Thiết kế lắp ráp mạch đa hài tự dao động | Thực tập cơ bản | Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

TRƯỜN
G ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ----------
Báo cáo thực tập cơ bản
Thiết kế lắp ráp mạch đa hài tự dao động
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN XUÂN THANH Lớp: Điện Tử 07 –K65 MSSV: 20203766 Mã lớp: 718123 - ET2021 Mã nhóm: 012
Giảng viên hướng dẫn: Phan Văn Phương 1 Mục lục
1. Tìm hiểu chung...................................................................................................3
1.1. Mạch đa hài và mạch đa hài tự dao động.....................................................3
1.2. Phân loại mạch đa hài tư dao động...............................................................3
1.2.1. Mạch đa hài tự dao động sử dụng transistor.........................................4
1.2.2. Mạch đa hài tự dao động sử dụng KĐTT.................................................5
2. Vẽ mạch nguyên lý và phân tích nguyên lý hoạt động của mạch đa hài sử
dụng đèn C828..........................................................................................................6
3. Vẽ mạch lắp ráp..................................................................................................7
4. Cấp nguồn và đo theo yêu cầu.........................................................................10
5. Kết luận.............................................................................................................12 2 1. Tìm hiểu chung
1.1. Mạch đa hài và mạch đa hài tự dao động
Hệ thống mạch điện tử có thể tạo ra dao động ở nhiều dạng khác nhau như:
dao động hình sin (dao động điều hòa), mạch tạo xung chữ nhật, mạch tạo xung
làm giác.. các mạch tạo dao động xung được ứng dụng khá phổ biến trong hệ
thống điều khiển, thông tin số và trong hầu hết các hệ thống điện tử số.
Trong kỹ thuật xung, để tạo các dao động không sin, người ta thường dùng các
bộ dao động tích thoát. Dao động tích thoát là các dao động rời rạc, bởi vì hàm
của dòng điện hoặc điện áp theo thời gian có phần gián đoạn. Về mặt vật lý, trong
các bộ dao động sin, ngoài các linh kiện điện tử còn có hai phần tử phản kháng L
và C để tạo dao động, trong đó xảy ra quá trình trao đổi năng lượng một cách lần
lượt giữa năng lượng từ trường tích lũy trong cuộn dây và năng lượng điện
trường tích lũy trong tụ điện, sau mỗi chu kỳ dao động, năng lượng tích lũy trong
các phần tử phản kháng bị tiêu hao bởi phần tử điện trở tổn hao của mạch dao
động, thực tế lượng tiêu hao này rất nhỏ. Ngược lại trong các bộ dao động tích
thoát chỉ chứa một phần tử tích lũy năng lượng, mà thường gặp nhất là tụ điện.
Các bộ dao động tích thoát thường được sử dụng để tạo các xung vuông có độ
rộng khác nhau và có thể làm việc ở các chế độ sau: chế độ tự dao động, kích thích từ bên ngoài.
Dao động đa hài là một loại dạng mạch dao động tích thoát, nó là mạch tạo xung vuông cơ bản nhất.
Mạch đa hài tự dao động là dạng mạch không có trạng thái ổn định. Chu kỳ lặp
lại và biên độ của xung tạo ra được xác định bằng các thông số của bộ đa hài và
điện áp nguồn cung cấp. Các mạch dao động đa hài tự kích có độ ổn định thấp.
Ngõ ra của hộ dao động đa hài tự kích luân phiên thay đổi theo hai giá trị ở mức thấp và mức cao.
1.2. Phân loại mạch đa hài tư dao động
Phân loại: Mạch đa hài tự dao động dùng tranzito và mạch đa hài tự dao động dùng KĐTT. 3
1.2.1. Mạch đa hài tự dao động sử dụng transistor
Khi có nguồn hai tụ C1, C2 thay nhau nạp điện và phóng điện, hai tranzito thay
nhau thông (bão hoà), tắt tạo cho mạch có hai trạng thái cân bằng không ổn định:
T1 tắt, T2 thông (bão hoà) và T1 thông (bão hoà), T2 tắt và tự chuyển đổi trạng
thái cho nhau, đầu ra nhận được dãy xung vuông.
Xem như mạch đã bình thường, xung ra có biên độ ổn định, xét tại thời điểm
mạch đang ở trạng thái T1 tắt, T2 thông (bão hoà). Lúc này tụ C2 (trước đó nạp
điện) đang phóng điện từ +C2 qua T2, nguồn E, qua điện trở R3 đến -C2 đặt điện
áp âm lên cực gốc T1 làm cho UB1<0 giữ T1 tắt trong một khoảng thời gian.
Đồng thời với quá trình đó, tụ C1 nạp điện từ +E qua R1 đến +C1, -C1 qua rBET2
đến -E nhanh chóng đến điện áp bằng E (do trong mạch có R1<nhanh chóng tăng lên E, ura = E.
Do C2 phóng làm cho uB1 tăng dần, khi uB1 > 0 T1 thông xuất hiện dòng iB1, iB1
và tăng lên làm cho ura1 giảm, qua tụ C1 dẫn đến uB2 giảm, dòng T2 giảm và ura2
tăng. Qua C2 lượng tăng đưa vào cực gốc T1 làm cho uB1 tiếp tục tăng, dòng đèn
T1 tiếp tục tăng. Hồi tiếp dương xảy ra nhanh chóng (xem như tức thời) làm cho
T1 thông (bão hoà) , T2 tắt.
Tiếp theo tụ C1 lại phóng điện qua T1, nguồn E và điện trở R2 giữ cho T2 tắt trong
một khoảng thời gian. Tụ C2 nạp điện từ nguồn E qua R4 và điện trở rBET1 nhanh
chóng đến điện áp bằng E do có R4<E.
Dòng phóng giảm làm cho uB2 tăng lên . Khi uB2 > 0 T2 thông trở lại, T1 tắt mạch
chuyển sang trạng thái ban đầu. 4
Điều kiện làm việc của mạch: Để xung ra vuông, tụ C nạp điện nhanh hơn khi tụ
phóng phải có: R1,4<và R2≤β2.R4, trong đó β1, β2 là hệ số khuếch đại dòng của tranzito T1, T2. Khi cần
tần số xung ra lớn, tranzito thông làm việc ở chế độ khuếch đại, không áp dụng
điều kiện này. Biên độ xung ra trong trường hợp đó bé hơn E.
1.2.2. Mạch đa hài tự dao động sử dụng KĐTT
Phân tích nguyên lý làm việc của mạch bắt đầu tại thời điểm mạch đang ở trạng
thái bão hoà dương Ura= +Umax. Lập tức qua mạch phân áp R1R2 cho điện áp hồi tiếp:
Tụ C (trước đó nạp điện) phóng điện qua +E, đầu ra IC, điện trở R, rồi nạp tiếp làm
cho UC tăng lên. Khi UC> U1(+) thì đầu ra lập tức đột biến về -Umax, mạch chuyển
sang trạng thái bão hoà âm.
Qua mạch phân áp R1 R2 đưa về một điện áp: 5
Tụ C phóng điện qua đầu ra IC, qua điện trở R làm cho UC giảm xuống, rồi nạp tiếp
về phía - Umax. Khi UC< U1(-) thì đầu ra đột biến từ -Umax về +Umax, mạch
chuyển sang trạng thái bão hoà dương ban đầu. Cứ như vậy mạch tự làm việc
chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác cho dãy xung vuông ở đầu ra.
2. Vẽ mạch nguyên lý và phân tích nguyên lý hoạt động của mạch đa
hài sử dụng đèn C828
Nguyên lí hoạt động: 6
Khi mới cấp nguồn, thì tất cả các bản tụ của C1 lẫn C2 đều được nạp điện, một
trong 2 transistor T1 hoặc T2 hoạt động trước (vì trên thực tế dù 2 transistor cùng
một loại nhưng không hề giống nhau hoàn toàn, sẽ có con transistor này nhạy
hơn con kia). Ta giả sử T2 nhạy hơn nên hoạt động trước, đồng nghĩa T2 có Vbe
lớn hơn hoặc bằng 0.6V (do điện áp tại cực B của T2 tăng từ 0 đến 0.6V, trước khi
điện áp ở đây bằng 0.6V thì cực dương tụ C1 vẫn đang được nạp), dòng điện có
thể đi từ cực C xuống cực E và xuống mass nên led D2 sáng, đầu cực âm tụ C2
không được nạp điện do dòng điện chỉ đi xuống mass. Cùng lúc đó vì T1 không
dẫn (không hoạt động) nên led D1 không sáng, cực âm tụ C1 sẽ được nạp điện,
nhưng sẽ không nạp được bao nhiêu vì dòng điện lúc này chủ yếu chạy về mass,
cực dương tụ C2 lẫn dương tụ C1 cũng vậy, không nạp được bao nhiêu. Khi T2
hoạt động thì cực B cũng được coi như đang nối với cực E xuống mass nên dòng
điện ở chân B được đi qua chân E xuống mass, đồng nghĩa điện áp tại B giảm từ
0.6 V về 0V (cực dương tụ C1 xả điện). Khi điện áp tại chân B xả hết thì T2 ngưng
dẫn, đèn led D2 tắt, tới Giai đoạn 2.
T2 ngưng dẫn, cực dương C2 được nạp điện áp thông qua dòng điện đi qua điện
trở R_B1, khi giá trị được nạp đạt 0.6V thì T2 dẫn (do VBE >= 0.6V), cực C của T1
nối thông với cực E xuống mass, đèn led D1 sáng, cực âm tụ C1 xả điện, cực âm tụ
C2 được nạp điện vì T1 không dẫn. Nguyên lý tương tự như giai đoạn 1, cực
dương tụ C2 xả điện áp xuống mass do cực B của T1 nối thông với cực E, khi điện
áp xả hết từ 0.6V về 0V thì T1 ngưng dẫn, led D1 tắt, sau đó cực dương tụ C1 lại
được nạp điện làm điện áp tại cực B của T2 tăng dần lên 0.6V, điện áp này bằng
0.6V thì T2 lại dẫn. Các quá trình này lặp đi lặp lại luân phiên sẽ tạo ra một mạch đa hài.
3. Vẽ mạch lắp ráp Mặt trước của mạch 7 Mặt sau của mạch 8 Các bước hàn mạch: oĐi dây:
B1: Tiến hành làm sạch dây đồng bằng nhựa thông hoặc bằng
cách chà dây bằng giấy nhám.
B2: Từ hình vẽ mặt dưới panel tiến hành đi dây qua các điểm
được đánh dấu trên hình vẽ bằng cách dùng mỏ hàn và thiếc.
B3: Chỉnh sửa lại dây sao để thêm phần thẩm mỹ oHàn chân linh kiện:
B1: Làm sạch linh kiện và các điểm hàn
B2: Tráng thiếc vào điểm hàn và chân linh kiện
B3: Dùng panh gắp đưa 1 đầu linh kiện vào trước sau đó bạn
chấm thêm mỏ hàn vào vị trí hàn. Cuối cùng hàn điểm còn lại.
oCần chú ý 1 số vấn đề:
Nhiệt độ mỏ hàn phải đảm bảo sao cho phù hợp, thông
thường khi hàn chân linh kiện thì nhiệt độ trong khoảng từ 320 đến 350 độ C.
Đảm bảo hàn đúng chiều, đúng chân, đặc biệt là với tụ hóa và diode
Khi xung quanh điểm hàn có nhiều linh kiện nhỏ xíu ki hàn cần
chú ý cẩn thận để sao cho đầu mỏ hàn không chạm vào các linh kiện xung quanh.
Mạch sau khi hàn linh kiện: 9
4. Cấp nguồn và đo theo yêu cầu Các bước đo đạc:
Cấp nguồn 6V vào mạch
Sau khi đèn sáng luân phiên thì đo UBE thang 2.5 VDC và UCE thang 10 VDC ở cả hai đèn T1 và T2
Gỡ 1 chân đèn LED của cả 2 đèn, thay 2 tụ C1 và C2 bằng tụ gốm 103
Đo Oscilloscope ở chân C của 2 đèn Tính VDD,T và f Chỉ tiêu đã cho: R_C1 = R_C2 = 10k R_B1 = R_B2 = 100k C1 = C2 = 10F T1 = T2 = C828 R_E = 10  10
C1 = C2 = tụ gốm 103 (đo oscilloscope) V= 6V Kết quả đo:
Khi cấp nguồn 6V vào mạch 2 đèn sáng luân phiên
Kết quả đo UBE, UCE bằng đồng hồ đo vạn năng: Kết quả T1 T2 UBE 0.45V 0.45V UCE 1.6V 1.6V
Kết quả đo bằng Oscilloscope:
Thu được dạng sóng có hình xuông Tính các giá trị: 11 VDD = 2.6 * 2 = 5.2 V Chu kì T = 2 * 0.5 = 1 ms Tần số f = 1/T = 1000 Hz 5. Kết luận
Qua các buổi thực hành, em đã được tìm hiểu và rèn luyện thêm về kĩ năng
hàn mạch, lắp mạch, biết được cách thiết kế, xử lý và đo đạc một mạch điện tử.
Bên cạnh đó còn được tiếp xúc và làm việc với các thiết bị như là đồng hồ đo vạn
năng, Oscilloscope, máy cấp nguồn, … Chắc chắn những kinh nghiệm em học
được trong buổi học thực hành môn Thực tập cơ bản lần này sẽ giúp ích rất nhiều
trong quá trình trở thành người kĩ sư tương lai của chính bản thân em.
Do khả năng tìm hiểu và kiến thức của bản thân còn chưa sâu nên chắc chắn
bài làm này còn có nhiều những thiếu sót nhất định, em rất mong nhận được sự
góp ý của thầy để bài làm hoàn thiện hơn. Em cũng xin cảm ơn thầy Phan Văn
Phương đã hướng dẫn em thực hiện thiết kế mạch cho môn học.
Em xin chân thành cảm ơn thầy. 12