Thiết kế và thi công mạch quang báo dùng EPROM, chương 9

Chia sẻ: Nguyen Van Dau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

0
180
lượt xem
97
download

Thiết kế và thi công mạch quang báo dùng EPROM, chương 9

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong một mạch điện tử thì bộ nguồn là quan trọng nhất, nó quyết định sự hoạt động hay ngưng hoạt động của mạch. Một bộ nguồn không tốt sẽ làm cho mạch hoạt động không ổn định và sẽ làm hỏng linh kiện một cách nhanh chóng (điều này rất thường xảy ra đối với những mạch điện tử không được ổn áp tốt mà phải hoạt động ở những vùng có lưới điện không ổn định). Đối với các IC số thuộc họ TTL thì điều này luôn luôn đúng....

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Thiết kế và thi công mạch quang báo dùng EPROM, chương 9

  1. PHAÀN III: THIEÁT KEÁ VAØ THI COÂNG CHÖÔNG 9: BOÄ NGUOÀN VAØ MAÏCH AUTO RESET I. BOÄ NGUOÀN: Trong moät maïch ñieän töû thì boä nguoàn laø quan troïng nhaát, noù quyeát ñònh söï hoaït ñoäng hay ngöng hoaït ñoäng cuûa maïch. Moät boä nguoàn khoâng toát seõ laøm cho maïch hoaït ñoäng khoâng oån ñònh vaø seõ laøm hoûng linh kieän moät caùch nhanh choùng (ñieàu naøy raát thöôøng xaûy ra ñoái vôùi nhöõng maïch ñieän töû khoâng ñöôïc oån aùp toát maø phaûi hoaït ñoäng ôû nhöõng vuøng coù löôùi ñieän khoâng oån ñònh). Ñoái vôùi caùc IC soá thuoäc hoï TTL thì ñieàu naøy luoân luoân ñuùng. Vì vaäy moät boä nguoàn oån aùp toát thì raát caàn thieát cho caùc maïch ñieän töû (thöôøng laø caùc maïch duøng IC soá). Nhöng tröôùc khi ñi vaøo thieát keá boä nguoàn oån aùp, ta haõy tìm hieåu sô boä veà chöùc naêng cuõng nhö nguyeân taéc hoaït ñoäng chung cuûa caùc maïch nguoàn oån aùp DC. Chöùc naêng cuûa moïi oån aùp DC laø bieán ñoåi ñieän aùp vaøo DC chöa oån ñònh thaønh ñieän aùp ra DC oån ñònh vaø giaù trò ñieän aùp naøy phaûi ñuùng vôùi giaù trò khi tính toaùn lyù thuyeát. Ñieän aùp ra naøy phaûi ñöôïc duy trì lieân tuïc vaø khoâng ñöôïc thay ñoåi khi ñieän aùp ngoõ vaøo hoaëc doøng taûi thay ñoåi (ôû moät giôùi haïn cho pheùp cuûa maïch). Ñeå thöïc hieän ñöôïc vieäc naøy thì moät maïch oån aùp thöôøng goàm coù caùc phaàn sau ñaây: Ñieän aùp PHAÀN TÖÛ Ñieän aùp vaøo ÑIEÀU KHIEÅN ra COÂNG SUAÁT Ñieän aùp hoài tieáp PHAÀN TÖÛ PHAÀN R KHUEÁCH ÑAÏI LAÁY TÖÛ E SAI BIEÄT MAÃU VREF CHUAÅ F N
  2. SÔ ÑOÀ KHOÁI CUÛA MOÄT OÅN AÙP CÔ BAÛN - Phaàn töû chuaån (REF: Reference): cung caáp moät möùc ñieän aùp oån ñònh bieát tröôùc (VREF). - Phaàn töû laáy maãu:laáy ñieän aùp ngoõ ra ñeå laøm maãu. - Phaàn töû khueách ñaïi sai bieät: so saùnh maãu ñieän aùp ra vôùi möùc chuaån vaø taïo ra tín hieäu sai bieät. - Phaàn töû ñieàu khieån coâng suaát:bieán ñoåi ñieän aùp vaøo thaøn muùc ñieän aùp ra mong muoán khi ñieàu kieän taûi thay ñoåi. Khoái naøy ñöôïc ñieàu khieån baèng tín hieäu sai bieät töø boä khueách ñaïi sai bieät ñöa ñeán. Coù 2 loaïi oån aùp cô baûn laø: oån aùp lieân tuïc vaø oån aùp xung. OÅn aùp lieân tuïc ñöôïc chia ra laøm hai loaïi nöõa laø oån aùp noái tieáp vaø oån aùp song song. Tuy maïch ñieän thaät söï cuûa caùc loaïi oån aùp naøy khaùc nhau nhöng veà cô baûn ñeàu phaûi coù ñuû caû boán thaønh phaàn trong sô ñoà khoái treân. Sau ñaây laø caùc sô ñoà khoái cuûa caùc loaïi oån aùp cô baûn treân. * Sô ñoà khoái cuûa maïch oån aùp noái tieáp: RS VI VO REF R1 R2
  3. Teân goïi oån aùp noái tieáp laø do phaàn töû ñieàu khieån maéc noái tieáp vôùi taûi (phaàn töû ñieàu khieån thöôøng laø moät Transistor coù chöùc naêng nhö moät bieán trôû, ôû ñaây kyù hieäu laø RS). Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa maïch nhö sau: giaû söû ñieän aùp ngoõ vaøo bò suït aùp thì taïi thôøi ñieåm töùc thôøi (ngay luùc vöøa suït aùp) ñieän aùp ngoõ ra cuõng bò suït theo. Ñieän aùp suït naøy (ñieän aùp maãu) ñöôïc phaûn aùnh ñeán boä khueách ñaïi sai bieät nhôø caëp ñieän trôû laáy maãu R1, R2. Khoái khueách ñaïi sai bieät seõ so saùnh ñieän aùp maãu naøy vôùi ñieän aùp chuaån töø khoái REF (Reference) ñöa ñeán vaø seõ ñöa ra tín hieäu ñieàu khieån ñeán cöïc B cuûa Transistor, ñieàu chænh laïi ñieän aùp phaân cöïc cuûa noù (cuï theå laø laøm Transistor daãn maïnh hôn). Giaûi thích töông töï cho tröôøng hôïp taêng aùp ôû ngoõ vaøo. * Sô ñoà khoái cuûa maïch oån aùp song song: VI RS VO REF RSHUNT R1 R2 Teân goïi oån aùp song song cuõng do phaàn töû ñieàu khieån maéc song song vôùi taûi. Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa maïch cuõng ñöôïc giaûi thích töông töï nhö maïch oån aùp noái tieáp. Söï thay ñoåi ñieän aùp vaøo seõ laøm ñieän aùp ngoõ ra cuõng thay ñoåi theo taïi thôøi ñieåm töùc thôøi, caëp ñieän trôû laáy maãu R1, R2 seõ truyeàn söï thay ñoåi naøy veà boä khueách ñaïi sai bieät. Boä khueách ñaïi sai bieät cuõng so saùnh ñieän aùp
  4. chuaån vôùi ñieän aùp maãu naøy vaø seõ ñöa ra tín hieäu ñieàu khieån töông öùng laøm cho ñieän aùp ra oån ñònh trôû laïi. * Sô ñoà khoái cuûa maïch oån aùp xung: VI VO R1 OSC R2 REF OÅn aùp xung duøng moät khoùa tích cöïc ñeå laøm phaàn töû ñieàu khieån. Khoùa naøy ñöôïc duøng ñeå ngaét ñieän aùp vaøo theo moät chu kyø laøm vieäc thay ñoåi theo caùc yeâu caàu cuûa taûi. Moät boä loïc (thöôøng laø loïc LC) duøng laáy trung bình ñieän aùp hieän dieän ôû ngoõ vaøo cuûa noù vaø ñöa ñieän aùp ñoù ñeán taûi ra. Do Transistor ñieàu khieån hoaëc môû (daãn baõo hoøa) hoaëc taét neân coâng suaát tieâu taùn ôû phaàn töû ñieàu khieån seõ toái thieåu. Vì leõ ñoù, oån aùp xung höuõ hieäu hôn oån aùp noái tieáp hoaëc song song. Do nguyeân nhaân naøy, oån aùp xung ñaëc bieät thích hôïp cho caùc öùng duïng coù sai bieät ñieän aùp vaøo ra lôùn hay caùc yeâu caàu doøng taûi lôùn. Söï bieán ñoåi chu kyø nhieäm vuï thöôøng ñaït ñöôïc baèng caùch duy trì moät taàn soákhoâng ñoåi vaø thay ñoåi thôøi gian taét môû. Phöông phaùp naøy ñöôïc goïi laø bieán ñieäu ñoä roäng xung (PWM: Pulse Width Modulation). Moät kyõ thuaät khaùc laø duy trì thôøi gian môû khoâng ñoåi vaø thay ñoåi thôøi gian taét (thay ñoåi taàn soá). Taát caû caùc loaïi oån aùp treân ñeàu coù theå raùp ñöôïc töø caùc linh kieän rôøi nhö Transistor, Op-Amp,… hoaëc töø caùc maïch tích hôïp
  5. saün. Tuy nhieân, ñeå maïch ñieän ñôn giaûn neân ôû ñaây duøng IC oån aùp (caùc maïch oån aùp ñöôïc tích hôïp saün). Coù nhieàu loaïi IC oån aùp, trong ñoù loaïi IC oån aùp 3 chaân thöôøng ñöôïc söû duïng roäng raõi vì chuùng nhoû vaø chæ caàn moät soá ít linh kieän beân ngoaøi. IC oån aùp 3 chaân ñaëc bieät coù lôïi cho vieäc thieát keá caùc boä nguoàn nhoû oån ñònh hay caùc oån aùp treân caùc card. IC oån aùp 3 chaân loaïi coù ñieän aùp ra coá ñònh (khoâng ñieàu chænh ñöôïc) coù hai loaïi laø oån aùp döông vaø oån aùp aâm. Coù nhieàu hoï IC oån aùp nhöng ôû ñaây ta chæ xeùt ñeán hoï 78xx töông öùng vôùi IC oån aùp döông, hai soá sau chæ ñieän aùp ra coá ñònh cuûa noù, cuï theå laø 7805: oån aùp döông coù ñieän aùp ngoõ ra laø 5V, 7812: coù ñieän aùp ra laø 12V…. Tuøy theo doøng ñieän ôû ngoõ ra, ngöôøi ta theâm chöõ ñeå chæ, thí duï: 78Lxx: doøng ñieän ra danh ñònh laø 100mA. 78xx: doøng ñieän ra danh ñònh laø 1A. 78Hxx: doøng ñieän ra danh ñònh laø 5A. Chuù yù: 78L62: oån aùp 6,2V. Sau ñaây laø moät maïch oån aùp coù ñieän aùp ngoõ ra coá ñònh 5V söû duïng IC oån aùp 7805 (oån aùp döông coù ñieän aùp ngoõ ra laø 5V, doøng ñieän ngoõ ra ñeán 1A). VI 1 7805 2 VO 7805 0,33µ F 3 0,1µF 1 32 SÔ ÑOÀ CHAÂN IC 7805
  6. Caùc tuï 0,33 µF vaø 0,1 µF duøng choáng nhieãu vaø caûi thieän ñaùp öùng quaù ñoä cuûa oån aùp. Caùc tuï naøy ñaët caøng gaàn chaân IC caøng toát. Phaàn töû tieâu thuï coâng suaát chuû yeáu cuûa maïch naøy laø baûng ñeøn (caùc IC soá cuõng tieâu thuï coâng suaát nhöng khoâng ñaùng keå), do duøng phöông phaùp queùt neân taïi moãi thôøi ñieåm chæ coù moät coät LED ñöôïc pheùp saùng. Theo tính toaùn, neáu caû 7 LED trong coät cuøng saùng thì doøng ñieän töùc thôøi khoaûng 2,7A nhöng doøng trung bình chæ khoaûng hôn 80mA. (theo nhö keát quaû tính toaùn cuûa phaàn thieát keá maïch thuùc coâng suaát). IC oån aùp 7805 chòu ñöôïc doøng ngoõ ra ñeán 1A neân baûo ñaûm cung caáp ñuû doøng cho toaøn maïch maø baûn thaân noù khoâng bò quaù doøng. Tuy nhieân, ta cuõng caàn gaén taûn nhieät cho IC ñeå noù hoaït ñoäng ôû ñieàu kieän toát nhaát. MAÏCH AUTO RESET Maïch Auto Reset thöôøng duøng ñeå xaùc ñònh traïng thaùi ñaàu tieân cuûa maïch ngay khi vöøa caáp nguoàn ñeå maïch luoân hoaït ñoäng ñuùng nhö yeâu caàu thieát keá. Coù hai loaïi maïch Auto Reset laø reset ôû möùc cao vaø ôû möùc thaáp (tuøy vaøo möùc logic ôû chaân reset cuûa caùc IC. IC 4060 vaø 4040 söû duïng trong maïch ñeàu coù chaân reset taùc ñoäng ôû möùc logic cao neân ôû ñaây chæ giaûi thích nguyeân taéc hoaït ñoäng cuûa maïch Auto Reset ôû möùc cao. Nguyeân taéc hoaït ñoäng cuûa maïch Auto Reset möùc thaáp cuõng töông töï neân khoâng caàn thieát phaûi giaûi thích laïi. Sau ñaây laø hai daïng maïch Auto Reset thöôøng gaëp (moät maïch taùc ñoäng ôû möùc cao, maïch coøn laïi taùc ñoäng möùc thaáp):
  7. C S D R Ñöa ñeán chaân Reset cuûa IC Ñöa ñeán chaân Reset D R C S cuûa IC Maïch Auto Reset taùc ñoäng ôû Maïch Auto Reset taùc ñoäng ôû möùc cao möùc thaáp Giaûi thích vaø tính toaùn caùc thoâng soá (chæ vôùi maïch Auto Reset taùc ñoäng ôû möùc cao): khi vöøa caáp nguoàn, ñieän aùp treân tuï = 0V neân ngoõ ra ñöa ñeán chaân reset ôû möùc cao, taùc ñoäng laøm caùc IC khoâng hoaït ñoäng ñöôïc. Sau ñoù ñieän aùp treân tuï taêng leân vaø chaân reset cuûa IC ñöôïc ñöa xuoáng möùc thaáp, IC ñöôïc pheùp hoaït ñoäng. Hoaëc khi maïch ñang hoaït ñoäng, ta nhaán nuùt S laøm tuï phoùng heát ñieän (do bò noái taét), luùc naøy aùp treân tuï = 0V neân ngoõ ra cuûa noù taùc ñoäng tieáp laøm IC ngöng hoaït ñoäng. IC chæ hoaït ñoäng trôû laïi khi nuùt nhaán S ñöôïc thaû ra vaø tuï naïp ñeán moät giaù trò naøo ñoù ñeå chaân reset cuûa IC khoâng coøn bò taùc ñoäng. Tính toaùn caùc thoâng soá cuûa maïch: do nguoàn cung caáp cho toaøn maïch laø 5V neân caùc IC thuoäc hoï CMOS seõ hieåu möùc logic cao khi ñieän aùp ôû caùc chaân ngoõ vaøo laø 3,5V, möùc thaáp laø 1V. Do ñoù, ñeå IC thoaùt khoûi traïng thaùi reset (möùc cao) thì ñieän aùp ôû chaân reset (ñieän aùp treân R) phaûi ≤ 1V. Ta coù: VCC = 5V = VC + VR = VC + 1V  VC = 4V. maët khaùc ta coù phöông trình naïp cuûa tuï laø: VC = VCC(1-e-t/ ) = 4V. vôùi t: thôøi gian ñeå tuï naïp ñaày (ñaït ñeán giaù trò VC  4V).  = RC: thôøi haèng naïp cuûa tuï. e-t/ =1 – 4/5 = 0,2  t/ = 1,6
  8. choïn t = 10 ms   = 6,25 ms choïn C = 4,7 F  R = 1,33K , choïn R = 1,2K Tính laïi thôøi gian naïp ñaày cuûa tuï vôùi R =1,2K  = RC = 1,2.103.4,7.10-6 = 5,64 ms  t = 1,6.5,64  9 ms. Vaäy sau khi vöøa caáp ñieän hoaëc nuùt nhaán S vöøa thoâi taùc ñoäng trong moät khoaûng thôøi gian laø 9 ms thì IC môùi ñöôïc pheùp hoaït ñoäng.

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản