Trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa: Vật Lý
BÁO CÁO LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Đề tài:
Giáo viên hướng dẫn: ThS Phan Thanh Vân
Sinh viên thực hiện : Huỳnh Kiều Viết Lãm
Lớp : Lý 4A- K30
Thành Phố Hồ Chí Minh, tháng 5, năm 2008.
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
LỜI TỰA
- 30 năm gần đây, kỹ thuật điện tử có sự phát triển với tốc độ chóng mặt. Chúng
ta cảm nhận được điều đó ngay từ sự cải tiến những vật dụng thường ngày trong gia
đình. Ngày nay đã có máy truyền hình màn ảnh rộng với độ phân giải cao, các máy
xem hình VCD, DVD, các máy điện thoại di động,…Con người đã phóng phi thuyền
con thoi lên vũ trụ, phóng vệ tinh với các thiết bị định vị toàn cầu (GPS), đã nghiên cứu
chế tạo các máy tính quy mô lớn ..v..v…Kỹ thuật điện tử rõ ràng đã có một ảnh hưởng
to lớn đối với cuộc sống xã hội loài người. Kỹ thuật điện tử còn tác dụng rất rõ rệt
trong việc thúc đẩy tiến bộ khoa học kỹ thuật và nó cũng là một kỹ thuật hấp dẫn đối
với đông đảo thanh niên.
- Dù có những sự tiến bộ kỳ diệu như vậy nhưng kỹ thuật điện tử cũng lại là một
kỹ thuật rất gần gũi con người. Chỉ với mỏ hàn, vài linh kiện, vài cuốn sách đủ làm cho
người ta say sưa thiết kế, lắp ráp các mạch điện tử đủ các loại thông dụng; nhiều người
trở thành những kỹ sư nổi tiếng cũng bắt đầu từ con đường đó.
- Trong tài liệu ngắn ngủi này em trình bày những hiểu biết cơ bản nhất về điện
điện tử ( các loại mạch, các linh kiện), các phần mềm hỗ trợ việc học điện điện
tử(Orcad, Crocodile phyics); nhằm phục vụ việc tìm hiểu cấu tạo, nguyên tắc hoạt
động và thực hành lắp ráp bộ rung tần số thấp thay đổi được.
- Trước tiên em xin chân thành cảm ơn thầy Phan Thanh Vân đã tận tình giúp
đỡ, hướng dẫn em từ việc cung cấp tài liệu cho đến việc lắp ráp mạch, hoàn thành đề
tài. Sau nữa em xin gởi lời cảmơn đến Ban Giám hiệu nhà trường và Ban Chủ Nhiệm
khoa Vật Lý đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em học tập, các thầy cô đã không quản
mệt nhọc truyền đạt kiến thức cho em trong suốt 4 năm học. Và đặc biệt em xin cảm ơn
thầy trưởng khoa Thái Khắc Định đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành luận
văn này.
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 1
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
CHƯƠNG I: SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN ĐIỆN TỬ
I.Định nghĩa sơ đồ mạch điện điện tử:
- Các sơ đồ mạch điện tử là các ký hiệu của mạch điện được quy định vẽ trên giấy
dùng để biểu thị các loại mạch điện thực tế tương ứng để người ta có thể sử dụng một
cách tiện lợi. Từ định nghĩa ta thấy bất kỳ các hình đồ họa biểu thị mạch điện điện tử
trên giấy đều gọi là sơ đồ mạch điện điện tử.
II.Phân loại các sơ đồ mạch điện:
- Chúng ta thường gặp các sơ đồ điện tử gồm có: Sơ đồ nguyên lý, sơ đồ lắp ráp,
sơ đồ mạch in.
1.Sơ đồ nguyên lý:
- Là sơ đồ thể hiện nguyên lý làm việc của mạch điện tử. Sơ đồ nguyên lý
này trực tiếp diễn giải kết cấu của mạch điện tử được dùng trong các sơ đồ mạch
điện khi thiết kế và phân tích sơ đồ mạch điện. Các sơ đồ mạch điện thông qua việc
nhận biết các ký hiệu linh kiện trên mạch điện khác nhau, được vẽ trên giấy và các
phương thức nối tiếp giữa chúng với nhau, có thể biết được trạng thái khi làm việc
thực tế của mạch điện. Khi thiết kế sơ đồ mạch điện, thông qua việc thay đổi các
phương tiện nối dây trên sơ đồ hoặc các chú thích, chúng ta có thể dễ dàng thay đổi
R1
Role
8
R2
7 4 IC555 6
3
5
12
R3
C1
103
LED
các kết cấu của mạch điện để đạt mục đích thiết kế.
Hình І.1: Sơ đồ nguyên lý bộ rung
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 2
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
2.Sơ đồ khối:
- Sơ đồ khối là dùng các dây nối và các hình vuông để biểu thị các sơ đồ mạch
điện có tính chất khái quát về nguyên lý cấu tạo làm việc của mạch điện. Về căn
bản nó cũng là sơ đồ nguyên lý chỉ khác là trên giấy ngoài các khung vuông và
dây nối hầu như không có các ký hiệu khác. Sự khác biệt chủ yếu là trên sơ đồ
nguyên lý đã được vẽ tương đối tỉ mỉ toàn bộ các linh kiện trên mạch điện và các
phương thức nối dây của chúng, còn sơ đồ khối chỉ vẽ một cách đơn giản các bộ
phận và phân biệt các chức năng của mạch điện với nhau, mỗi bộ phận được miêu
tả bằng một khối, ở trong khối đó có thể viết chữ đơn giản để thuyết minh; giữa
các khối được dùng các đường nối mũi tên để chỉ các mối quan hệ giữa các khối
với nhau. Bởi vì có sự khác nhau về mức độ chi tiết nên sơ đồ khối chỉ có thể
dùng để thể hiện những nguyên lý làm việc cơ bản nhất của mạch điện; còn sơ đồ
nguyên lý ngoài việc trình bày một cách chi tiết các mạch điện và nguyên lý làm
việc của chúng, nó còn dùng để làm căn cứ chế tạo các mạch điện.
Hình І.2: Sơ đồ khối bộ rung
Sơ đồ lắp ráp:
- Là sơ đồ sử dụng trong khi lắp ráp các mạch điện, các ký hiệu trên sơ đồ là
hình vỏ ngoài của linh kiện thực trên mạch điện. Chúng ta chỉ cần căn cứ vào
dạng được vẽ trên sơ đồ xếp đặt và nối chúng lại, là có thể hoàn thành việc lắp ráp
mạch điện. Sơ đồ mạch điện loại này thường cung cấp cho những người mới học
sử dụng. Từ trên sơ đồ nói chung rất khó thấy nguyên lý của các mạch điện, trừ
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 3
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
khi nó hết sức đơn giản, chỉ dùng vỏ ngoài có thể biểu thị mạch điện một cách rõ
ràng. Để tiện lợi trong việc liên kết giữa chúng với nhau các sơ đồ nguyên lý, sơ
đồ lắp ráp việc phân bố các linh kiện và hình thức liên kết các linh kiện và các ký
hiệu linh kiện trong sơ đồ đều có sự thống nhất.
3.Sơ đồ mạch in:
- Tên gọi đầy đủ là sơ đồ của board mạch in hoặc sơ đồ của board đường dây
mạch in. Với các sơ đồ mạch điện và sơ đồ lắp ráp nó, đều dùng để sử dụng trong
mạch điện khi lắp ráp thực tế; chỉ khác là sơ đồ board mạch in là sơ đồ lắp ráp các
linh kiện trên mạch điện của board mạch in, còn sơ đồ lắp ráp chỉ là sơ đồ nối dây
ráp các mạch điện. Board mạch in là một tấm cách điện, trên đó có phủ một lớp
mỏng kim loại, trên những lá kim loại đó những chỗ không cần sẽ bị ăn mòn,
phần còn lại chính là các dây nối giữa các linh kiện trên mạch điện, sau đó lắp ráp
toàn bộ các linh kiện ở trên mạch in. Ở tấm cách điện này lợi dụng các phần còn
lại của lớp kim loại mỏng sẽ trở thành các dây nối dẫn điện giữa các linh kiện,
hoàn thành việc nối tiếp mạch điện. Do các lớp này trên mạch in thường dùng kim
loại là đồng sơn phủ một mặt hay hai mặt cho nên board còn gọi là board mạ
đồng. Nó khác với sơ đồ lắp ráp ở chỗ, việc phân bố linh kiện trên board trên sơ
đồ mạch in có khác với sơ đồ nguyên lý. Do vậy trong việc thiết kế các board
mạch in cần phải khảo sát các điểm nối liên kết trên sơ đồ nguyên lý, làm sao khi
phân bố các linh kiện trên đó được tương xứng và việc nối dây hợp lý, ngoài ra
cần phải quan tâm tới thể tích của linh kiện, các vấn đề tản nhiệt, chống can nhiễu,
chống ghép…v…v. Tổng hợp các nhân tố đó mới thiết kế các board mạch in có
chất lượng cao. Nhìn bề ngoài thì nó có vẻ rất khác so với các sơ đồ nguyên lý
tương ứng.
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 4
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU LINH KIỆN CHÍNH CỦA BỘ RUNG
I.Mạch IC định thời 555:
1.Nhiệm vụ:
- Là bộ phận quan trọng nhất trong bộ rung, tạo ra xung dao động có tần số
và độ rộng xung thay đổi được.
Hình ІІ.1: IC555 hình khối.
2.Giới thiệu chung:
- Mạch IC gốc chuẩn thời gian 555 là mạch IC quy mô được thiết kế với
chức năng định dạng. Trong thực tiễn người ta phát hiện phạm vi ứng dụng của nó
đã vượt qua khỏi chức năng định giờ. Thông qua việc nối với các linh kiện ngoại
vi thích hợp nó có thể dùng để tạo thành các loại mạch điện như bộ khuyếch đại,
bộ dao động..v..v… và các mạch điện thường dùng. Cho nên mạch điện gốc
- Mạch IC gốc chuẩn thời gian bên trong mạch điện của nó có 3 con trị số
chuẩn thời gian cũng được sử dụng rộng rãi trong các mạch điện khác nhau.
điện trở là 5k . Vì thế được đặt tên là 555 do Mỹ chế tạo đầu tiên. Các xưởng
sản xuất mạch IC gốc chuẩn thời gian đều đặt tên là 555, chỉ khác nhau ở trước nó
có thêm các chữ viết tắt của tên các xưởng. Ví dụ thường dùng là các loại như:
NE555, LM555. Kết cấu sự sắp đặt chân của chúng và phương pháp sử dụng đều
giống nhau tính năng cũng không sai biệt lắm. Nói chung chúng có thể thay thế
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 5
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
lẫn nhau. Ngoài loại 555, còn có mạch điện gốc chuẩn thời gian 556, nó là mạch
IC gốc thời gian kép, bên trong nó có hai mạch điện 555.
3.Phân loại:
- Mạch IC 555 cũng có hai loại kiểu cực kép và loại CMOS. Chức năng và sự
lắp đặt các chân của chúng đều như nhau, chỉ khác nhau ở các chỉ tiêu tính năng.
Điện áp làm việc của loại 555 cực kép là 4,5- 16V, dòng điện ra lớn nhất là
200mA. Điện áp làm việc của kiểu CMOS là 3 – 18 V. Các ưu khuyết của hai loại
555 như sau:Loại 555 kiểu cực kép dòng điện ra lớn có thể trực tiếp kích các phụ
tải tương đối nặng; loại 555 kiểu CMOS có các ưu điểm của các mạch IC CMOS:
Tiêu hao điện nhỏ, trở kháng đầu vào cao, phạm vi điện áp làm việc rộng. Khuyết
điểm của nó là dòng điện ra nhỏ hơn. Ngoài ra khi hàn nối bằng 555 kiểu CMOS
cần chú ý các đặc điểm riêng mạch điện của CMOS để tránh bị đánh xuyên và hư
hỏng.
4.Cấu tạo:
Cấu tạo:
- Cấu tạo của IC 555 gồm 3 điện trở phân áp 5k , 2 bộ so sánh Op-amp,
mạch lật và transistor để xả điện. Cấu tạo của IC đơn giản nhưng hoạt động rất
tốt. Bên trong gồm 3 điện trở mắc nối tiếp chia điện áp VCC thành 3 phần. Cấu
tạo này tạo nên điện áp chuẩn. Điện áp 1/3 VCC nối vào chân dương của Op-amp
1 và điện áp 2/3 VCC nối vào chân âm của Op-amp 2. Khi điện áp ở chân 2 nhỏ
hơn 1/3 VCC , chân S = [1] và FF được kích. Khi điện áp ở chân 6 lớn hơn 2/3
VCC , chân R của FF = [1] và FF được reset.
Hình ІІ.2: Cấu tạo của IC 555.
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 6
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
Chức năng các chân của vi mạch 555:
Hình ІІ.3: Sự sắp xếp thứ tự các chân trong IC 555 hình khối.
- Chân1-Ground (Đất): Thường được nối với đất. Đây là điểm chung của vi
mạch, có điện thế thấp nhất.
- Chân 2- Trigger (Kích khởi): Hoạt động định thời được khởi động bằng
cách đưa điện áp nhỏ hơn 1/3 VCC vào chân này.
- Chân 3- Output (ra): Ngõ ra vi mạch thường ở mức thấp, trong khoảng thời
gian định thời mới lên mức cao. Nó có thể cấp hoặc nhận dòng tới 200mA.
- Chân 4- Reset: Khi khoảng thời gian định thời chưa kết thúc mạch sẽ
không đáp ứng với mọi tín hiệu kích khởi. Tuy nhiên thời gian định thời sẽ bị
kết thúc sớm nếu đưa một mức điện áp nhỏ hơn 0,4V vào chân này. Mức điện
áp thấp ở chân Reset có tác dụng thiết lập lại trạng thái ban đầu cho 555. Nếu
không sử dụng chức năng này thì chân 4 thường được nối với nguồn cung cấp
VCC.
- Chân 5- Control voltage (điện áp điều khiển): Thông qua chân này người ta
có thể thay đổi mức ngưỡng của các bộ so sánh. Ngoài ra chân 5 còn được sử
dụng với mục đích chống nhiễu, bằng cách nối đất qua một tụ điện CS có điện
dung từ 0,01µF đến 0,1µF.
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 7
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
- Chân 6: Threshold (ngưỡng). Đây là ngõ vào của bộ so sánh thứ hai. Nếu
tín hiệu đưa vào chân này lớn hơn 2/3 VCC thì ngõ ra vi mạch ở mức điện áp
thấp.
- Chân 7-Discharge (xả): Chân này được nối với cực thu của Transistor bên
trong 555 và thường được dùng để xả tụ.
- Chân 8- Điện áp nguồn cung cấp VCC. Nếu cấp nguồn 5V thì ngõ ra hoàn
toàn tương thích với các cổng logic loại TTL.
5.Hoạt động:
Giải thích sự dao động:
- Ký hiệu 0 là mức thấp bằng 0V, 1 là mức cao gần bằng VCC. Mạch FF
là loại RS Flip-flop,
- Khi S = [1] thì Q = [1] và Q = [ 0].
- Sau đó, khi S = [0] thì Q = [1] và Q = [0].
Tóm lại: Khi S = [1] thì Q = [1] và khi R = [1] thì Q = [0] bởi vì Q = [1],
- Khi R = [1] thì Q = [1] và Q = [0].
transisitor mở dẫn, cực C nối đất. Cho nên điện áp không nạp vào tụ C, điện áp
ở chân 6 không vượt quá V2. Do lối ra của Op-amp 2 ở mức 0, FF không reset.
Giai đoạn ngõ ra ở mức 1:
- Khi bấm công tắc khởi động, chân 2 ở mức 0.
- Vì điện áp ở chân 2 (V-) nhỏ hơn V1(V+), ngõ ra của Op-amp 1 ở mức
1 nên S = [1], Q = [1] và Q = [0]. Ngõ ra của IC ở mức 1.
- Khi Q = [0], transistor tắt, tụ C tiếp tục nạp qua R, điện áp trên tụ tăng.
Khi nhấn công tắc lần nữa Op-amp 1 có V- = [1] lớn hơn V+ nên ngõ ra của Op-
amp 1 ở mức 0, S = [0], Q và Q vẫn không đổi. Trong khi điện áp tụ C nhỏ hơn
V2, FF vẫn giữ nguyên trạng thái đó.
Giai đoạn ngõ ra ở mức 0:
- Khi tụ C nạp tiếp, Op-amp 2 có V+ lớn hơn V- = 2/3 VCC, R = [1] nên
Q = [0] và Q = [1]. Ngõ ra của IC ở mức 0.
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 8
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
- Vì Q = [1], transistor mở dẫn, Op-amp2 có V+ = [0] bé hơn V-, ngõ ra
của Op-amp 2 ở mức 0. Vì vậy Q và Q không đổi giá trị, tụ C xả điện thông qua
Kết quả cuối cùng: Ngõ ra OUT có tín hiệu dao động dạng sóng
transistor.
vuông, có chu kỳ ổn định dạng như hình ІІ.4.
Hình ІІ .4: Chu kỳ dao động
6.Thiết kế mạch dao động bằng IC 555:
-IC tạo dao động XX555 ; XX có thể là TA hoặc LA v v ...
Hình ІІ.5: Mạch tạo dao động bằng IC555
-Dùng một IC họ 555 lắp một mạch tạo dao động theo sơ đồ nguyên lý như
hình ІІ.5.
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 9
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
-VCC cung cấp cho IC có thể sử dụng từ 4,5V đến 15V , đường mạch màu đỏ
là dương nguồn, đường mạch màu đen dưới cùng là âm nguồn.
-Tụ 103 (10nF) từ chân 5 xuống mass là cố định và có thể bỏ qua ( không lắp
cũng được)
-Khi thay đổi các điện trở R1, R2 và giá trị tụ C1 ta sẽ thu được dao động có
tần số và độ rộng xung theo ý muốn.
- Chu kỳ toàn phần T bao gồm thời gian có điện mức cao Tm và thời gian có
điện mức thấp TS.
T = Tm + TS
Với: Tm = 0,7 x ( R1 + R2 ) x C1
TS = 0,7 x R2 x C1
Hình ІІ.6: Chu kỳ dao động
- Từ đó ta xác định được chu kỳ toàn phần T và tần số f của mạch
T = 0.7 × (R1 + 2R2) × C1
f = 1.4 / ( (R1 + 2R2) × C1 )
Trong đó: T : Chu kỳ toàn phần (s)
f : Tần số dao động (Hz) R2 : Điện trở ( )
R1 : Điện trở ( ) C1 : Tụ điện ( F )
Ví dụ : Lắp mạch dao động trên với các thông số :
C1 = 10µF = 10 x 10-6 = 10-5 F R1 = R2 = 100K = 100 x 103
Tính TS và Tm = ? Tính tần số f = ?
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 10
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
Giải:
Ta có TS = 0,7 x R2 x C1 = 0,7 x 100.103 x 10-5 = 0,7 s Tm = 0,7 x ( R1 + R2 ) x C1 = 0,7 x 200.103 x 105 = 1,4 s
=>
~ 0,5 (Hz)
f
1 T
1 2,1
=> T = Tm + TS = 1,4s + 0,7s = 2,1s
II.Điốt phát quang (LED): Light Emitting Diode
1.Nhiệm vụ:
- Khi thay đổi tần số của mạch dao động đa hài 555, tốc độ chớp tắt của đèn
sẽ thay đổi, góp phần hiện thực mạch rõ ràng hơn.
Hình ІІ.7: Một số đèn LED
- Đèn LED đã có mặt từ những thập niên 60, hầu hết chỉ dùng hiển thị thời
gian của đồng hồ báo thức hay dung lượng pin của máy ghi hình. Một thời gian
dài, đèn LED đã không được dùng làm nguồn sáng bởi vì chúng chỉ cho ánh sáng đỏ, xanh lá cây và vàng mà không cho ánh sáng trắng. Đến năm 1993, công ty hoá chất Nichia của Nhật Bản cho ra đời loại đèn LED xanh dương, là sự kết hợp
giữa ánh sáng đỏ và xanh lá cây để cho ra ánh sáng trắng, đèn LED trở nên phổ
biến trong nhiều lĩnh vực đời sống.
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 11
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
2.Cấu tạo, hoạt động:
Hình ІІ.8: Cấu tạo đèn LED
- LED có cấu trúc với một lớp tiếp xúcP-N và cũng có đặc trưng kỹ thuật
như các điốt thông thường khác : Chiều dẫn điện và chiều không dẫn điện. Tuy
đối thấp(3
nhiên LED có mức ngưỡng điện áp thuận cao(1,6 3V) và điện áp nghịch tương 5V). Dòng điện chỉ chạy theo chiều từ bán dẫn P sang bán dẫn N. Ở giữa miền tiếp xúc giữa 2 lớp bán dẫn có ánh sáng phát ra, vì điểm phát sáng rất
bé nên phía trên phải có dạng nửa hình cầu để có dạng nửa hình cầu để có thể phát ánh sáng tán xạ trong phạm vi 1800 về mọi hướng giúp người ta nhìn thấy nó.
- Để có màu sáng khác nhau, người ta sẽ đưa thêm một số tạp chất khác nhau
vào hoặc là trong lớp “nhựa” cho thêm các chất huỳnh quang.
3.Ưu điểm:
-Hiệu suất phát sáng tăng lên 100 lần. Đến nay tuy giá còn đắt nhưng LED
trắng đang bắt đầu phổ biến vì nó kết hợp được ưu việt về tiết kiệm điện của đèn
huỳnh quang, đèn compact và ưu việt về tính nhỏ gọn, tập trung, tắt bật nhanh
chóng, dễ dàng.
-Kích thước LED rất nhỏ so với các bóng đèn hiện nay, cỡ chỉ vài mm, tiêu
hao điện năng ít, có thể nối tiếp các LED thành các dải đèn dài hoặc thành từng
cụm.
-Đèn điốt phát sáng mới gọi là “LED for AC” sử dụng dòng điện xoay chiều
có thể tiết kiệm đến 80% điện.
-LED có tuổi thọ 80.000-100.000 giờ, gấp 50 lần so với bóng đèn 60W. Điều
này có nghĩa là chúng có thể thắp sáng liên tục trong vòng 6 năm.
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 12
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
-Do tiêu hao nhiệt rất ít, LED hầu như không nung nóng môi trường xung
quanh và, khác với các loại bóng đèn khác, ánh sáng LED không gây chói, mỏi
mắt, không phát ra tia cực tím.
4.Ứng dụng:
- Trị nám bằng ánh sáng: Công nghệ điều biến tế bào dựa trên cơ sở ánh sáng
không nhiệt LED được áp dụng phổ biến trong lĩnh vực y khoa, đặc biệt hiệu quả trong
lĩnh vực làm đẹp. Vấn đề cải thiện tình trạng lão hóa da, nhất là nám da sẽ có thêm
một giải pháp tích cực.
- Trang trí nội thất, bảng điện tử LED ma trận, máy chiếu đèn LED, ứng
dụng trong màn hình LCD…
III.Tranzito:
1.Nhiệm vụ:
- Là bộ phận quan trọng trong khâu cuối cùng: Khuyếch đại công suất, giúp
ta quan sát được dạng sóng vuông của mạch dao động khi nối ra ngoài với một sợi
dây.
2.Cấu tạo:
- Điôt bán dẫn là bóng bán dẫn có một lớp tiếp giáp p-n, tranzito là dụng cụ
bán dẫn có hai lớp tiếp giáp p-n được nối dựa lưng vào nhau.
Hình ІІ.9
Hình ІІ.10
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 13
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
- Để tạo ra một tranzito ta cần tạo ra một tinh thể bán dẫn hai lớp tiếp giáp p-
n. Nếu bán dẫn P nằm giữa hai lớp bán dẫn N thì ta có tranzito loại n-p-n ( được
gọi là tranzito ngược ), còn nếu bán dẫn loại N nằm giữa hai lớp bán dẫn loại P
thì ta có tranzi to p-n-p (tranzito thuận).
- Thông thường người ta chế tạo tranzito có lớp bán dẫn nằm giữa rất hẹp cỡ
vài chục micrômét và tương đối tinh khiết (ít tạp chất) hơn hai lớp bán dẫn ở hai
bên và được gọi là vùng cực gốc hay Bazơ (ký hiệu là B) của Tranzito. Còn hai
lớp bán dẫn hai bên thì một bên có nồng độ hạt cơ bản lớn nhất gọi là vùng cực
phát hay Êmitơ ( ký hiệu là E), bên kia có nồng độ hạt tải điện cơ bản ít hơn gọi là
vùng cực góp hay Colectơ (ký hiệu là C)
- Để biểu diễn các đại lượng tương ứng với các cực Emitơ, Bazơ, Colectơ ta
dùng các chỉ số E, B, C. Ví dụ dòng điện trong mạch bazơ kí hiệu là IB, trong
mạch emitơ kí hiệu là IE, trong mạch colectơ ký hiệu là IC. Còn các hiệu điện thế
tương ứng là UB, UE, UC.
3.Nguyên tắc hoạt động:
- Ta xét hoạt động của một tranzito NPN. Muốn một tranzito hoạt động
được, phải có đủ 2 điều kiện:
Tiếp tế:
- Phải cung cấp điện áp cho 2 cực C, E đúng cực tính bằng nguồn điện ECC
+ Nếu tranzito NPN thì UCE > 0
+ Nếu tranzito PNP thì UCE < 0
Phân cực:
- Phải cung cấp điện áp cho 2 cực B, E đúng cực tính bằng nguồn điện EB.
+Xét trường hợp có nguồn ECC , không có nguồn EB : CE coi như gồm
2 điôt CB và BE mắc nối tiếp, 2 điôt này mắc ngược chiều nhau nên không cho
dòng điện qua CE.
+Xét trường hợp có nguồn EB không có nguồn ECC: điốt BE được phân
cực thuận, electron ( hạt dẫn đa số của lớp E) qua mối tiếp xúc PN vào lớp B để
về nguồn EB. Chỉ có dòng IB, không có dòng IC ở mạch nguồn ECC. Dòng IB càng
lớn, khi nguồn EB lớn.
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 14
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
+Xét trường hợp có cả 2 nguồn ECC và nguồn EB: điốt BE được phân
cực thuận, electron ( hạt dẫn đa số của lớp E) qua mối tiếp xúc vào lớp B, ở lớp B
này electron là hạt dẫn điện thiểu số (không cơ bản), khuyếch tán rất nhanh qua
lớp B (rất mỏng cở vài µm) để vào lớp C. Ở đây electron lại là hạt dẫn đa số, nên
bị nguồn ECC hút mạnh tạo nên dòng IC.
- Ta thấy, dòng IC càng mạnh khi dòng IB càng lớn và bề dày lớp B càng
Vậy:
nhỏ.
+ Khi IB = 0 : Không có dòng IC.
+ Khi IB càng lớn: Dòng IC càng lớn.
+ Ta nói chính dòng qua cực B (cỡ nA) đã điều khiển dòng điện qua EC (cỡ
mA) của tranzito. Vì vậy, cực B còn gọi là cực khiển.
- Nếu coi cực E là nguồn phát ra hạt dẫn đa số, hạt này một phần nhỏ chạy
qua cực gốc B tạo ra dòng IB, phần lớn còn lại chạy đến cực góp C để tạo nên dòng IC.
IE = IB + IC
Vậy ta luôn luôn có:
Trong đó IB cỡ nA và IC cỡ mA( IB<< IC), nên ta cũng có thể xem:
IE IC
C
I I
B
- Ta gọi là hệ số khuyếch đại dòng điện của tranzito
- Ngoài sự dịch chuyển của các hạt dẫn đa số, còn tồn tại dòng dịch chuyển
của các hạt dẫn thiểu số (lỗ trống) từ lớp C qua B đến E. Dòng dịch chuyển này
IC = IB + ICEO
tạo nên dòng ngược ICEO. Vậy ta có:
- Hoạt động của tranzito PNP cũng giống như trên nhưng phải thay đổi như
sau:
- Tiếp tế vào 2 cực C và E bằng nguồn ECC để UCE < 0. Phân cực cho BE
bằng nguồn EB sao cho UBE < 0. Hạt dẫn đa số là lỗ trống phát ra từ E để đến C.
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 15
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
4.Đo thử tranzito:
- Một tranzito lưỡng cực có 2 tiếp xúc PN: N-P và P-N mắc ngược chiều
nhau, nên có thể xem như đối đầu nhau theo hình vẽ dưới đây và ta dùng Ohm-kế
thang đo R1K để đo thử.
Chú ý: Nên nhớ rằng que “-” của Volt kế là que dương của Ohm kế và que
“+” của Volt kế là que âm của Ohm kế gồm một mA kế mắc nối tiếp với một nguồn
một chiều (pin).
5.Kiểm tra Tranzito tốt, xấu:
- Lấy ví dụ một tranzitor NPN Silic, nếu ta đã biết 3 chân: E, B,C.
(Khi đo để kim Ohm kế lên cao gọi là chiều thuận, còn đo để kim Ohm kế
không lên hoặc lên ít gọi là đo theo chiều nghịch).
- Đo E, B theo 2 chiều khác nhau: Chiều thuận kim lên nhiều, chiều nghịch
kim không nhúc nhích( hở mạch): Tốt.
- Đo B, C theo 2 chiều khác nhau: Chiều thuận kim lên nhiều, chiều nghịch
kim không nhúc nhích( hở mạch): Tốt.
- Đo C, E theo 2 chiều khác nhau: Kim không nhúc nhích( hở mạch): Tốt
- Tranzito bị hư khi xảy ra một trong các trường hợp sau đây:
+ Nếu đo E, B cả 2 chiều kim đều lên cao: Nối tắt EB. Đo E, B theo chiều
nghịch kim lên hơi cao: EB của tranzitor bị rĩ . Cả 2 chiều kim đều không lên: Đứt BC.
+ Nếu đo B, C cả hai chiều kim đều lên cao: Nối tắt BC. Đo B, C theo
chiều nghịch kim lên hơi cao: BC của tranzitor bị rĩ. Cả 2 chiều kim đều không lên:
Đứt BC.
+ Nếu đo C, E cả 2 chiều kim đều lên cao: Nối tắt CE. Đo C, E kim hơi
nhích lên: EC của tranzito bị rĩ nhẹ, nhưng nhiều trường hợp vẫn còn sử dụng được. Đo
C,E kim mhích lên nhiều: CE của tranzito bị rỉ nặng.
6.Kiểm tra Tranzito khi chưa biết chân và loại:
- Xác định chân B: Đo lần lượt 3 cặp chân theo 2 chiều thuận, nghịch. Ta
thấy có một cặp chân, cả 2 chiều đo kim không lên (Si) hoặc lên rất ít(Ge): Chân còn
lại là B.
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 16
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
- Xác định NPN, PNP: Đo B vói một chân còn lại cả 2 chiều thuận nghịch.
Ta quan sát lúc đo chiều thuận kim lên cao: Que dương Ohm kế đang ở chân B là
tranzito NPN. Còn que âm Ohm kế đang ở chân B là Tranzito PNP.
- Xác định Tranzito Si hoặc Ge: Đo B với một chân còn lại. Chiều thuận
kim lên rất cao và chiều nghịch kim hơi lên là Tranzito Ge. Chiều thuận kim lên vừa,
chiều nghịch kim không lên là Tranzito Si.
- Xác định 2 chân C, E còn lại: Nếu Tranzito NPN, Si ta chọn ngẫu nhiên
chân C, đưa que dương Ohm kế vào đó và que âm Ohm kế vào chân còn lại ( ta cho là
E ) nếu kim không lên, lấy ngón tay ướt chạm vào chân Bvà C, kim lên cao là ta chọn
đúng C, E. Trường hợp kim vẫn không lên hoặc lên rất ít, ta chọn E, C ngược lại.
Chú ý: Tranzito công suất loại PNP, Ge thường C, E có độ rĩ rất lớn, khi đo thử
E, C cả 2 chiều kim đều lên cao, nhưng chênh lệch nhau, phải để thang đo R10 hoặc
R 1 mới thấy rõ độ chênh lệch.
IV.Mạch khuyếch đại-:
- Một mạch khuyếch đại thường gồm nhiều tầng, mỗi tầng gồm một số linh
kiện, ta có thể phân loại theo nhiệm vụ của nó:
+Khuyếch đại điện áp.
+Khuyếch đại điện áp.
- Hoặc phân loại theo dải tầng hoạt động:
+Khuyếch đại dòng một chiều (các tín hiệu một chiều hay biến thiên
chậm theo thời gian).
+Khuyếch đại tần số thấp (có tần số từ vài Hz đến vài chục KHz).
+Khuyếch đại tầng số cao ( có tầng số từ vài chục KHz đến vài nghìn
MHz)…
- Hoặc phân loại theo chế độ hoạt động:
+Khuyếch đại hạng A: Điểm làm việc nằm trên phần thẳng của đặc
tuyến, khuyếch đại rất trung thực, thường dùng trong những mạch khuyếch đại
điện áp, tuy nhiên hiệu suất thấp vì dòng tiêu thụ có giá trị đáng kể.
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 17
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
+Khuyếch đại hạng B: Điểm làm việc nằm ở gốc của đặc tuyến, nên có
một phần nhỏ đặc tuyến nằm trên đoạn cong ở gốc. Thường dùng trong các
mạch khuyếch đại công suất vì hiệu suất của nó lớn nhiều so với chế độ A, khi
có tín hiệu đến mạch mới có dòng điện đáng kể.
+Khuyếch đại hạng C: Điểm hoạt động nằm xa gốc của đặc tuyến, biên
độ tín hiệu phải lớn mạch mới khuyếch đại được, hiệu suất của tầng khuyếch đại
lớn hơn khuyếch đại ở chế độ B, tuy nhiên độ méo dạng đáng kể.
1.Hệ số khuyếch đại:
U
ra
K
- Cho ta biết tỉ số tín hiệu đầu ra so với đầu vào.
u
U
à v o
I
ra
K
+ Hệ số khuyếch đại điện áp:
i
I
à v o
+ Hệ số khuyếch đại dòng điện:
+ Hệ số khuyếch đại công suất giữa công suất lấy ra ( Pra) ở tải và công
P ra
K
P
P à v o
suất đưa vào ( Pvào) tầng khuyếch đại:
- Trong trường hợp mạch khuyếch đại có nhiều tầng, hệ số khuyếch đại K
của mạch là:
K = K1 . K2 . K3 …( Với Ki là hệ số khuyếch đại K của tầng thứ i.)
- Trong thực tế, độ lớn của hệ số khuyếch đại thường dùng đơn vị décibel
(dB):
Ku,i (dB) = 20 logKu,i
KP(dB) = 100 logKP
2 6
3,16 10
10 20
31,6 30
100 40
1000 60
10.000 100
Ku,i Ku,i(dB)
- Bảng dưới đây cho ta một vài giá trị về quan hệ trên:
- Trong trường hợp mạch khuyếch đại có nhiều tầng, hệ số khuyếch đại K
(dB) của mạch là:
K (dB) = K1(dB) + K2(dB) + K3(dBK) + …
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 18
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
2.Khuyếch đại công suất:
- Tầng cuối cùng của một thiết bị khuyếch đại thường là tầng khuyếch đại
công suất, nó nhằm cung cấp cho tải một công suất cực đại. Tầng khuyếch đại
công suất khác với tầng khuyếch đại điện áp ở chỗ khi khuyếch đại điện áp thì tín
hiệu còn nhỏ, nhưng đến tầng khuyếch đại công suất thì tín hiệu đã lớn, nó trải dài
trên đường thẳng tải(trong đặc tuyến của tranzitor) để khai thác hết công suất ra
nhưng đồng thời phải giảm thiểu méo do tầng khuyếch đại gây ra (không vượt quá
các giới hạn về điện áp, dòng điện, công suất của tranzito)
- Khuyếch đại công suất có hai tầng: Khuyếch đại công suất đơn và khuyếch
đại khuyếch đại công suất đẩy kéo(push-pull) nó sẽ có thể mắc theo sơ đồ đơn hay
sơ đồ kép (đẩy kéo). Trong quá trình thực hành lắp ráp mạch em theo tầng
khuyếch đại công suất đơn, do đó trong tài liệu này chỉ giới thiệu đến khuyếch đại
công suất đơn.
- Trong tầng khuyếch đại này đèn hoạt động ở chế độ loại A. Khi dùng đèn
bán dẫn thì ta phải dùng Tranzito công suất mắc theo kiểu cực phát (E) chung vì
sơ đồ cực phát chung sẽ cho ta hệ số khuyếch đại công suất lớn nhất. Vì mạch
khuyếch đại ở chế độ A nên khi chưa có tín hiệu đến đã có dòng một chiều Ic làm
nóng tranzitor nên hiệu suất kém.
- Trường hợp mà trở kháng của tải so sánh được với trở kháng ra của đèn
(tức trở kháng tải gần bằng trở kháng ra) nghĩa là điều kiện phù hợp trở kháng tạm
được thỏa mãn thì ta có thể mắc tải trực tiếp vào mạch ra của đèn (ví dụ loa kim
hay ống nghe có thể mắc trực tiếp vào mạch ra của tầng khuyếch đại công suất âm
tần). Tuy nhiên thông thường trở kháng của tải khác xa trở kháng ra của đèn khi
đó ta phải dùng biến áp để làm phù hợp trở kháng. Hình 5.8 vẽ sơ đồ khuyếch đại
công suất âm tần đơn khi dùng loa điện động. Do loa có trở kháng bé mà mạch ra
của đèn có trở kháng lớn cho nên phải dùng một biến áp giảm áp (hệ số biến áp n
> 1) để làm phù hợp trở kháng. Thật vậy, nếu trở kháng loa là Zt thì quy đổi sang sơ cấp sẽ là: Zt’ = n2Zt
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 19
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
- Khi n > 1 thì Zt’ > Zt và điều kiện phù hợp trở kháng thực hiện được bằng
'
n
Z t Z
t
+Vcc
R1
NPN
C1
Uvào
+ -
C2
R3
cách chọn hệ số biến áp thích hợp.
-
Hình ІІ.11: Mạch khuyếch đại công suất
V. Bộ rung tần số thay đổi được:
R1
Role
8
R2
7 4 IC555 6
3
5
12
R3
C1
103
LED
- Sơ đồ nguyên lý:
- Ta chọn các giá trị của các linh kiện như sau:
+ Nguồn điện 1 chiều 9V
+ Tụ C1 có giá trị 10µF
+ Tụ ổn dòng 103 có giá trị 10nF
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 20
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
+ R1 là một biến trở có giá trị từ 100 đến 10k .
+ R2 có giá trị 100 .
- Ta tính được giá trị chu kỳ và tần số của bộ rung như sau:
T = 0.7 × (R1 + 2R2) × C1
Tmin = 0.7 × ( 100+2×100) × 10-5 = 2.1 × 10-3 (s)
fmax Tmax = 0.7 × (104 + 2×100) × 10-5 = 0,0714 (s)
500 Hz.
fmin
15 Hz
- Vậy khi ta thay đổi giá trị của biến trở R1 thì tần số của mạch sẽ biến thiên từ
15 Hz đến 500 Hz.
- Tranzito nhận tín hiệu làm nhiệm vụ khuyếch đại công suất, rơle đóng vai trò
là bộ gõ, tần số đúng bằng tần số của IC tạo ra.
- Đèn LED sẽ chớp tắt sau khi nhận được tín hiệu từ IC. Tuy vậy do chu kỳ khá
nhỏ nên ta khó có thể quan sát ngoài thực tế( ta chỉ quan sát được trong thí nghiệm vật
- Sơ đồ bộ rung trong phần mềm thí nghiệm vật lý ảo ( Crocodile physics)
lý ảo Crocodile)
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 21
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 22
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
CHƯƠNG III: PHẦN MỀM ỨNG DỤNG
I.Orcad:
- Như đã giới thiệu ở phần đầu bài luận ORCAD là một công cụ thiết kế mạch
điện tử đơn giản và phổ biến. Cũng có rất nhiều phần mềm thiết kế mạch điện
tử khác, trong quá trình nghiên cứu đề tài em chọn sử dụng phần mềm này, vì
bộ công cụ này được đánh giá là khá mạnh.
- Các thư viện linh kiện của ORCAD có thể coi là mạnh nhất cho đến nay, và
hầu hết các nhà sản xuất linh kiện điện tử đều cung cấp các add-in thư viện linh
kiện cho ORCAD.
- Trong tài liệu này, em trình bày từng bước đơn giản quá trình thực hiện một
mạch nguyên lý bằng ORCAD, sau đó xuất ra thành mạch in, chạy mạch in,
điều chỉnh mạch in.
Phần thứ nhất trình bày một số thao tác để vẽ một mạch nguyên lý với ORCAD
dùng CAPTURE
Phần thứ hai trình bày các thao tác để chuyển từ mạch nguyên sang mạch in
dùng LAYOUT PLUS
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 23
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
1.Vẽ mạch nguyên lý với ORCAD
- Trước tiên, khởi động ORCAD với chương trình CAPTURE hoặc
CAPTURE CIS đều như nhau.
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 24
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
- Màn hình Capture sẽ hiện ra như trên. Việc cần làm tiếp theo là tạo ra
một project để làm việc.
- Ta bấm vào biểu tượng tờ giấy trắng (Creat document) để tạo ra một
dự án làm việc với Capture
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 25
- Ta sẽ thấy xuất hiện một cửa sổ, cho phép chọn vị trí đặt thư mục làm
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
việc (Location), và cho phép đặt tên dự án (Name)
- Bấm vào nút Browse để chọn vị trí đặt dự án
- Cửa sổ tiếp theo hiện ra, cho phép ta chọn thư mục làm việc. Nếu ta
muốn tạo ra một thư mục con để chứa dự án, bấm vào nút Create Dir… để tạo
ra thư mục con.
.
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 26
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
- Ta đánh tên thư mục con mình muốn tạo, và nhấn nút OK
- Hình trên là cửa sổ làm việc và các con số chính là thứ tự công việc mà
ta vừa thực hiện.
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 27
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
- Sau khi tạo ra dự án làm việc, ta sẽ thấy một cửa sổ có các ô chấm nhỏ
hiện ra.
- Bây giờ ta cần ước lượng xem mạch nguyên lý mình định vẽ có lớn
không? Từ đó ta chọn khổ giấy để vẽ mạch.
- Ta chọn Option Schematic Page Properties
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 28
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
- Một khung cửa sổ mới sẽ hiện ra cho phép ta chọn khổ giấy.
- Ta có thể chọn kích thước theo Inches hoặc Millimeters(ở nước ta đơn
vị cm thông dụng hơn). Ta có thể chọn các khổ giấy mặc định theo kích thước
A, B, C, D, E, hoặc có thể chọn Custom để đặt khổ giấy tuỳ thích.
Sau khi chọn khổ giấy xong ta cần đặt các linh kiện vào khung giấy. Ta nhấn
Shilf-P để mở khung màn hình Place Part như sau:
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 29
- Khi lần đầu chạy ORCAD, các thư viện linh kiện chưa được add vào.
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
Ta cần phải chọn Add Library để đưa các thư viện thêm vào.
- Màn hình cho phép add các thư viện sẽ hiện ra, các bạn chọn tất cả các
file .olb và nhấn Open. Ta lặp lại việc này nhiều lần, và mỗi lần lựa chọn một
thư mục có sẵn trong thư mục Library của ORCAD.
Vậy ta sẽ phải add các thư viện bên trong Iec, IeeeLibs, Pspice… vào nữa. Các
thư viện nằm bên ngoài Library tất nhiên cũng phải được add vào.
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 30
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
- Ta tiếp tục xem lại các bước mình đã thực hiện.
- Bên tay trái phía trên, có một nút được đánh dấu tròn, thay vì ta nhấn
Shift – P, ta cũng có thể nhấn vào nút đó, nó cũng sẽ mở lên cửa sổ Place Part.
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 31
- Ta sẽ thấy hình này sau khi add các thư viện
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
- Bây giờ, để ý đến ô cửa sổ Libraries nằm bên tay trái phía dưới, khi chỉ
chuột vào một trong tên các thư viện vừa add vào, ta sẽ thấy danh sách các linh
kiện ở ô cửa sổ trên thay đổi.
- Thực chất, chúng ta chẳng thể nhớ nối linh kiện nào thuộc thư viện nào,
vì thế cách tốt nhất là chúng ta làm việc với tất cả các thư viện cùng một lúc.
- Do đó, ta bấm chuột vào một thư viện bất kỳ trong ô cửa sổ Libraries,
rồi các bạn nhấn Ctrl – A để chọn tất cả các thư viện.
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 32
- Cửa sổ Libraries biến thành màu xanh, như vậy ta đã chọn tất cả các thư
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
viện, và ta để ý thấy danh sách các linh kiện ở ô cửa sổ Part List sẽ dài thêm.
- Bây giờ, ta có thể đánh tên linh kiện trên dòng Part, để chọn linh kiện
phù hợp cho mạch nguyên lý của mình.
- Lưu ý: Các linh kiện trong thư viện khá là đầy đủ tuy vậy tên của chúng
phụ thuộc vào nhà sản xuất, không có quy luật nhất định nên việc tra tìm linh
kiện đôi luc gây khó khăn cho người sử dụng.
- Sau khi tìm được linh kiện cần thiết cho việc vẽ mạch ta nhấn OK, và ô
cửa sổ này sẽ mất đi, hình linh kiện sẽ hiện ra và dính vào con chuột.
Khi ta nhấp nút trái chuột, linh kiện sẽ được đặt xuống giấy vẽ như hình sau:
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 33
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 34
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
- Linh kiện dù đã được đặt vào giấy vẽ, vẫn tiếp tục dính vào con chuột, nếu ta
nhấp chuột trái một lần nữa, một linh kiện nữa giống như linh kiện trước sẽ đặt vào
giấy vẽ. Nếu muốn ngưng việc đặt linh kiện khi đã đủ số linh kiện mà ta nhấn Esc(
hoặc nhấp chuột phải rồi vào End Mode)
- Ta cứ đặt đầy đủ các linh kiện mình cần vào giấy vẽ trước, sau đó sắp
xếp các linh kiện phân bố cho hợp lý rồi ta mới nối mạch lại với nhau.
- Để nối các đường mạch, ta bấm vào nút có hình dây dẫn như chữ Z
ngược ở góc phải phía trên của cửa sổ làm việc, xem hình trên.
- Ta cứ bấm chuột trái vào chân linh kiện này, và nối vào chân linh kiện
khác. Ta cũng có thể nối dây nối từ chân linh kiện vào một đường dây nối đã có
sẵn, hoặc nối giữa các chân linh kiện với nhau.
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 35
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
- Để bản vẽ trông dễ coi hơn, đôi khi ta phải xoay, hoặc lật, hoặc di
chuyển các linh kiện đến vị trí hợp lý. Ta cứ nhấn Esc nhiều lần để nó trở về
trạng thái điều khiển, hoặc nhấn vào nút hình mũi tên trên cùng phía các nút
bấm bên phải khung bản vẽ.
- Muốn di chuyển linh kiện, ta nhấn chuột vào linh kiện, và kéo nó đi.
-Muốn xoay linh kiện, lật linh kiện, ta nhấn chuột vào linh kiện và nhấn một
trong các phím R, V, H. Các phím này sẽ ứng với trạng thái xoay, lật linh kiện
khác nhau, xem hình dưới đây sẽ minh họa rõ hơn.
- Từ một hình linh kiện gốc, ta có thể xoay Rotate, lật theo trục dọc
Vertical, lật theo trục ngang Horizontal.
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 36
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
- Như vậy, ta đã biết cách chọn linh kiện, đặt linh kiện theo ý mình muốn,
và nối mạch giữa các linh kiện để có được một mạch nguyên lý hoàn thiện.
- Bước cuối cùng, đó là các chân linh kiện nào mà ta không nối dây
mạch, thì ta cần phải đánh dấu X vào chân linh kiện đó, đối với các chân linh
kiện nào nối với nguồn hoặc đất, ta cũng phải gắn nguồn và đất vào cho chúng.
Hình vẽ minh họa sau:
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 37
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
- Với các bước như trên ta đã có thể vẽ một sơ đồ nguyên lý mạch điện.
- Dưới đây là hình dạng, tên đầy đủ một số linh kiện thông dụng. Khi cần
ta chỉ cần đánh tên này vào trong phần tìm linh kiện, sẽ thấy ngay.
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 38
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
2.Vẽ mạch in:
- Quá trình chuyển từ mạch nguyên lý sang mạch in:
- Tại bản vẽ lưu bản vẽ ra file: .mnl
- Mở chương trình Layout Plus.
- Chọn New (Vẽ bản chính).
- Chương trình sẽ tải về( Load) một mẫu kích thước, nếu chọn
DEFAULT tức là ta chọn kích thước ngầm định cho mạch in ( thông thường ta
chọn luôn vì chưa biết kích thước mạch in)
- Tiếp theo chương trình sẽ tải file: .mnl mà ta đã lưu ở trên, ở giai đoạn
này ta cần chọn đúng đường dẫn đến nó là được.
- Tiếp theo chương trình sẽ lưu file mạch in với đuôi: .max, ta có thể
chọn thư mục ngầm định hoặc thư mục khác.
- Chương trình sẽ tự động cập nhật các chân mạch in, theo các thông số
của bản vẽ nguyên lý:
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 39
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
- Khi có một số thành phần chưa có chân hàn thì chương trình sẽ yêu cầu
ta chọn chân cho linh kiện, khi đó ta nhấp chuột vào Link Existing footprint to
Sau khi hoàn tất việc chọn chân cho các linh kiện ta sẽ được một mạch in như hình vẽ:
component…
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 40
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
- Để tiện quan sát ta ẩn các dây nối bằng việc nhấn vào nút Reconnect
- Tiếp theo di chuyển các linh kiện ( việc này có thể lặp đi lặp lại nếu
mạch in vẽ lâu)
- Chọn số lớp mạch in như sau: Nhấp chuột View Spreadsheet –
Strategy – Route Layer.
- Lúc này màn hình sẽ hiện ra khung như sau:
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 41
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
- Ta nhấp chuột vào các lớp không muốn vẽ( thường ở Việt Nam chỉ vẽ
một, hai lớp), sau đó: Chuột phải- Properties và đánh dấu mũi tên vào Routing
Enabled.
- Sau đó ta thu màn hình hiện tại và nhấp chuột Obstacle Tool:
- Để chọn khungmạch in cần vẽ, ta sẽ vẽ một hình vuông có các linh kiện nằm bên trong. - Sau đó chọn Auto – Autoroute – Boar.
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 42
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
- Nếu như mạch in chưa thỏa mãn theo yêu cầu thì ta có thể bố trí lại các
linh kiện:
- Chọn nút Refresh All.
- Khi đó tất cả các dây nối linh kiện sẽ được xóa bỏ và ta có thể đặt lại vị
trí của linh kiện sao cho hợp lý hơn. Và lại tiến hành lặp lại cho đến khi thỏa mãn
yêu cầu đề ra.
Chú ý: Trong quá trình thiết kế không phải lúc nào cũng chọn được footprint thỏa
mãn, vì có thể trong thư viện của nó không có, khi đó chúng ta có thể chọn một thiết
bị nào đó có footprin lớn hơn hoặc bằng cái chúng ta đang cần hoặc là ta có thể chọn
nút nhấn Cancel. Sau khi quá trình chọn chân hoàn tất ta sẽ tiến hành sửa chữa bổ sung
sau.
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 43
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
- Để thực hiện việc sữa chữa hay bổ sung ta nhấp chuột phải vào linh kiện đó(linh kiện đổi màu), chọn Properties
- Chọn Footprint
- Lúc này ta sẽ chọn footprint thích hợp.
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 44
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
Cách in bản mạch in:
- Tùy theo số lớp mà ta chọn cách in khác nhau:
- Vào Option – Post Process Settings
- Kích chuột vào lớp mà ta muốn in.
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 45
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
- Ta chọn sao cho tất cả các ô còn lại chuyển màu đen, sau đó kích chuột
phải chọn Preview – thu nhỏ cửa sổ Post Process.
Chức năng này chọn thì các lỗ mạch in sẽ mở
In âm bản( sản xuất mạch thì phải in âm bản)
- Vào file chọn:
- Thông thường ta chọn các chức năng như hình trên, nếu muốn xuất file
sang chương trình khác như Autocad thì ta chọn DXF và file được xuất sẽ cùng
thư mục với file này. Ta chọn Mirror để sản xuất mạch, bỏ chức năng này để in
mạch ra đọc, khi in Mirror ta dùng giấy Can hoặc bóng kính.
II.Crocodile physics:
- Crocodile Physics là phần mềm ứng dụng dùng để mô phỏng thí nghiệm vật lý.
Để vào chương trình ứng dụng, ta có thể Double Click vào biểu tượng Crocodile
Physic trên màn hình Desktop. Sau khi nhấp vào biểu tượng Crocodile Physics ta sẽ
thấy biểu tượng chương trình.
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 46
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
- Tiếp theo ta sẽ thấy trên giao diện màn hình hiện lên cửa sổ và lời chào
"Welcome to Crocodile Physics". Trên bảng này chúng ta có thể chọn các mục:
Contents, New model, hay Tutorials.
- Contents: Xem các ví dụ theo chủ đề có sẵn trong phần mềm .
- New model: Sử dụng các mô hình của Crocodile để tạo những mô phỏng.
- Tutorials: Mở nội dung hướng dẫn sử dụng Crocodile Physics.
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 47
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
- Khi ta chọn New model hoặc Example model trên màn hình sẽ hiện lên cửa sổ
thực hiện các mô phỏng vật lý.
- Crocodile Physics có thể mô phỏng cơ học, điện, điện tử, quang học, và sóng
cơ học.Tuy vậy trong tài liệu này em chỉ đề cập đến khả năng mô phỏng trong lĩnh vực
điện, điện tử xuyên suốt quá trình ngiên cứu mạch điện . Trong mỗi phần cơ, sóng,
điện, quang có đầy đủ những thuộc tính để ta có thể mô phỏng các thí nghiệm vật lý
phổ thông. Để xem những mô phỏng có sẵn trong Crocodile ta click vào Model sau đó
chọn các mục cần xem. Để xây dựng các mô phỏng thí nghiệm ta có thể Click chọn các
thành phần trong Parts.
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 48
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
- Ta bấm vào Electronics sẽ có các thành phần dùng trong mô phỏng điện, điện
tử. Dưới đây liệt kê một số thành phần dùng để thực hiện mô phỏng về điện, điện tử.
- Phần điện học gồm có Analog(Mạch tương tự), Pictorial(Nguồn) và Digital(Mạch số)
1) Analog(Mạch tương tự):
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 49
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
2) Pictorial(nguồn):
- Các linh kiện trong thư viện Pictorial hầu hết đã có mặt trong thư viện Analog.
Tuy vậy hình ảnh linh kiện trong thư viện này lạ hình ảnh không chỉ thể hiện nguyên lý
làm việc mà còn rất gần với hình dạng của mỗi linh kiện trong thực tế.
3) Digital(Mạch số):
- Bên trong thư viện Digital chứa các IC,các đầu vào dạng xung vuông, các
mạch liên quan đến điện, điện tử.
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 50
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1) Kỹ thuật xung – Nguyễn Như Anh – Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia
TP.HCM – 2007.
2) Vật lý kỹ thuật ІІ – Nguyễn Văn Ninh – Hoàng Cao Tân – Nhà xuất bản Giáo
Dục – 2000.
3) Giáo trình Vô Tuyến Điện Tử - ThS Phan Thanh Vân – Tài liệu lưu hành nội bộ
(dành cho sinh viên đại học sư phạm)- 2003.
4) Giáo trình điện tử І – Lê Tiến Thường – Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM.
5) Digital Systems principles and application – Ronald J. Tocci – Prentice_Hall
International, Inc.
6) REV-Thông tin chuyên đề Điện Tử - Nguyễn Minh Đức, Lê Thanh Duy – tháng
9 năm 2002.
7) Thí nghiệm thiết kế hệ thống số - Phan Đình Mãi ( chủ biên) – Đoàn Minh
Vững – Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia TP.HCM – 2004.
8) Mạch điện tử 2 – Lê Tiến Thường – Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia
TP.HCM – 2004.
9) Giáo trình điện tử EDA: Vẽ và thiết kế mạch in bằng Orcad – Tủ sách STK
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 51
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………..
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 52
Báo cáo luận văn tốt nghiệp GVHD: ThS Phan Thanh Vân
NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ CỦA HỘI ĐỒNG
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………..
SVTH: Huỳnh Kiều Viết Lãm 53
