Đang tải... (xem toàn văn)
là đại cương vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của một vật thể dẫn điện. Nó được định nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật thể đó với cường độ dòng điện đi qua nó. Điện Trở là một linh kiện điện tử thụ động tạo từ một cộng dây dẩn điện một công cụ có khả năng giảm điện .Điện trở kháng là tính chất vật lý của Điện trở kháng lại điện được tính bằng tỉ lệ của Điện thế trên dòng điện.
Chương I : MỘT SỐ LINH KIỆN THIẾT KẾ MẠCH . . . . . . 1.1 Điện trở 1.1.1 Khái niệm : là đại cương vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của một vật thể dẫn điện. Nó được định nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật thể đó với cường độ dòng điện đi qua nó: 1.1.2 công thức tính điện trở : trong đó: U : là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện, đo bằng vôn(V). I : là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn điện, đo bằng ampe(A). R : là điện trở của vật dẫn điện, đo bằng ohm (Ω). Điện Trở là một linh kiện điện tử thụ động tạo từ một cộng dây dẩn điện một công cụ có khả năng giảm điện .Điện trở kháng là tính chất vật lý của Điện trở kháng lại điện được tính bằng tỉ lệ của Điện thế trên dòng điện Bảng 1.1a Bảng tổng kết điện trở 1.1.3 Hệ Thống Vạch Màu giá trị của điện trở Đen (Black ) (Brow n) Đỏ (Red ) Cam (Orang e) Vàng (Yello w) Xanh Lá Cây (Green ) Xanh Dươn g (Blue ) (Tím (Viole t) Xá m (Gre y) Trắn g (Whi te) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Bảng 1.1b Hệ thống vạch màu của điện trở 1.1.4 Cách Tính Giá Trị Điện Trở 1 Linh Kiện Biểu Tượng Ký Hiệu Đơn Vị Điện Trở Kháng Điện trở R Ω (Ohm) Vạch màu thứ nhứt Giá trị thứ nhứt của Điện Trở Vạch màu thứ hai Giá trị thứ hai của Điện Trở Vạch màu thứ ba Lủy thừa của mười Vạch màu cuối cho biết sự thay đổi giá trị của điện trở theo nhiệt độ Hình 1.1c Hình dạng và kí hiệu của điện trở 1.1.5.Quy ước mầu Quốc tế Mầu sắc Giá trị Mầu sắc Giá trị Đen 0 Xanh lá 5 Nâu 1 Xanh lơ 6 Đỏ 2 Tím 7 Cam 3 Xám 8 Vàng 4 Trắng 9 Nhũ vàng -1 Bảng1.1d Bảng quy ước vòng số mũ Điện trở thường được ký hiệu bằng 4 vòng mầu , điện trở chính xác thì ký hiệu bằng 5 vòng mầu. 2 1.1.6 Cách đọc trị số điện trở 4 vòng mầu : Hình 1.1e Cách đọc điện trở 4 vòng mầu o Vòng số 4 là vòng ở cuối luôn luôn có mầu nhũ vàng hay nhũ bạc, đây là vòng chỉ sai số của điện trở, khi đọc trị số ta bỏ qua vòng này. o Đối diện với vòng cuối là vòng số 1, tiếp theo đến vòng số 2, số 3 o Vòng số 1 và vòng số 2 là hàng chục và hàng đơn vị o Vòng số 3 là bội số của cơ số 10. o Trị số = (vòng 1)(vòng 2) x 10 ( mũ vòng 3) o Có thể tính vòng số 3 là số con số không “0″ thêm vào o Mầu nhũ chỉ có ở vòng sai số hoặc vòng số 3, nếu vòng số 3 là nhũ thì số mũ của cơ số 10 là số âm. 3 1.1.7Cách đọc trị số điện trở 5 vòng mầu : ( điện trở chính xác ) Hình 1.1f Cách đọc điện trở 5 vòng màu o Vòng số 5 là vòng cuối cùng , là vòng ghi sai số, trở 5 vòng mầu thì mầu sai số có nhiều mầu, do đó gây khó khăn cho ta khi xác điịnh đâu là vòng cuối cùng, tuy nhiên vòng cuối luôn có khoảng cách xa hơn một chút. o Đối diện vòng cuối là vòng số 1 o Tương tự cách đọc trị số của trở 4 vòng mầu nhưng ở đây vòng số 4 là bội số của cơ số 10, vòng số 1, số 2, số 3 lần lượt là hàng trăm, hàng chục và hàng đơn vị. o Trị số = (vòng 1)(vòng 2)(vòng 3) x 10 ( mũ vòng 4) o Có thể tính vòng số 4 là số con số không “0″ thêm vào 1.1.8 Cách Mắc Nối Tiếp : Khi mắc nối tiếp nhiều điện trở lại với nhau, tổng của các điện trở sẻ tăng và bằng với tổng điện kháng của các Điện Trở 4 Khi mắc hai điện trở cùng giá trị nối tiếp với nhau, Điện Kháng sẻ tăng gấp đôi 1.1.9 Cách Mắc Song Song : Khi mắc song song nhiều điện trở lại với nhau, tổng của các điện trở sẻ giảm Khi mắc hai điện trở cùng giá trị song song với nhau, Điện Kháng sẻ giảm gấp đôi 1.2 TỤ ĐIỆN 1.2.1 Khái Niệm Hình 1.2a hình dạng tụ điện Tụ điện là một linh kiện điện trở thụ động tạo bởi hai bề mặt dẫn điện được ngăn cách bởi một lớp điện môi .khi có chênh lệch tại hai bề mặt thì tại các bề mặt sẽ xuất hiện điện tích cùng cường độ nhưng trái u . 1.2.2 Phân loại Tụ điện một chiều ; hay tụ phân cực (Electrolytic Capacitor): Khi đấu nối phải đúng cực âm - dương. Thường trên tụ quy ước cực âm bằng cách sơn một vạch màu sáng dọc theo thân tụ, hoặc khi tụ chưa cắt thì chân dài hơn là cực dương. 5 Hình 1.2b Tụ điện một chiều Tụ điện xoay chiều: hay tụ không phân cực Hình 1.2c Tụ điện xoay chiều 1.2.3 Cách Mắc Nối Tiếp = C t = Khi mắc nối tiếp 2 tụ điện cùng giá trị lại với nhau , tổng điện dung sẻ giảm còn một nửa của điện dung . Điện thế sẻ gấp đôi 1.2.4 Cách Mắc Song Song Khi mắc hai tụ điện có cùng giá trị song song với nhau, Tổng Điện Dung sẻ tăng gấp đôi điện dung . Điện thế sẻ giảm một nửa Tổng Kết :Tụ Điện là một công cụ điện tử có khả năng Tích, Lưu, và Nhả Điện 6 Linh Kiện Biểu Tượng Ký Hiệu Đơn Vị Điện Dung Tụ Điện | C F (Farat) C = = ε Bảng 1.2d Tóm Tắt tụ điện 1.3 Điốt 1.3.1 Khái Niệm : là các linh kiện điện tử thụ động và phi tuyến, cho phép dòng điện đi qua nó theo một chiều mà không theo chiều ngược lại, sử dụng các tính chất của các chất bán dẫn. 1.3.2 Phân loại Điốt được chia ra nhiều thể loại tùy theo vùng hoạt động của Điốt Phân loại theo sự phân cực: a .Điốt phân cực thuận Chỉ cần một điện áp dương đủ để cho Điốt dẫn điện . Điốt sẽ cho dòng điện đi qua theo một chiều từ Cực Âm đến Cực Dương và sẽ cản dòng điện đi theo chiều ngược lại. Thí dụ : Điốt Bán dẫn, LED b .Điốt phân cực nghịch Chỉ cần một điện áp âm đủ để cho Điốt dẫn điện (điện áp này gọi là điện áp đánh thủng của diode). Điốt sẽ cho dòng điện đi qua theo chiều phân cực nghịch của diode. Thông thường, dẫn điện tốt hơn trong chiều nghịch. Thí dụ : Điốt Zener, Điốt biến dung 1.3.3 Một số loại điốt thông dụng (Riêng hình dưới cùng là một cầu nắm điện được tích hợp từ bốn đi ốt để nắn điện xoay chiều thành một chiều) Hình 1.3 Các loại điốt thường thấy • Điốt bán dẫn: cấu tạo bởi chất bán dẫn Silic hoặc Gecmani có pha thêm một số chất để tăng thêm electron tự do. Loại này dùng chủ yếu để chỉnh lưu dòng điện hoặc trong mạch tách sóng. 7 • Điốt Schottky: Ở tần số thấp, điốt thông thường có thể dễ dàng khóa lại (ngưng dẫn) khi chiều phân cực thay đổi từ thuận sang nghịch, nhưng khi tần số tăng đến một ngưỡng nào đó, sự ngưng dẫn không thể đủ nhanh để ngăn chặn dòng điện suốt một phần của bán kỳ ngược. Điốt Schottky khắc phục được hiện tượng này. • Điốt Zener, còn gọi là "điốt đánh thủng" hay "điốt ổn áp": là loại điốt được chế tạo tối ưu để hoạt động tốt trong miền đánh thủng. Khi sử dụng điốt này mắc ngược chiều lại, nếu điện áp tại mạch lớn hơn điện áp định mức của điốt thì điốt sẽ cho dòng điện đi qua (và ngắn mạch xuống đất bảo vệ mạch điện cần ổn áp) và đến khi điện áp mạch mắc bằng điện áp định mức của điốt - Đây là cốt lõi của mạch ổn áp. • Điốt phát quang hay còn gọi là LED (Light Emitting Diode) là các điốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại. Cũng giống như điốt bán dẫn, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫn loại n. • Điốt quang (photodiode): là loại nhạy với ánh sáng, có thể biến đổi ánh sáng vào thành đại lượng điện, thường sử dụng ở các máy ảnh (đo cường độ sáng), sử dụng trong các mạch điều khiển (kết hợp một điốt phát quang và một điốt quang thành một cặp), các modul đầu ra của các PLC • Điốt biến dung (varicap): Có tính chất đặc biệt, đó là khi phận cực nghịch, điốt giống như một tụ điện, loại này được dùng nhiều cho máy thu hình, máy thu sóng FM và nhiều thiết bị truyền thông khác. • Điốt ổn định dòng điện: là loại điốt hoạt động ngược với Điốt Zener. Trong mạch điện điốt này có tác dụng duy trì dòng điện không đổi. • Điốt step-recovery: Ở bán kỳ dương, điốt này dẫn điện như loại điốt Silic thông thường, nhưng sang bán kỳ âm, dòng điện ngược có thể tồn tại một lúc do có lưu trữ điện tích, sau đó dòng điện ngược đột ngột giảm xuống còn 0. • Điốt ngược: Là loại điốt có khả năng dẫn điện theo hai chiều, nhưng chiều nghịch tốt hơn chiều thuận. 8 1.4 LED 1.4.1 Khái Niệm Hình 1.4 Hình dạng thực của Led LED (viết tắt của Light Emitting Diode, có nghĩa là điốt phát quang) là các điốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại. Cũng giống như điốt, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫn loại n. 1.4.2 Hoạt động Hoạt động của LED giống với nhiều loại điốt bán dẫn.Khối bán dẫn loại p chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khi ghép với khối bán dẫn n (chứa các điện tử tự do) thì các lỗ trống này có xu hướng chuyễn động khuếch tán sang khối n. Cùng lúc khối p lại nhận thêm các điện tử (điện tích âm) từ khối n chuyển sang. Kết quả là khối p tích điện âm (thiếu hụt lỗ trống và dư thừa điện tử) trong khi khối n tích điện dương (thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ trống). Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử trung hòa. Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng (hay các bức xạ điện từcó bước sóng gần đó). 1.4.3 Tính chất Tùy theo mức năng lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát ra khác nhau (tức màu sắc của LED sẽ khác nhau). Mức năng lượng (và màu sắc của LED) hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc năng lượng của các nguyên tử chất bán dẫn. LED thường có điện thế phân cực thuận cao hơn điốt thông thường, trong khoảng 1,5 đến 3V. Nhưng điện thế phân cực nghịch ở LED thì không cao. Do đó, LED rất dễ bị hư hỏng do điện thế ngược gây ra. 1.4.4 Ứng dụng Đèn chiếu sáng sử dụng các LED phát ánh sáng trắng .LED được dùng để làm bộ phận hiển thị trong các thiết bị điện, điện tử, đèn quảng cáo, trang trí, đèn giao thông.Có nghiên cứu về các loại LED có độ sáng tương đương với bóng đèn bằng khí neon. Đèn chiếu sáng bằng LED được cho là có các ưu điểm như gọn nhẹ, bền, tiết kiệm năng lượng.Các LED phát ra tia hồng ngoại được dùng trong các thiết bị đièu khiển từ xa cho đồ điện tử dân dụng. 9 1.5 TRANSISTOR 1.5.1 Khái niệm Hình 1.5a một số transistor thường gặp Một số tranzito Cũng giống như điốt, tranzito được tạo thành từ hai chất bán dẫn điện. Khi ghép một bán dẫn điện âm nằm giữa hai bán dẫn điện dương ta được một PNP tranzito. Khi ghép một bán dẫn điện dương nằm giữa hai bán dẩn điện âm ta được một NPN tranzito. Mỗi tranzito đều có ba cực: 1.cực nền(base) 2.cực thu(collector) 3.cực phát(emitter) Để phân biệt PNP hay NPN tranzito ta căn cứ vào ký hiệu linh kiện dựa vào mũi tên trên đầu phát. Nếu mũi tên hướng ra thì tranzito là NPN, và nếu mũi tên hướng vô thì tranzito đó là PNP. 1.5.2 Thể loại a . NPN tranzito và kí hiệu Hình 1.5b cấu tạo transistor NPN 10 [...]... và độ lớn của mạch Sắp xếp sơ đồ linh kiện cho phù hợp với ý tưởng thiết kế ban đầu Thiết lập các giá trị thông số cho mạch in: Thiết lập các thống số như là: độ rộng đường net nối chân linh kiện Độ lớn kích thước của track và pad của linh kiện Chạy autoroute Dùng các công cụ vẽ mạch của Layout Plus để chỉnh lại các đường dây nối chân linh kiện được thẳng hàng Vẽ khung cho board mạch và phủ mass... ngắt ra khỏi mạch lúc này giá trị của R1 = R8 làm thoi gian T tăng lên nên đèn Xanh sẽ có thời gian sáng dài hơn 20 2.2 HÌNH MẠCH IN ĐÃ HOÀN THÀNH Hình 2.2 sơ đồ mạch in 21 2.3 HÌNH MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG ĐÃ HOÀN THÀNH : Hình 2.3 mạch đã thiết kế hoàn thành CHƯƠNG 3 : THI CÔNG MẠCH … &… 3.1 Thiết kế mạch in trên Orcad 9.2 Để thực hiện phần này, em đã tham khảo cách dùng Orcad để vẽ bảng mạch in trên máy... tưởng thiết kế mà mạch trên Circuit Maker em vẽ lại trong Capture Cis và có lắp thêm điện trở hạn dòng cho các đèn led và các linh kiện khác 3.1.2.3Chuyển File : Chuyển từ file obj trong Capture Cis thành file MNL 3.1.4.Route mạch trong layout: Sau khi đã chọn và tạo xong các footprint cho các link kiện rồi thì chúng tôi vào phần layout để vẽ mạch Sắp xếp sơ đồ các linh kiện cho phù hợp việc route mạch, ... chuẩn bị mạch và vẽ mạch in trên Orcad 9.2 như sau: 3.1.1Chuẩn bị: Chuẩn bị sơ đồ mạch trên Circuit maker rồi vẽ lại trên Capture Cis Chuẩn bị tất cả các link kiện để đo kích thước chân chính xác và xác định hình dạng của những linh kiện không có sẵn trong Orcad 3.1.2 Vẽ mạch trên Capture : Vẽ sơ đồ chân của các linh kiện có sẵn như là: Đế cắm IC LED đơn Điện trở và tụ Transistor 22 Vẽ mạch trong... cho mạch bằng công cụ Obstacle Hình 3.1 Đây là mạch sau khi đã hoàn thành giai đoạn vẽ trên máy 3.2 Thi công mạch thực tế: Chia làm hai giai đoạn :giai đoạn vẻ mạch trên máy tinh và giai đoạn hàn linh kiện lên mạch 3.2.1 Giai đoạn vẻ mạch trên máy Giai đoạn này không mấy thuận lợi đối với em vì em không có máy tính nên cũng mất khá nhiều thời gian để thực hiện phần này 23 3.2.2 Giai đoạn hàn linh kiện. .. đoạn hàn linh kiện lên mạch Giai đoạn này bao gồm các công việc sau: hàn linh kiện vào board mạch, cấp nguồn và test mạch Đây là giai đoạn khó khăn nhất, khi test mạch thì em phải đối mặt với nhiều vấn để nảy sinh Một trong những vấn đề nảy sinh ở đây là hiện tượng sụt áp của IC, có thể vì mối hàn không tốt nên dòng điện qua IC không đủ Khi kết thúc việc hoàn thành mạch thì mạch của em vẫn không có... VCC, chân R của FF = [1] và FF được reset Hình 1.9a sơ đồ chân IC LM555 Hình 1.9b Mạch tạo xung TM 555 16 Mạch dao động tạo xung bằng IC 555 Bạn hãy mua một IC họ 555 và tự lắp cho mình một mạch tạo dao động theo sơ đồ nguyên lý như trên Vcc cung cấp cho IC có thể sử dụng từ 4,5V đến 15V , đường mạch mầu đỏ là dương nguồn, mạch mầu đen dưới cùng là âm nguồn Tụ 103 (10nF) từ chân 5 xuống mass là cố định... nhân Nguyên nhân khiến mạch không thể hoạt động được đúng như thiết kế là: Các mối hàn chưa được hoàn hảo, nên điện trở nơi mối hàn lớn làm cho dòng điện khi đi qua các mối hàn bị sụt giảm nghiêm trọng Thời gian đèn sáng cũng gặp khó khăn nhưng khi tìm hiểu thì em cũng đã khắc phục được Hình 3.2 mạch hàn linh kiện đã hoàn thành 3.3 Cân chỉnh Thời gian sáng của đèn phụ thuộc vào mạch tạo xung của IC... mạch thuật toán OR mà điển hình trong mạch là IC 4071 Để thay đổi mức ưu tiên theo chiều A hoặc B bằng cách thay đổi giá trị R1 (tăng) của mạch tạo xung LM 555 Trong mạch thực tế R1 được thay thế bằng R8 song song với R8A R1 = R8//R8A Q2 trong mạch được thiết kế như một công tắc đóng mở dùng để nối hoặc ngắt điện trở R8A Bình thường Q2 dẫn mạnh nhờ điện áp phân cực cao do R9 + R10 được nối mass Khi công... 18 Hình 2.1b sơ đồ mạch nguyên lý IC 4017 trong mạch làm nhiệm vụ tạo ra chia 10 cho một chu kỳ đèn sáng: Vậy ta có: 19 - Đèn Xanh A: Đèn Vàng A: Đèn Đỏ A: Đèn Xanh B: Đèn Vàng B: Đèn Đỏ B: Q0 + Q1 + Q2 + Q3 Q4 Q5 + Q6 + Q7 + Q8 + Q9 Q5 + Q6 + Q7 + Q8 Q9 Q0 + Q1 + Q2 + Q3 + Q4 Hình 2.1c sơ đồ chân IC4071 Mạch cộng dồn được thực hiện bởi các mạch thuật toán OR mà điển hình trong mạch là IC 4071 Để thay . vòng số 2, số 3 o Vòng số 1 và vòng số 2 là hàng chục và hàng đơn vị o Vòng số 3 là bội số của cơ số 10. o Trị số = (vòng 1)(vòng 2) x 10 ( mũ vòng 3) o Có thể tính vòng số 3 là số con số không. là vòng số 1 o Tương tự cách đọc trị số của trở 4 vòng mầu nhưng ở đây vòng số 4 là bội số của cơ số 10, vòng số 1, số 2, số 3 lần lượt là hàng trăm, hàng chục và hàng đơn vị. o Trị số = (vòng. sai số hoặc vòng số 3, nếu vòng số 3 là nhũ thì số mũ của cơ số 10 là số âm. 3 1.1.7Cách đọc trị số điện trở 5 vòng mầu : ( điện trở chính xác ) Hình 1.1f Cách đọc điện trở 5 vòng màu o Vòng số