Giáo trình Điện tử nâng cao

240 trang hapham 3080

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Điện tử nâng cao", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_dien_tu_nang_cao.doc

Nội dung text: Giáo trình Điện tử nâng cao

BỘ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỔNG CỤC DẠY NGHỀ GIÁO TRÌNH Môn học: ĐIỆN TỬ NÂNG CAO NGHỀ: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số:120/QĐ-TCDN ngày 25 tháng 02 năm 2013 của Tổng cục trưởng Tổng cục Dạy nghề Năm 2013
1 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
2 LỜI GIỚI THIỆU Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện tử công nghiệp ở trình độ Cao Đẳng Nghề và Trung Cấp Nghề, giáo trình Điện tử nâng cao là một trong những giáo trình môn học đào tạo chuyên ngành được biên soạn theo nội dung chương trình khung được Bộ Lao động Thương binh Xã hội và Tổng cục Dạy Nghề phê duyệt. Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức và kỹ năng chặt chẽ với nhau, logíc. Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết và thực hành được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế trong sản xuất đồng thời có tính thực tiển cao. Nội dung giáo trình được biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 120 giờ gồm có: MĐ21-01: Đọc, đo, kiểm tra linh kiện SMD MĐ21-02: Kỹ thuật hàn IC MĐ21-03: Mạch điện tử nâng cao. MĐ21-04: Chế tạo mạch in phức tạp Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng như khoa học và công nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những kiên thức mới cho phù hợp. Trong giáo trình, chúng ta có đề ra nội dung thực tập của từng bài để người học cũng cố và áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng. Tuy nhiên, tùy theo điều kiện cơ sơ vật chất và trang thiết bị, các trường có thề sử dụng cho phù hợp. Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những khiếm khuyết. Rất mong nhận được đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ hiệu chỉnh hoàn thiện hơn. Các ý kiến đóng góp xin gửi về Trường Cao đẳng nghề Lilama 2, Long Thành Đồng Nai . Đồng Nai, ngày 10 tháng 06 năm 2013 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên: TS. Lê Văn Hiền 2. Ths. Trần Minh Đức
3 MỤC LỤC TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN 1 LỜI GIỚI THIỆU 2 Bài 1: ĐỌC, ĐO VÀ KIỂM TRA LINH KIỆN 6 1. Linh kiện hàn bề mặt (SMD) 6 1.1 Khái niệm chung 6 1.2 Linh kiện thụ động 6 2. Khai thác sử dụng máy đo chuyên dụng 29 2.1. Sử dụng máy đo VOM ở thang đo dòng 29 2.3 Kết hợp các thiết bị đo lường trong cân chỉnh sửa chữa 41 2.4. Sử dụng các phần mềm chuyên dụng để kiểm tra sửa chữa 72 Bài 2: KỸ THUẬT HÀN IC 111 1. Giới thiệu dụng cụ hàn và tháo hàn 111 1.1 Mỏ hàn vi mạch 111 1.2 Máy khò để tháo chân linh kiện 111 2. Phương pháp hàn và tháo hàn 112 2.1 kỹ thuật tháo hàn 112 2.2 kỹ thuật hàn 115 2.3 Các điểm cần lưu ý 119 3. Phương pháp xử lý vi mạch in sau khi hàn 119 3.1 Các yêu cầu về mạch, linh kiện sau hàn đối với vi mạch 119 3.2 Phương pháp xử lý mạch in sau khi hàn 120 Bài 3: MẠCH ĐIỆN TỬ NÂNG CAO 123 1. Nguồn ổn áp kỹ thuật cao 123 1.1 Mạch nguồn ổn áp kiểu xung dùng transitor 123 1.2 Mạch nguồn ổn áp kiểu xung dùng IC 123 1.3 Một số loại nguồn ổn áp khác 140 1.4 Kiểm tra, sửa chữa các nguồn ổn áp kỹ thuật cao 146 2. Mạch bảo vệ 150 2.1 Khái niệm chung về mạch bảo vệ 151 2.2 Mạch bảo vệ chống ngắn mạch dùng IC: 151 2.3. Mạch bảo vệ chống quá áp dùng IC 151 2.4. Kiểm tra, sửa chữa các mạch bảo vệ 152
4 3. Mạch ứng dụng dùng IC OP-AMP 155 3.1 Khái niệm chung 156 3.2.Mạch khuếch đại dùng OP- AMP 156 3.3 Mạch dao động dùng OP-AMP 159 3.4. Mạch nguồn một chiều dùng OP-AMP 168 3.5 Kiểm tra, sửa chữa, thay thế IC trong các mạch ứng dụng dùng Opamp .172 4. Một số mạch khuếch đại, lọc chất lượng cao dùng IC 177 4.1 Lắp ráp mạch theo sơ đồ 177 4.2 Sửa chữa mạch khuếch đại, mạch lọc dùng IC 180 5. Một số mạch báo động dùng IC và cảm biến 181 5.1 Lắp ráp mạch theo sơ đồ nguyên lý 181 5.2 Sửa chữa mạch báo động dùng IC và cảm biến. 184 Bài 4: CHẾ TẠO MẠCH IN PHỨC TẠP 185 1. Phần mềm chế tạo mạch in 185 1.1 Giới thiệu chung 185 1.2 Vẽ mạch nguyên lý và mạch in 185 1.3 Tạo thư viện và xử lý lỗi 194 2. Các bước thực hiện gia công mạch in 205 2.1 Chế bản trên phim 205 2.2 Chuẩn bị mạch in 205 2.3 In mạch in trên tấm mạch in 206 2.4 Ăn mòn mạch in 207 TÀI LIỆU THAM KHẢO 209 PHỤ LỤC 210
5 MÔ ĐUN ĐIỆN TỬ NÂNG CAO Mã số mô đun: MĐ 21 Vị trí, tính chất của mô đun Vị trí của mô đun: Mô đun được bố trí dạy cuối chương trình sau khi học xong các môn chuyên môn như: Điện tử cơ bản, kỹ thuật xung - số, vi xử lý Tính chất: là mô đun nghiên cứu về phần điện tử chuyên sâu Mục tiêu của mô đun + Về kiến thức: - Nhận dạng, đọc, đo linh kiện điện tử hàn bề mặt chính xác. - Tìm, nhận dạng, thay thế tương đương, tra cứu được một số IC thông dụng. - Phân tích, thiết kế được một số mạch ứng dụng phức tạp dùng IC + Về kỹ năng: - Lắp ráp, kiểm tra, thay thế được các linh kiện, mạch điện tử chuyên dụng đúng yêu cầu kỹ thuật - Hàn và tháo được các mối hàn trong mạch điện, điện tử phức tạp an toàn. - Chế tạo được các mạch in phức tạp đúng thiết kế và đạt chất lượng tốt. + Về thái độ: - Rèn luyện thái độ nghiêm túc, cẩn thận, chính xác trong học tập và thực hiện công việc III. NỘI DUNG MÔ ĐUN Thời gian ST Tên các bài trong mô đun Tổng Lý Thực Kiểm tra T số thuyết hành 1 Đọc, đo, kiểm tra linh kiện SMD 30 4 24 2 2 Kỹ thuật hàn IC 20 6 13 1 3 Mạch điện tử nâng cao 100 32 64 4 4 Chế tạo mạch in phức tạp 30 8 20 2 Cộng: 180 50 121 9
7 BÀI 1 ĐỌC, ĐO VÀ KIỂM TRA LINH KIỆN Mã bài: MĐ 24-1 Giới thiệu Linh kịên dán bao gồm các điện trở, tụ điện,transistor là các linh kiện được dùng phổ biến trong các mạch điện tử Tuỳ theo yêu cầu sử dụng, những linh kiện này được chế tạo để sử dụng cho nhiều loại mạch điện tử khác nhau và có những đặc tính kỹ thuật tương ứng với từng loại mạch điện tử. Thí dụ, các mạch trong thiết bị đo lường cần dùng loại điện trở có độ chính xác cao, hệ số nhiệt nhỏ; các mạch trong thiết bị cao tần cần dùng loại tụ điện có độ tổn hao nhỏ; các mạch cao áp cần dùng tụ điện có điện áp công tác lớn. Những linh kiện này là những linh kiện rời rạc, khi lắp ráp các linh kiện này vào mạch điện tử cần hàn nối chúng vào mạch. Trong kỹ thuật chế tạo mạch in và vi mạch, người ta có thể chế tạo luôn cả điện trở, tụ điện, vòng dây trong mạch in hoặc vi mạch. Mục tiêu: Phân biệt được các loại linh kiện điện tử hàn bề mặt rời và trong mạch điện. Đọc, tra cứu chính xác các thông số kỹ thuật linh kiện điện tử dán Đánh giá chất lượng linh kiện bằng máy đo chuyên dụng Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp 1. Linh kiện hàn bề mặt (SMD) Mục tiêu + Nhận biết linh kiện SMD + Sử dụng được các máyđo chuyên dụng + Biết sử dụng các phần mềm để kiểm tra sữa chữa 1.1 Khái niệm chung Linh kiện SMD (Surface Mount Devices) - loại linh kiện dán trên bề mặt mạch in, sử dụng trong công nghệ SMT (Surface Mount Technology) gọi tắt là linh kiện dán. Các linh kiện dán thường thấy trong mainboard: Điện trở dán, tụ dán, cuộn dây dán, diode dán, Transistor dán, mosfet dán, IC dán Rõ ràng linh kiện thông thường nào thì cũng có linh kiện dán tương ứng. 1.2 Linh kiện thụ động
8 Hình1.1: Hình ảnh một số linh kiện SMD 1.2.1 Điện trở SMD Cách đọc trị số điện trở dán: Hình 1.2: Giá trị điện trở SMD Điện trở dán dùng 3 chữ số in trên lưng để chỉ giá trị của điện trở. 2 chữ số đầu là giá trị thông dụng và số thứ 3 là số mũ (số không). Ví dụ: 334 = 33 × 10 4 ohms = 330 kilohms 222 = 22 × 102 ohms = 2.2 kilohms 473 = 47 × 103 ohms = 47 kilohms 105 = 10 × 105 ohms = 1.0 megohm
9 Đối với điện trở dưới 100 ohms sẽ ghi: số cuối = 0 (Vì 100 = 1). Ví dụ: 100 = 10 × 100 ohm = 10 ohms 220 = 22 × 100 ohm = 22 ohms Đôi khi nó được khi hẳn là 10 hay 22 để tránh hiểu nhầm là 100 = 100ohms hay 220 Điện trở nhỏ hơn 10 ohms sẽ được ghi kèm chữ R để chỉ dấu thập phân. Ví dụ: 4R7 = 4.7 ohms R300 = 0.30 ohms 0R22 = 0.22 ohms 0R01 = 0.01 ohms Hình 1.3: Một số giá trị điện trở SMD thông dụng Trường hợp điện trở dán có 4 chữ số thì 3 chữ số đầu là giá trị thực và chữ số thứ tư chính là số mũ 10 (số số không). Ví dụ: 1001 = 100 × 101 ohms = 1.00 kilohm 4992 = 499 × 102 ohms = 49.9 kilohm 1000 = 100 × 100 ohm = 100 ohms Một số trường hợp điện trở lớn hơn 1000 ohms thì được ký hiệu chữ K (tức Kilo ohms) và điện trở lớn hơn 1000.000 ohms thì ký hiệu chử M (Mega ohms). Các điện trở ghi 000 hoặc 0000 là điện trở có trị số = 0ohms.
10 Bảng tra mã điện trở SMD Đối với trở 3 số Ví dụ 330= 33Ω; 221 = 220 Ω; 683= 68000 Ω; 105= 1000000 Ω= 1M Ω; 8R2 = 8.2 Ω Đối với trở 4 số 1000 = 100 Ω 4992= 49900 Ω = 49,9K Ω 16234 = 162000 Ω= 162K Ω 0R56 hoặc R56 = 0,56 Ω Các chữ cái nhân như sau
11 Chú thích: Letter: chữ cái Mult: hệ số nhân Or: hoặc Ví dụ 22A = 165 Ω 68C = 49900 Ω 43E = 2470000 Ω = 2.47M Ω Các điện trở này có sai số 1% Sau đây là bảng tra các điện trở có sai số: 2%; 5% và 10% Ví dụ: A55 = 330 Ω có sai số 10% C31 = 18000Ω = 18K Ω có sai số 5% D18 = 520000 Ω = 510K Ω có sai số 2% Bảng tra ký hiệu chân của điện trở SMD
12 Hình dáng chân linh kiện SMD
14 1.2.2 . Tụ điện SMD Các tụ gốm SMD: Thường được ký hiệu với một mã, gốm có một hoặc hai ký tự và một số. Ký tự đầu tiên trình bày mã nhà sản suất (ví dụ: K là Kemet ), ký tự thứ 2 chỉ giá trị của tụ và hệ số nhân của tụ. Đơn vị của tụ pF. Ví dụ: S3 = 4.7nF (4.7pF) (không có mã nhà sản xuất) KA2 = 100pF (1.0*102pF) của nhà sản suất Kemet
15 Ghi chú: Letter: ký tự Mantissa: giá trị hệ số nhân cho tụ Tụ phân cực SMD Ví dụ: 10 6V = 10uF 6V Đôi khi có sử dụng các mã thường gồm một ký tự và 3 số. Trong đó ký tự chỉ điện áp làm việc và 3 số chỉ điện dung của tụ pF Ví dụ: Phần vạch chỉ cực dương của tụ Cách đọc như sau A475 = 47*105pF= 4.7µF 10V Ta có bảng tra mã điện áp của tụ như sau Letter :ký tự Voltage: điện áp 1.2.3 Diode SMD Mã diode HP: Thường được suất hiện theo sơ đồ mã cố định Sơ đồ kiểu mã thông thường là: HSMX-123# Trong đó
16 HSM: tiêu chuẩn mã diode HP X hay S là diode schottky #: Mã số thiết bị SOT323 hay SOT23 Cách đọc didoe SMD tương ứng với ký tự và mã số như sau Các linh kiện được đánh dấu bằng vạch màu (MELF/SOD-80) Một số nhà sản suất cũng đã có những kiểu mã chung cho MELF diode và mini MELF diodes Vạch mảu cathode Kiểu linh kiện nhỏ MELF Đen Mục đích thông thường Vàng Tần số cao Xanh lá cây Schottky Xanh lam Zener
17 Một số dòng diode của hãng Rohm kiểu LL-34 thuộc dòng diode zener RLZ LL-34 Trong đó vạch màu thứ 3 luôn có màu xanh lá cây
18 Green: xanh lá cây Blue: xanh lam Một số các kiểu didoe dạng dẻo dạng MELF của hãng Vishay /general Semiconductor kiểu mini – MELF có mã màu được cho trong bảng sau A* (dấu sao) chỉ thiết bị là mini – MELF Vạch màu thứ nhất là màu đỏ, vạch màu thứ hai cho trong bảng sau Vạch màu thứ nhất là màu cam, vạch màu thứ hai cho trong bảng sau
19 Vạch màu thứ nhất là màu xanh lá cây, vạch màu thứ hai cho trong bảng sau Vạch màu thứ nhất là màu trắng, vạch màu thứ hai cho trong bảng sau
20 Đối với dide dạng kiểu SOD 123 và SOD323 SOD-123 SOD 323 Mã linh kiện ký tự / số được liệt kê ở bảng sau 1.2.4 Phụ lục tra linh kiện SMD Được trình bày ở phần phụ lục Hướng dẫn cách sử dụng bảng mã tra SMD Để xác định các thiết bị SMD đặc thù, trước tiên ta xác định kiểu hình dáng SMD và lưu ý đến mã SMD được in trên thiết bị. Bây giờ khi đó hãy nhìn vào mã ký tự chữ - số được liệt kê theo các dạng phần chính trong phần chính của phụ lục này bằng cách kích kích lên ký tự đầu tiên ở phần bên tay trái của khung
21 Cuộn trang dữ liệu sẽ xuất hiện phần chính trong khung. Không may mỗi một mã thiết bị không nhất thiết một mã duy nhất. Ví dụ một mã linh kiện 1A có thể là BC846A hoặc FMMT3904. Thậm chí là cùng một nhà sản xuất có thể sử dụng cùng một mã cho các linh kiện khác nhau. Việc sử dụng các kiểu dáng giữa các linh kiện khác nhau vẫn có cùng một mã. Do đó việc xác định kiểu dáng (package) không phải lúc nào cũng dễ dàng. Tài liệu này cũng đã thu thập các nhà sản xuất linh kiện SMD khác nhau. Việc đưa vào thêm cột của nhà sản xuất nhằm mục đích cung cấp thêm chi tiết thông tin của linh kiện nếu trong quá trình sử dụng ta cần thêm thông tin của linh kiện. Việc đo kích thước của các linh kiện SMD cũng cho chúng ta biết thêm rõ ràng về linh kiện này hơn. Ví dụ như Dạng cơ bản từ a –f
22 Dạng cơ bản từ G –K
23 Dạng cơ bản từ L –P Dạng cơ bản từ G –V
24 Dạng cơ bản từ W –Z Dạng cơ bản từ AQ –FQ
25 Dạng cơ bản từ AQ –FQ Dạng cơ bản từ MQ –SQ
26 Dạng cơ bản từ TQ –ZQ Dạng cơ bản từ ZA –ZF
27 Dạng cơ bản từ CS –CZ Dạng cơ bản từ DA –DF
28 Dạng cơ bản từ DQ –DL Dạng cơ bản từ DM –DS
29 Dạng cơ bản từ DT –DZ Sự thay đổi mã ID Nhiều nhà sản xuất cũng đã sử dụng các ký tự đặc biệt để ký hiệu riêng cho riêng họ. Ví dụ như linh kiện của hãng Philip đôi khi có chữ “p” (thỉnh thoảng có chữ “t”) được thêm vào mã. Các linh kiện của hãng Siemens thỉnh thoảng có thêm chữ “s” Ví dụ: Nếu là mã 1A, theo bảng tra có thể là 1A BC846A Phi ITT N BC546A 1A FMMT3904 Zet N 2N3904 1A MMBT3904 Mot N 2N3904 1A IRLML2402 IR F n-ch mosfet 20V 0.9A Chú ý rằng p6A sẽ khác 6Ap. Vị trí của chữ p rất quan trọng trong trường hợp này. P6A là Jfet còn 6Ap là transistor lưỡng cực. Đó là tất cả các vấn đế trong quá khứ.tuy nhiên, gần đây nhiều nhà sản xuất đã thêm vào một số các chữ cái để làm rõ thêm mã linh kiện. Nhiều linh kiện của hãng Motorola có thêm ký tự chữ mũ nhỏ phía sau mã linh kiên, chẳng hạn như SA C. Ký tự chữ nhỏ chỉ đơn thuần chỉ mã tháng sản xuất.
30 Nhiều linh kiện của hãng Rohm Semiconductors bắt đầu bằng trực tiếp chữ G tương ứng với phần còn lại của số. Ví dụ GD1 thì mã D1 là BCW31. Một số các linh kiện có ký tự bằng màu sắc (thường sử dụng cho các diode) 2. Khai thác sử dụng máy đo chuyên dụng SMD Mục tiêu: Sử dụng VOM ở thang đo dòng Khai thác sử dụng máy đo hiện sóng Sử dụng các phần mềm chuyên dụng để kiểm tra sửa chữa 2.1. Sử dụng máy đo VOM ở thang đo dòng Để đo dòng điện bằng đồng hồ vạn năng, ta đo đồng hồ nối tiếp với tải tiêu thụ và chú ý là chỉ đo được dòng điện nhỏ hơn giá trị của thang đo cho phép. 2.2. Khai thác, sử dụng máy hiện sóng 2.2.1 Cấu tạo máy OSC. Máy hiện sóng (Oscilloscope) là một dụng cụ đo trực quan trợ lực hữu ích cho anh em sửa chữa nghiên cứu điện tử, điện thoại, máy hiện sóng có khả năng hiển thị các dạng tín hiệu, xung lên màn hình một cách trực quan mà đồng hồ không thể hiển thị được, hơn nữa có những khu vực tín hiệu chỉ thể hiện dưới dạng xung, đồng hồ đo volt không thể phát hiện được ở đó có tồn tại hay không mà chỉ có máy hiện sóng mới thể hiện được, thực tế có rất nhiều loại máy hiện song
31 Máy hiện sóng dùng đèn hình (CRT: Cathode Ray Tube) loại này đèn hình dùng sợi đốt có tim, điện áp đốt khoảng 6V, loại này có cấu trúc kềnh càng, thường là các đời máy cũ, tần số đo từ vài trăm KHz đến vài trăm MHz. Máy hiện sóng dùng tinh thể lỏng (LCD: Liquid Crystal Display), máy có cấu trúc gọn nhẹ, hiện đại, có khả năng giao tiếp máy tính và in ra dạng sóng, tần số đo khoảng vài chục MHz đến vài trăm MHz. Hiện nay phổ biến loại LCD, tuy nhiên giá thành của máy còn khá cao. I. CÔNG DỤNG CÁC NÚT CHỈNH TRÊN MÁY HIỆN SÓNG POWER: Tắt mở nguồn cung cấp cho Oscillocope (P.ON/P.OFF). INTENSITY: Điều chỉnh độ sáng tia quét. TRACE ROTATION: Chỉnh vệt sáng về vị trí nằm ngang (khi vệt sáng bị nghiêng). FOCUS: Điều chỉnh độ nét của tia sáng. COMP. TEST (Component Test): Dùng để kiểm tra linh kiện (tụ, điện trở ). COMP TEST JACK: Dùng để nối mass khi thử. GND: Mass của máy nối với sườn máy/linh kiện. CAL (2VPP): Cung cấp dạng sóng vuông chuẩn 2Vpp, tần số 1KHz dùng để kiểm tra độ chính xác về biên độ cũng như tần số của máy hiện sóng trước khi sử dụng, ngoài ra còn dùng để kiểm tra lại sự méo do đầu que đo (probe) gây ra. Tùy theo loại máy mà tần số và biên độ sóng vuông chuẩn đưa ra có thể khác nhau. BEAM FIND: Ấn nút này, vệt sáng sẽ xuất hiện ở tâm màn hình không bị ảnh hưởng của các núm khác, mục đích dùng để định vị tia sáng. Ở đây, chúng tôi hướng dẫn sử dụng loại máy hiện sóng hai tia. ĐIỀU CHỈNH KÊNH A (CHANNEL A) POSITION: Dùng để điều chỉnh vị trí tia sáng của kênh A theo chiều dọc. 1M, 25PF (jack): Jack này dùng để cấp tín hiệu cho channel (A). Nó cũng là ngõ vào hàng ngang trong chế độ hoạt động X-Y. VOLTS/DIV = Volt/divider = điện áp/1 ô chia. Chỉnh từng nấc để thay đổi độ cao của tín hiệu vào thích hợp cho việc đọc giá trị volt đỉnh – đỉnh (Vpp Peak to Peak Voltage) trên màn hình. Giá trị đọc trên một thang đo là Vpp/ô chia. Thí dụ: Volt/div = 2V độ cao 1 ô tương đương với 2Vpp của tín hiệu. VAR PULL X5 MAG: (đồng trục với Volt/div) chỉnh liên tục để thay đổi độ cao của dạng tín hiệu trong giới hạn 1/3 trị số đặt bởi núm Volt/div. Khi vặn tối đa theo chiều kim đồng hồ. Độ cao dạng sóng sẽ đạt trị số được đặt bởi Volt/div. Nếu kéo núm VAR thì chiều cao dạng tín hiệu sẽ lớn gấp 5 lần giá trị đọc, lúc này trị số thực là trị số hiển thị chia 5. AC-DC-GND: Chọn chế độ quan sát tín hiệu.
32 AC: Quan sát dạng sóng mà không cần quan tâm thành phần DC. + DC: Dùng để đo mức DC của tín hiệu. Bật về vị trí này, dạng sóng không xuất hiện, chỉ xuất hiện đường sáng nằm ngang của thành phần DC. GND: Ngõ vào tín hiệu nối mass không hiển thị được dạng tín hiệu trên màn hình. ĐIỀU CHỈNH KÊNH CH-B (CHANNEL B) Đối với các núm sau, cách điều chỉnh tương tự kênh A: 15. POSITION 16. 1MHz 25PF 17. Volt/ Div 18. VAR Pull x5 mag 19. AC-GND-DC CÁC NÚM ĐIỀU CHỈNH CHUNG CHO CẢ HAI KÊNH VERT MODE: Khóa điện này có 4 vị trí + CHA: Chỉ hiển thị kênh A. + CHB: Chỉ hiển thị kênh B. + DUAL: Hiển thị cho cả A và B. + ADD: Cộng hai dạng sóng kênh A và kênh B lại với nhau (về biên độ) để cho ra dạng sóng tổng. 21. TRIGGER LEVEL: Cho phép hiển thị một ô chia tín hiệu đồng bộ với điểm bắt đầu của dạng sóng (chỉnh sai, hình bị trôi ngang). 22. COUPLING: Đặt chế độ kích khởi trong các trường hợp sau: + Auto: Mạch quét ngang tự động quét, chế độ này chỉ cho (phép) kích khởi các tín hiệu lớn hơn 100Hz. Đối với các tín hiệu nhỏ hơn 100Hz. Đối với các tín hiệu nhỏ hơn 100MHz hãy đặt ở chế độ normal. + Normal: Chế độ kích khởi bình thường. Ở chế độ này khi mất tín hiệu kích khởi mạch quét ngang ngưng hoạt động tức mất vệt sáng trên màn hình. + TV-V: Loại bỏ thành phần DC và xung đồng bộ tần số cao của tín hiệu hỗn hợp hình ảnh. Tần số kích khởi nhỏ hơn 1KHz. + TV-H: Loại bỏ thành phần DC và xung đồng bộ tần số thấp của tín hiệu hỗn hợp hình ảnh. Dải tần hoạt động từ: 1KHz  100KHz. 23. SOURCE: Chọn nguồn tín hiệu kích khởi, nếu chọn sai, hình sẽ bị trôi. + CHA: Tín hiệu kênh A. + CHB: Tín hiệu kênh B. + LINE: Tần số điện nhà AC. + EXT: Tín hiệu được cung cấp từ Jack EXT TRIGGER. + EXT EXTENAL: Bên ngoài. 24. HOLD OFF Sử dụng nút điều chỉnh này trong trường hợp dạng sóng được tạo thành từ các tín hiệu lặp đi lặp lại và núm TRIGGER LEVEL không đủ để đạt được dạng sóng ổn định.
33 25. PULL CHOP: Ở chế độ này hai kênh A, B được hiển thị luân phiên xuất hiện với tần số khá cao làm cho ta cảm thấy dạng sóng là liên tục, chế độ nầy thích hợp với việc quan sát hai tín hiệu có tần số khá cao (> 1ms/div). 26. EXT TRIGGER: Jack nối với nguồn tín hiệu bên ngoài dùng để tạo kích khởi cho mạch quét ngang. Để sử dụng ngõ này bạn phải đặt nút SOURCE về vị trí EXT. 27. POSITION: Chỉnh vị trí ngang của tia sáng trên màn hình, nó cũng chỉnh vị trí X (ngang) trong chế độ X-Y. PULL X10 MAG: Khi kéo ra bề ngang của tia sáng được nới rộng gấp 10 lần. 28. TIME/DIV = Time/divider = thời gian quét / ô chia. Định thời gian quét tia sáng trên một ô chia. Khi đo tín hiệu có tần số càng cao phải đặt giá trị Time/div về giá trị càng nhỏ. Khi đặt giá trị Time/div về vị trí càng nhỏ bề rộng của tín hiệu càng rộng ra do đó nếu đặt Time/div về vị trí càng nhỏ (vượt quá giá trị cho phép) thì tín hiệu hiển thị trên màn hình sẽ biến thành lằn sáng nằm ngang (vì vượt quá bề rộng màn hình). 29. VAR: Chỉnh bề rộng của tín hiệu hiển thị trên màn hình. Thí dụ: Khi hiển thị xung vuông có tần số 1KHz. Chu kỳ của tín hiệu là: T = 1/f = 1/1000 ms - Nếu đặt Time/div = 0.5m/s Số ô theo chiều ngang của 1T (chu kỳ) là: Số ô = 1/(Time/Div) = 1/0,5 = 2 ô Nếu đặt Time/div = 1m Số ô theo chiều ngang của 1 chu kỳ là 1 ô Nếu đặt Time/div = 1s (quá nhỏ) Kết luận: Phải đặt giá trị Time/div về vị trí thích hợp. II. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA MÁY HIỆN SÓNG 1. Đo điện áp đỉnh đỉnh (Peak to Peak Voltage) Điện áp đỉnh đỉnh của tín hiệu (Vpp) là điện áp được tính từ đỉnh dưới đến đỉnh trên của tín hiệu. Thí dụ: Thứ tự tính Vpp trên máy hiện sóng: a. Đọc giá trị Vol/div b. Đọc số ô theo chiều dọc c. Vpp = số ô theo chiều dọc Vol/Div Thí dụ: a/ Tính điện áp đỉnh đỉnh (Vpp) của dạng sóng sau, giả sử ta đang đặt vị trí Volt/div = 50mv. Theo hướng dẫn trên ta dễ dàng tính được: Vpp = 3 ô x 50mv = 150mV Thí dụ: b/ Tính Vpp của dạng sóng sau, biết vị trí Volt/div của máy hiện song đang được đặt ở vị trí: 0.5V. Theo hướng dẫn trên ta dễ dàng tính được:
34 Vpp = 4 x 0.5V = 2V 2. Tính chu kỳ (T) và tần số (f) của tín hiệu Thứ tự để tính chu kỳ, tần số của tín hiệu Bước 1. Đọc số Time/div. Bước 2. Đếm số ô theo chiều ngang 1 chu kỳ. Bước 3. Chu kỳ của tín hiệu: T = số ô/1T Time/div. T = s f = Hz Bước 4. Tần số của tín hiệu f = nếu T = ms f = KHz T = s f = Hz Thí dụ: Khi đo trên máy hiện sóng, tín hiệu có dạng sóng như hình dưới đây, vị trí Time/div đang bật là 5ms, tính chu kỳ, tần số của tín hiệu. Biết Time/div = 5ms T = 4 5 = 20ms f = = KHz = 50Hz Nếu số ô của một chu kỳ là số lẻ, số ô/1 chu kỳ được đếm sẽ không chính xác, do đó ta phải đếm chu kỳ tương ứng với số ô chẵn, sau đó lấy số chu kỳ chia cho số ô để biết được “số” ô trong một chu kỳ”. Thí dụ: - Biết Time/div = 2s Ta có 5ô 2 chu kỳ Do đó: - Số ô/T = 5/2ô - Chu kỳ T = 2s = 5s (số ô/1T time/div) - Tần số của tín hiệu sẽ là: f = = MHz = 200KHz Bài tập: Tính chu kỳ, tần số các tín hiệu sau: a/Biết Time/div = 0.5ms b/Biết Time/div = 50s 3. Tính điện áp DC của tín hiệu: Thứ tự thực hiện tính điện áp DC của tín hiệu Chỉnh tia sáng nằm ở tâm màn hình. - Khi đo điện áp DC tia sáng bị dịch chuyển theo chiều dọc. - Điện áp DC: VDC = số ô dịch chuyển volt/div. Thí dụ: Biết Vol/div = 5V/ô VDC = 2 5 = 10 V Điện áp DC của tín hiệu là 10VDC 4. Đo độ lệch pha giữa hai tín hiệu: - Bật máy về chế độ hiển thị 2 kênh. - Độ lệch pha của tín hiệu: + Tính số ô trên một chu kỳ (n) + Tính số ô lệch nhau giữa 2 chu kỳ (m) + Độ lệch pha: Thí dụ:
35 Time/div = 0.5ms, m = 1, n = 4 Độ lệch pha: = 900 III. PHƯƠNG PHÁP CHUẨN LẠI MÁY HIỆN SÓNG Thực tế máy hiện sóng thường chỉnh sai, kết quả đo bị sai. Trước khi sử dụng ta phải chuẩn lại máy để kết quả đọc được đạt độ tin cậy cần thiết. * Phương pháp: Dùng ngõ ra chuẩn (cal). Ví dụ trên máy Pintek là 2Vpp- 1KHz. - Chỉnh độ cao: Bật volt/div = 0.5V, vặn núm Pull x 5Mag (đồng trục với núm volt/div) sao cho bề cao của tín hiệu là 4 ô (do Vpp = 2V số ô theo chiều cao = 4ô? - Chỉnh độ rộng: Bật Time/div = 0.5ms Xoay núm var sao cho bề rộng của một chu kỳ tín hiệu là 2 ô. (Số ô của một chu kỳ = = 4) Kinh nghiệm: Với một máy hiện sóng tốt, nút VAR và PULL x 5Mag thường được chỉnh theo chiều kim đồng hồ về vị trí tối đa là có thể sử dụng chính xác. 2.2.2 Chức năng và cách sử dụng các bộ phận trên OSC POWER  Power: Công tắc nguồn. Khi ở vị trí “ON” thì LED sẽ sáng.  INTENSITY CONTROL Intensity control: Dùng để thay đổi cường độ sáng của tia. Để tăng độ sáng ta vặn theo chiều kim đồng hồ.
36  FOCUS Điều chỉnh độ hội tụ của tia (điều chỉnh độ sắc nét).  TRIG LEVEL Trig Level dùng để điều chỉnh cho dạng sóng đứng yên và định điểm bắt đầu của dạng sóng.  TRIGGERING COUPLING - Dùng để lựa chọn kiểu lấy trigge (trigger mode). - AUTO: Ở chức năng này, tín hiệu quét được phát ra khi không có tín hiệu trigger thích hợp; tự động chuyển về vận hành quét trigger (triggered sweep) khi có tín hiệu trigger thích hợp. - NORM: Ở chức năng này, tín hiệu quét chỉ được phát ra khi có tín hiệu - trigger thích hợp. - TV-V: Dải tần trigger trong khoảng DC – 1 KHZ. - TV-H: Dải tần trigger trong khoảng 1 KHz – 100 KHz.
37  TRIGGER SOURCE Dùng để lựa chọn nguồn lấy trigger. - CH 1: Tín hiệu của kênh CH1 trở thành nguồn trigger bất chấp vị trí của VERTICAL MODE. - CH 2: Tín hiệu của kênh CH2 trở thành nguồn trigger. - LINE: Tín hiệu AC line được dùng như là nguồn lấy trigger. - EXT: Tín hiệu Trigger được lấy từ đầu nối EXT TRIG.  MAIN, MIX, AND DELAY  POSITION (PULL x 10) - Dùng để điều chỉnh vị trí của tia sáng theo chiều ngang. - Khi keo ra dùng để nhân trục thời gian lên 10 lần.  VARIABLE
38 - Dùng thay đổi tỉ lệ quét một cách liên tục.  TIME / DIV - Dùng để chọn tỉ lệ trên trục thời gian.  POSITION - Điều chỉnh vị trí của tia sáng theo chiều dọc. - Khi keo ra sẽ làm đảo pha tín hiệu ngõ vào.  VOLTS / DIV - Dùng để chọn tỉ lệ theo chiều điện áp.  AC-GND-DC
39 - Khi để ở vị trí AC chỉ cho thành phần AC của tín hiệu vào máy. - Khi để ở vị trí GND không cho tín hiệu vào máy. - Khi để ở vị trí DC cho cả thành phần AC và DC của tín hiệu vào máy.  INPUT - Ngõ vào của tín hiệu cần đo.  VERT MODE - Khi ở vị trí CH1: Chỉ đo một kênh CH1. - Khi ở vị trí CH2: Chỉ đo một kênh CH2. - Khi ở vị trí DUAL: Do đồng thời hai kênh. - Khi ở vị trí ADD: Tín hiệu ngõ ra là tổng của hai tín hiệu ở kênh CH1 và kênh CH2.  EXT TRIG
40  CAL - Dùng để lấy tín hiệu chuẩn trước khi đo. 2.2.3 Trước khi sử dụng máy hiện sóng - Để POWER ở vị trí “OFF”. - Để INTENSITY, FOCUS ở vị trí giữa. - Để VERT MODE ở vị trí CH1. - Núm Amplitude VAR của CH1 và CH2 ở vị trí CAL. - Điều chỉnh CH1 – position, CH2 – position và POS (Time) ở vị trí giữa. - Đặt AC - GND - DC tại vị trí GND. - VOLT/DIV: 50 mV/DIV. - TIME/DIV: 0.5 mS/DIV. - Sweep VAR chỉnh ở vị trí CAL. - COUPLING để ở vị trí AUTO. - SOURCE đặt ở CH1. - Chỉnh TRIG LEVEL tới vị trí "+".  Bật công tắc nguồn.  Nếu không thấy tia sáng thì nhấn nút BEAM FIND.  Điều chỉnh CH 1 POS và HORIZONTAL POS để tia sáng nằm ở giữa màn hình. Điều chỉnh độ sáng và độ sắc nét của tia sáng. 2.2.4 Thực hành a. Giới Thiệu  Nguồn +12V, -12V, dòng 3A, có bảo vệ quá dòng  Nguồn 5V, dòng 2A, có bảo vệ quá dòng  Nguồn dương 0 30V, nguồn âm 0 -30V, dòng 1.5A có bảo vệ quá dòng (mass riêng)  Nguồn tín hiệu có công tắc xoay để chọn các loại tín hiệu gồm tín hiệu sin, tín hiệu tam giác, xung vuông đơn cực và xung vuông lưỡng cực, có: - Biên độ 0 10V - Tần số 1Hz 50KHz  Các nguồn có led hiển thi báo có nguồn và báo quá dòng.  Các nguồn ? 12V, +5V và nguồn tín hiệu được nối chung mass, nên chúng
41 có ký hiệu mass giống nhau.  Các nguồn DC thay đổi được từ 0 tới ? 30V được nối chung mass, nên chúng có ký hiệu mass giống nhau.  Các nguồn DC và nguồn tín hiệu đều được đưa lên Test Board. b. Cách sử dụng  Dùng VOM và OSC để đo thử và kiểm tra các nguồn trên mô hình.  Ráp thử một mạch ứng dụng trên testboard. C. Thực hành: 1) Xác định hình dạng, biên độ, tần số của tín hiệu  Đọc biên độ: Biên độ (V) = Biên độ (ô) * Volts / div (V/ô)  Đọc Chu kỳ: Chu kỳ (s) = Chu kỳ (ô) * Time / div (s / ô)  Mỗi lần đo, điều chỉnh núm chỉnh biên độ, núm chỉnh tần số, múm chỉnh dạng điện áp ở vị trí bất kỳ rồi điền vào bảng sau: 2) Chinh một nguồn sao cho có hình dạng , biên độ theo yêu cầu  VD: điều chỉnh một nguồn xoay chiều hình sin có biên độ 10V, tần số 1Khz.  Các bước thực hiện - Bước 1: điều chỉnh núm chọn dạng song theo yêu cầu - Bước 2: điều chỉnh biên độ Chọn dải đo thích hợp Chỉnh núm chỉnh biên độ trên mô hình sao cho : Độ cao của biên độ (ô) = biên độ cần có (V) /giải đo (V/ô) - Bước 3 điều chỉnh tần số
42 Chu kỳ cần có T = 1/f Chọn giải đo thích hợp Chỉnh núm chỉnh tần số trên mô hình sao cho : Chiều dài của chu kỳ (ô) = chu kỳ cần có (s) /giải đo(s/ô) Bài tập áp dụng - Điều chỉnh một xung vuông đơn cực có biên độ 2V, tần số 500Hz. - Điều chỉnh một xung vuông lưỡng cực có biên độ 3V, tần số 5KHz. - Điều chỉnh một xung tam giác có biên độ 7V, tần số 3KHz. - Điều chỉnh một sóng sin có biên độ 9V, tần số 10KHz. 2.3 Kết hợp các thiết bị đo lường trong cân chỉnh sửa chữa Mục tiêu - Được thực hành tại xưởng - Báo cáo thực hành cho giáo viên hướng dẫn - Học sinh được thực hành phần mềm Pspice trên máy tính - Báo cáo kết quả cho giáo viên hướng dẫn thực hành Nội dung 2.3.1 Khảo sát bộ lọc nhiễu được đặt trên nguồn AC
43 Ngày nay trong hầu hết các board nguồn, người ta đều dùng đến cuộn lọc L, cấu tạo của bộ lọc này là cho quấn 2 cuộn dây trên cùng một lõi ferit, như vậy khi xuất hiện xung nhiễu trên 2 cuộn dây này, thì nó sẽ tạo ra 2 từ trường ngược dấu trong lõi ferit nên chúng sẽ tự triệt tiêu nhau, nhưng với dòng điện dạng sine tần số công nghiệp thì nó không có tác dụng. Trên đường lấy điện AC người ta còn gắn các tụ lọc C. Ta biết trên đường dây lấy điện thường có nhiễm nhiều tín hiệu dạng vô tuyến tần số cao, để không cho tín hiệu này nhiễm vào máy qua đường nguồn, người ta cho nó đi tắt qua các tụ lọc, vì các tụ điện thường cho dung kháng nhỏ với các dòng điện có tần số cao. 2.3.2 Cầu nắn dòng dung 4 diode Để hiểu rõ cách thức dòng chảy trong mạch nắn dòng toàn kỳ dùng 4 diode Ta xem hình vẽ sau;
44 Ta thấy: Ở pha dương của tín hiệu dạng Sine, dòng electron sẽ chảy qua 2 diode D1 và D2, dòng này cho nạp vào tụ lọc C và chảy qua tải. Lúc này D3 và D4 tắt. Ở pha âm của tín hiệu dạng Sine, dòng electron sẽ chảy qua 2 diode D3 và D4, dòng này cũng cho nạp vào tụ lọc C và chảy qua tải. Lúc này D1 và D2 tắt. Nếu trong mạch không dùng tụ lọc làm kho chứa điện, thì dạng sóng ở ngõ ra sẽ nhấp nhô rất lớn. Khi dùng tụ, do tính nạp dự trữ và xả dòng lúc mất áp nguồn, nên độ dợn sóng giảm thấp. Những vấn đề Ta cần biết khi dùng diode nắn dòng Sine tạo ra nguồn dạng DC: Lúc mới mở máy, do các tụ chưa có điện, nên dòng nạp sẽ rất lớn. điều này sẽ làm hư hỏng diode D1 do hiện tượng quá dòng. Để bảo vệ diode người ta cho hạn dòng với điện trở R1. Lúc nguồn ở trạng thái nghịch, do tải có thành phần cuộn cảm ổn dòng L1, nên nó sẽ phát điện áp có cực tính cộng với cực tính của nguồn làm tang mức áp ngược quá cao trên didoe D1, điều này sẽ làm hư diode D1. Để bảo vệ người ta hạn áp ngang diode bằng tụ C3.
46 Lưu ý: Với diode nắn dòng, chân càng to nó dẫn dòng càng lớn. Mắc các diode cùng loại song song sẽ tăng mức dẫn dòng, mắc các diode cùng loại nối tiếp sẽ tăng mức chịu áp nghịch. Diode là linh kiện khi bị chạm sẽ có thể cháy bốc khòi mạnh. Loại diode Silicon, khi hư thường bị nối tắt nên rất nguy hiểm, nhớ dùng cầu chi cho an toàn, loại diode selenium khi hư thường đứt, nhưng ngày nay ít dùng. Muốn biết đặc tính của các diode nên lên mạng gõ tên để tra tìm dữ liệu của nhà sản xuất. Nếu diode bị quá dòng nó sẽ nóng, nhớ gắn thêm lá nhôm làm nguội. 2.3.3 Vấn đề về tụ hóa
47 Hình chụp cho thấy người ta tạo kho chứa điện vớn với 3 tụ hóa 470μF cho mắc song song. Nhìn qua board mạch, Ta thấy bên dưới bản mạch in, ở phần giữa 2 chân của tụ cho đứt một lỗ để phòng cháy mạch, bên trên tụ có các vết khía để định hướng cho vùng nổ bung. Vì trong mạch, nếu tụ bị sai cực, hay bị quá áp, nó sẽ nóng và phát nổ rất Khi nhìn các tụ điện trên mạch, ta luôn có 3 hệ thức sau: Khi xem tụ C là kho chứa điện, thì lượng điện năng chứa trong tụ có thể tính theo hệ thức Khi khảo sát tụ với nguồn điện dạng sin , có tần số f. thì sức cản dòng của tụ điện được gọi là dung kháng và được tính theo hệ thức Khi khảo sát tụ theo thời gian t, lúc này tụ làm việc theo nguyên lý nạp xả, thì quan hệ điện áp và dòng điện của tụ được tính theo công thức
48 Khi khảo sát tụ như một kho chứa điện dùng để ổn áp thì lượng điện năng Wj chứa trong tụ sẽ tính theo Joule. Nó tỉ lệ theo binh phương của mức áp hiện có trên tụ. Khi khảo sát tụ như một linh kiện cản dòng (dòng điện dạng sin, tần số f), lúc đó dung kháng Xc của tụ tính theo Ohm, dung kháng tỉ lệ nghịch với tần số, nghĩa là dòng điện sin có tần số càng cao càng dễ chảy qua tụ Khi khảo sát tụ như một bình chứa điện phải làm việc theo cơ chế lúc nạp và lúc xả theo thời gian t, thì điện áp có trên tụ Vc là do sự tích tụ dòng điện chảy vào tụ. Lưu ý: Mỗi khi mở máy để kiểm tra mạch, việc trước tiên là ta dùng tay sờ vào các tụ lọc lớn. Vì tụ là phần tử kho điện nên khi nó hoạt động bình thường sẽ không nóng. Nếu tụ bị nóng nó sẽ nổ. Nguyên do tụ nóng là do quá áp, như máy làm việc ở mức nguồn 110V, mà cắm sai vào nguồn 220V. Nếu khi ráp mạch, Ta hàn sai cực tính của các tụ hóa lớn, dòng rĩ trong tụ sẽ rất lớn và sẽ làm tụ quá nóng và nó sẽ nổ tung, có thể gây phỏng nặng. 2.3.4 Nhiệt trở PTC dung để xóa từ dư Dòng điện cấp cho cuộn khử từ phải có dạng sin với biên độ giảm dần xuống mức 0. Để có dòng điện này người ta phải dung đến nhiệt trở PTC. Trong hình D803 là nhiệt trở PTC. Lúc nguội nhỏ ohm. Khi bị nung nóng nó sẽ tăng ohm để giảm biên dòng AC.
49 2.3.5 Tìm hiểu công dụng của relay trong board nguồn Trong các TV đời mới, người ta dùng hộp remote để điều khiển các hoạt động của TV, nhấn nút power để tắt mở máy. Nguyên lý của việc điều khiển bằng remote là dùng tai hồng ngoại phát ra mã điều khiển, mỗi phím nhấn sẽ phát ra một mã điều khiển khác nhau, Tín hiệu này sẽ được thu nhận trên một bộ phận, giới thợ taquen gọi là "con mắt", nó sẽ được xử lý ở IC vi điều khiển và sau cùng sẽ phát ra một tín hiệu có dạng mức volt cao-hoặc-thấp để đưa đến mạch chấp hành. Tín hiệu này có thể dùng để đóng-hay-mở một relay, làm thay đổi các tiếp điểm của relay.
50 Trên board nguồn này tathấy có 3 hộp relay dùng đ̣iều khiển hoạt động của máy. Mạch điện này làm các công việc sau: Relay RL001 đặt trên chân C của transistor Q802, nó đóng mở tiếp điểm K1. Khi có tín hiệu điều khiển ở mức volt cao xuất hiện trên chấu 4 của bộ chân cắm P3 thì transistor Q802 sẽ dẫn điện, nó sẽ đóng tiếp điểm lá kim K1 và mở nguồn AC cho máy TV, vậy với tín hiệu có mức volt thấp, tasẽ tắt TV. Trong mạch: R809 dùng hạn dòng chân B, R810 dùng tăng hệ số ổn định nhiệt. D815 dùng dập biên điện áp nghịch, phản hồi từ cuộn dây relay khi nó bị ngắt dòng. Tathấy, mức volt cao thấp trên chân C của Q802 cũng tác động vào chân B của transistor Q809. Nếu chân C của Q802 xuống mức thấp nó sẽ cấo dòng cho chân B của Q809 và làm Q809 dẫn điện Relay RL010 đặt trên chân C của transistor Q809 dùng đóng mở tiếp điểm K3, nó đặt ngang điện trở hạn dòng R800. Tabiết công dụng của R800 là điện trở hạn dòng ngay lúc mới mở máy, lúc này nó giữ cho dòng điện không quá lớn để bảo vệ các diode nắn dòng. Tuy nhiên khi máy vào trạng thái ổn định thì sự hiện diện của R800 sẽ chỉ gây tổn hao điện năng một cách vô ích, chính vì vậy lúc này, người ta sẽ cho đóng tiếp điểm K3 để ngắt dòng chảy qua R800. Muốn vậy, phải xuất hiện mức áp trễ DC 15V. Mức áp nầy sẽ cấp
51 dòng cho RL010. Trong mạch: D843 dùng làm tăng mức áp nghịch trên chân B của Q809. R865 có công dụng hạn dòng chân B. D842 là diode zener, tạo ngưng đóng mở cho Q809. R897 làm tăng độ ổn định nhiệt. R6801 điện trở định dòng chân E. D802 dùng dập mức áp nghịch của relay. Relay RL002 dùng kiểm soát 2 tiếp điểm thường đóng K2A, K2B. Bình thường 2 tiếp điểm này đóng, do đó khi K1 đóng mạch nguồn AC được cấp điện thì sẽ có dòng AC chảy qua 2 tiếp điểm này, qua nhiệt trở dương PTC D803 để cấp cho cuộn xóa từ dư, dĩ nhiên dòng điện này sẽ giảm biên do nhiệt trở bị chính dòng điện chảy qua nó làm nó nóng lên. Tuy nhiên phải chờ đến khi xuất hiện mức áp cao của tín hiệu điều khiển trên chấu số 5 của bộ chân cắm P3 thì transistor Q803 sẽ dẫn điện, và nó sẽ làm hở 2 tiếp điểm K2A, K2B và hoàn toàn cắt dòng AC qua cuộn xóa từ. Trong mạch: R811 dùng hạn dòng chân B, R812 dùng tăng hệ số ổn định nhiệt, D816 dùng dập áp nghịch. Phân tích trên cho thấy, người ta dùng các relay để điều khiển hoạt động của board nguồn theo các tín hiệu điều khiển phát ra từ hộp điều khiển remote. Với các transistor dùng trên mạch, tacó thể tra tìm trên mạng để biết các tham số cơ bản của nó. Sau đây là các tham số cơ bản của 2 loại transistor có tính hổ bổ cho nhau là 2SA1309 và 2SC3311.
52 2.3.6 Vấn đề đo và kiểm tra các linh kiện Một trong các công việc mà ta phải làm là biết cách tháo linh kiện ra khỏi board và dùng các loại máy đo để kiểm tra các linh kiện này Ngày nay người thợ điện tử thường dùng 2 loại máy đo, máy đo kim dạng analog và máy đo hiện số digital. Do mỗi loại máy đo có những đặc tính
53 khác nhau nên phải phối hợp 2 loại máy đo, tamới kiểm soát được nhiều chủng dạng linh kiện trên mạch. Các linh kiện cơ bản gồm có: ✎Cầu chì: dùng bảo vệ máy, khi trong máy có linh kiện chạm tạo ra hiện tượng ngắn mạch thì cầu chì sẽ đứt để giữ an toàn cho máy. Kiểm tra cầu chì dùng ohm kế, khi đo kim lên chỉ vạch 0 ohm là tốt. Khi thay cầu chì mới nên chú ý đến trị số dòng ghi trên cầu chì, hay ghi trên board mạch in. ✎ Điện trở: dùng để dẫn dòng. Công dụng của nó là hạn dòng, định dòng hay lấy áp. Điện trở là thành phần gây tiêu hao điện năng, các điện trở lớn khi hoạt động thường phải nóng. Với một điện trở Ta cần biết 2 tham số, đó là sức cản dòng tính bằng ohm và công suất chịu nóng của nó. Kiểm tra các điện trở bằng ohm kế. Khi điện trở còn gắn trong mạch, ta kiểm tra trị của điện trở với Ohm kế digital, kiểm tra bằng ohm kế kim analog, kết quả đo được số ohm sẽ nhỏ nơn trị ghi trên thân điện trở. ✎Nhiệt trở PTC (Positive Temperature Compensation): dùng để cấp dòng cho cuộn xóa từ dư bám trên màn hình, còn gọi là cuộn Degauss. Khi ở trạng thái nguội nó rất nhỏ Ohm, đo chỉ khoảng vài Ohm, khi bị nung nóng nó sẽ tăng Ohm đến vài trăm KOhm. Ta kiểm tra nhiệt trở PTC bằng một Ohm kế. Nếu muốn thấy trị số Ohm của nhiệt trở PTC biến đổi theo nhiệt, Ta có thể cho nó mắc nối tiếp với một bóng đèn tim, khi mạch được cấp điện AC, bóng đèn tim sẽ sáng lên rồi mờ dần, do trị số Ohm của nhiệt trở đã tăng cao. Kinh nghiệm nghề: Khi nào Ta lắc nhiệt trở nghe có tiếng lạch cạch phát ra là nhiệt trở đã bị lỏng bên trong, thay nhiệt trở mới.
54 ✎Tụ điện: dùng làm kho chứa điện, dùng để lọc chỉ lấy dòng tín hiệu có tần số cao, cắt dòng điện dạng DC, dùng dập biên xung ứng Do cấu tạo của tụ điện là cho 2 bản cực kẹp giữa là một lớp điện môi mỏng cách điện, nên khi dùng Ohm kế đo ngang tụ, Ta sẽ có kết quả là ∞ Ohm, nếu đo Ohm ngang tụ thấy có Ohm là tụ đã rĩ điện phải thay tụ khác. ✎Tụ hóa: tụ hóa có trị điện dung lớn, thường dùng làm kho chứa điện để có tác dụng ổn áp đường nguồn DC. Các tụ hóa có trị nhỏ dùng làm cầu liên lạc trong vùng tín hiệu âm tần, cho chỉ cho các tín hiệu có tần số âm thanh đi qua và cắt dòng điện dạng DC. Với các tụ hóa có cực tính, Ta phải gắn tụ đúng cực âm dương, khi tụ hóa bị sai cực, nó sẽ tạo ra dòng rĩ rất lớn và làm nóng tụ, nóng quá tụ sẽ nổ tung. Khi nhìn một tụ điện, Ta chú ý đến 2 tham số cơ bản, đó là trị điện dung C (Capacitance), và mức chịu áp WV (Working Voltage). Có thể dùng Ohm kế analog loại kim đo ngang các tụ hóa để thấy dòng nạp vào tụ, ngay lúc đo kim sẽ bậc lên cao rồi giảm dần xuống do tụ đã nạp đầy. ✎Biến áp nguồn cách ly: dùng giảm hay làm tăng mức áp xoay chiều, nó có cuộn sơ cấp bên dùng để lấy điện và cuộn thứ cấp bên dùng cho ra điện, 2 cuộn sơ cấp và thứ cấp được cho cách ly, điều này sẽ giữ cho board mạch điện nguồn, vốn luôn có dính với đường dây AC của nhà đèn không liên thông Ohm tính với phần board tín hiệu, mục đích việc cách ly board nguồn và board tín hiệu là để tránh bị điện giật đối với người sử dụng, vì khi sử dụng, người ta thường để tay không chạm vào các thành phần trong board tín hiệu thông qua các lỗ cắm Audio/Video Ta dùng Ohm kế đo ohm kiểm tra tính thông mạch của các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp, cũng có thể cấp điện AC cho cuộn sơ cấp 115V và đo Volt AC cho ra trên các cuộn thứ cấp. Với các cuộn dây, khi đo kiểm tra tathường dùng cách đo Ohm đối chứng để biết xem cuộn dây có bị chạm hay không. Lúc bình thường, ta cho đo Ohm các cuộn dây với Ohm kế digital và ghi trị số Ohm lên sơ đồ mạch, nhờ vậy khi nghị nó hư, đo lại, được kết quả cho so sánh với trị đã đo, nếu số ohm đo được nhỏ hơn là biết cuộn dây đã bị chạm bên trong, nếu kim chỉ vô cực là cuộn dây đã đứt. Biến áp cách ly trong điều kiện hoạt động có thể hơi nóng, hoạt nguội là bình thường, không được quá nóng, nó sẽ gây ra cháy mạch. ✎Relay: dùng từ trường phát ra từ dòng điện cho chảy qua một cuộn dây L để làm thay đổi vị trí của các tiếp điểm lá kim. Khi có một relay trên tay, tacần biết trị số volt cấp cho cuộn dây L và khả năng thông dòng của các dòng điện qua các tiếp điểm lá kim K. Người ta dùng relay trong các mạch
55 điện điều khiển có tốc độ chậm. Để kiểm tra các relay, Ta có thể cấp nguôn DC cho các cuộn dây L để xem tính đóng mở của các relay trên các tiếp điểm lá kim. ✎Diode: là linh kiện bán dẫn 2 chân, có rất nhiều công dụng, đặc tính cơ bản của các diode là khi phân cực thuận nó cho dòng chảy qua và khi phân cực nghịch nó sẽ cắt dòng. Người ta có thể dùng diode để nắn dòng, biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng chảy một chiều, khi có một diode nắn dòng trên tay, Ta cần biết dòng làm việc If của diode và mức chịu áp nghịch BVr của diode. Ta kiểm tra các diode nắn dòng bằng một Ohm kế. Đo theo chiều thuận kim lên và đo ngược kim không lên là tốt. ✎Transistor: là linh kiện bán dẫn có 3 chân, có rất nhiều công dụng, đặc tính cơ bản của các transistor là tính khuếch đại, nó làm một tín hiệu nhỏ yến thành một tín hiệu lớn và mạnh hơn. Trong các mạch điều khiển, có thể xem transistor là các khóa điện đóng mở dòng theo mức áp trên chân B. Với transistor npn, khi chân B có mức volt cao (cao hơn chân E) thì nó dẫn điện, cho dòng điện chảy vào trên chân E chảy ra trên chân C, khi ở mức volt thấp thì transistor ngưng dẫn cắt dòng. Với transistor pnp thì ngược lại, khi mức volt trên chân B xuống thấp (thấp hơn chân E) thì nó dẫn điện, dòng chảy vào chân C sẽ chảy ra trên chân E và khi mức volt chân B lên cao, nó sẽ ngưng dẫn cắt dòng. Ta kiểm tra các transistor bằng Ohm kế dạng kim, đo ohm trên 2 diode ở chân B-E và C-E. Transistor là một đề tài rất lớn, vì sự xuất hiện của nó đã tạo ra một cuộc cách mạng cực lớn không thể tưởng tượng được cho ngành điện tử như ngày hôm nay. Khi có dịp tasẽ có chuyên đề nói riêng về vai trò của transistor trong cuộc sống hôm nay. Thực hành đo và kiểm tra linh kiện trong các thiết bị điện – điện tử gia dụng a. Bảo trì và sửa chữa máy tắm nước nóng Máy tắm nước nóng ngày một thông dụng. Ngày nay đã có rất nhiều nhà trong phòng tắm đã có trang bị này, ngày nay nó đã là một thiết bị phổ dụng được nhiều người ưa thích. Do điều kiện vận hành trong môi trường nước ẩm thấp và do được sử dụng thường xuyên nên máy dễ hỏng, lúc đó phải cần có thợ. Trong bài viết này, tôi sẽ trình bày: * Nguyên lý vận hành của mạch điện máy tắm nước nóng. Trước hết Bạn hãy xem một sơ đồ mạch điện máy tắm nước nóng thông dụng: Giải thích sơ đồ nguyên lý: * Trên 2 đường nguồn AC người ta đặt một Breaker chạm tắt. Khi trong máy có sự rỉ điện, lúc dó Bạn đang tiếp đất, điều này có thể khiến cho Bạn có thể bị điện giật, tuy nhiên với loại Breaker chạm tắt này, nó sẽ rất nhanh ngắt 2 đường nguồn AC ra khỏi máy và nhờ vậy giữ an toàn cho người sử dụng.
56 * Khi sử dụng máy tắm nước nóng, Bạn sẽ nhấn một nút, nút này sẽ kéo một thanh đặt bên trong nó sẽ đóng khóa điện micro switch. Nếu Bạn không cho kéo thanh nầy thì khóa điện này sẽ hở và máy không sử dụng được. * Bạn thấy trên đường nguồn AC, người ta còn đặt một cầu chì nhiệt. ó làm việc như sau: Khi dòng qua nó quá lớn, là lưỡng kim bị làm nóng, nó sẽ co lại và làm hở mạch, khi nguội là lưỡng kim trở lại dạng cũ nó sẽ lại cho nối mạch. * Khi sử dụng máy tắm nước nóng, Bạn phải nhấn khóa điện Push Switch, lúc này mạch điều khiển kiểm soát cường độ dòng điện chảy qua điện trở nung đặt trong bình nén, mạch dùng TRIAC, sẽ được cấp nguồn. * Khi Bạn vặn nút chỉnh nóng, một khóa điện trên đó sẽ được mở, lúc này TRIAC sẽ được dùng để cấp dòng điện cho điện trở tạo nóng trong bình nén. Bạn thấy, hình vẽ cho thấy điện trở làm nóng trong bình nén, lúc bình thường đo được 14.5 Ohm, người ta dùng TRIAC TG25C60 để cấp dòng cho điện trở này. Tóm lại: (1) Khi sử dụng máy, Bạn nhấn nút an toàn trên Breaker, nó sẽ kéo thanh làm đóng khóa điện micro switch. (2) Lúc tắm, Bạn nhấn nút Push switch để cấp nguồn cho mạch điều khiển với TRIAC.
57 (3) Khi Bạn vặn nút chỉnh nóng, một khóa điện trên biến trở này sẽ đóng lại, mạch kiểm soát dòng hoạt động. Tùy theo góc quay mà góc dẫn điện của TRIAC sẽ thay đổi, điều này sẽ làm thay đổi cường độ dòng điện chảy qua điện trở tạo nhiệt trong bình nén và như vậy sẽ làm thay đổi mức nóng ở dòn phun. Hình chụp cho thấy một sơ đồ mạch đã được dán bên trong hộp máy, nhờ vậy Bạn dễ dàng có thể dùng Ohm kế để kiểm tra các đường mạch. Ghi nhận: Các thiết bị điện như máy giặt, máy lạnh, máy tắm nước nóng, lò vi ba Ở các thiết bị đơn giản này, người ta thường dán bên sau hay bên trong một sơ đồ cho thấy cách nối các đường mạch. Bạn hãy tìm các sơ đồ này để biết cách đấu dây và nhờ nó biết cách dùng Ohm kế để kiểm tra mạch điện. Khóa điện an toàn, dùng để ngắt khi máy bị rĩ hay rò điện, giữ an toàn cho người sử dụng.
58 Máy dùng một TRIAC dòng lớn để điều khiển cường độ dòng điện chảy qua một điện trở làm nóng đặt trong bình nén. Các sơ đồ tham khảo cho thấy cách dùng TRIAC để điều chỉnh công suất cấp cho tải Mạch điện cơ bản, dùng TRIAC để kích mở TRIAC, điện áp kích mở lấy trên TRIAC
59 Mạch điện cơ bản, dùng TRIAC để kích mở TRIAC, điện áp kích mở lấy trên đường nguồn AC.
60 Mạch điện dùng TRIAC phụ để kích dẫn TRIAC chính, tăng hiệu quả đóng mở mạch. Mạch điện giảm áp AC, chuyển đổi mức áp AC 220V ra mức áp AC 110V.
61 Mạch điện giảm áp AC, chuyển đổi mức áp AC 220V ra mức áp AC 110V.
62 Hình chụp cho thấy vị trí mắc TRIAC trong máy tắm nước nóng. b. Tìm hiểu Hộp nguồn DC của người thợ sửa điện-thoại-di-động Trong hộp nguồn DC, mạch dùng IC ổn áp LM723 (14 chân). Điện áp ra lấy trên chân C của transistor Q1. Chỉnh biến trở POT sẽ làm thay đổi mức áp ở ngả ra. Trên chân 13 gắn mạch bảo vệ tắt nguồn mỗi khi ngả ra bị quá
63 dòng. Trên hộp nguồn có gắn đồng hồ đo áp (điện áp ngõ ra) và máy đo dòng (cho biết cường độ dòng điện cấp cho tải). Hình chụp cho thấy hộp nguồn ZAOXIN được tháo ra, bên trong là các thành phần cấu tạo. Bên trong hộp nguồn DC có một biến áp nguồn, một bảng mạch in trên đó dùng IC ổn áp LM723, transistor công suất mắc trên hộp để giải nhiệt. Hộp nguồn chỉ thị với 2 đồng hồ, một dùng đo áp (V) và một dùng đo dòng (A). Sơ đồ mạch điện của hộp nguồn:
64 Sơ đồ chân của IC ổn áp LM723 cho thấy: Chân 7 nối masse (V-) và chân 12 nối nguồn (V+). Chân 6 là ngả ra của mức áp chuẩn (VREF). Chân 4 và 5 là hai ngõ vào của tầng khuếch đại so áp, chân 4 là ngõ vào đảo và chân 5 là ngõ vào không đảo. Chân 11 là ngả ra lấy trên chân C của transistor. Chân 10 là ngả ra lấy tên chân E của transistor. Chân 13 là ngả ra của tầng so áp và cũng là chân B của transistor, nó có tác dụng tạo hồi tiếp cho tầng so áp, và cũng được dùng làm mạch ngắt áp của mạch bảo vệ tránh quá dòng. Chân 2 và 3 là chân B và chân E của transistor, dùng làm mạch bảo vệ tránh hiện tượng quá dòng. Chân 9 (VZ) tạo chức năng ổn áp cho chân E của transistor ngả ra. Chân 1 và 8 bỏ trống. Nguyên lý làm việc của mạch như sau: T1 là biến áp nguồn có tác dụng cách ly và giảm áp AC, giảm 220V xuống mức 18V. Dùng cầu nắn dòng 4 diode D1 D4 (1N4007 x4) để đổi dòng điện xoay chiều ra dạng dòng xung 1 chiều. Diode D5 (1N4007), tạo tác dụng ngắt dòng nạp khi áp trên tụ lọc C1 còn ở mức đủ cao, tụ hóa C1 (1000uF) là kho chứa điện chính dùng ổn định điều kiện cấp điện cho tải và nâng cáo mức áp DC. Mạch cấp nguồn DC dùng IC ổn áp LM723. Chân 7 cho nối masse, chân 12 nối vào đường nguồn B+ (+22V). Ngả ra lấy trên chân 11 dùng cấp dòng cho transistor công suất pnp Q1 (MJ2955). Điện trở R2 (330) có tác dụng hạn dòng và điện trở R1 (1K) có tác dụng bù nhiệt. Với cách mắc của Q1, điện áp ra cho lấy trên chân C của transistor công suất, kiểu mạch nguồn này cho mức áp điều chỉnh có thể khởi đầu từ mức áp 0V. Điện ra lấy trên chân C của Q1, ở đây dùng D6 (1N4007) để tránh dòng sai cực cho xả ngược. Dùng điện trở R3 (510) làm tải phụ để định áp ngả ra. Tụ C2 (470uF) và C3 (220uF) có tác dụng ổn áp. Mắc song song ở ngả ra là máy đo áp (V) và mắc nối tiếp với ngả ra là máy đo dòng (A). Tín hiệu cho hồi tiếp về chân 4 của mạch khuếch đại so áp lấy trên cầu đo mắc trên tải với R4 (1K) và R5 (10K). Chân 6 là ngả ra của mạch áp chuẩn và chân 5 là một ngả vào của tầng so áp. Ở đây đặt chiết áp RV1 dùng làm nút chỉnh chọn lựa mức áp cho ngả ra.
65 Nguyên lý làm việc của mạch bảo vệ tránh quá dòng: Chúng ta thấy dòng điện cấp cho tải, chảy qua điện trở R12 (0.47, nhỏ Ohm nhưng có công suất chịu nóng lớn), trên điện trở R12 xuất hiện điện áp, mức áp này qua mạch lọc với R11 (330) và tụ lọc C7 (10uF) tác động vào chân B của Q3, C6 (104) là tụ lọc nhiễu. * Bình thường, dòng ra ở mức bình thường (không quá 1A), mức áp trên R12 không quá 0.6V, lúc này Q3 không dẫn điện và Q2 cũng ngưng dẫn và mạch nguồn hoạt động bình thường. * Khi mạch tải bị quá dòng, dòng tải cao hơn 1A, lúc này mức áp trên R12 lên cao hơn 0.6V sẽ làm cho Q3 dẫn điện, nó sẽ kéo mức áp trên chân 13 xuống mức gần 0V và như vậy ngả ra sẽ bị mất áp. Transistor pnp Q2 có tác dụng tự giữ, ở đây Bạn có thể xem Q2 (pnp) và Q3 (npn) ráp đẳng hiệu như SCR, nó là một khóa điện có tác dụng tự giữ, nghĩa là khi đã dẫn điện thì sẽ tiếp tục dẫn. D7 và C5 (100uF) có tác dụng cách ly. Led D9 dùng chỉ thị tắt mở nguồn, Led D8 dùng báo mạch bị tắt do chạm tải. Do mạch dùng 2 Led màu đôi (Led xanh và đỏ), nên bình thường do 2 Led đều sáng nên có màu vàng, khi nguồn bị chạm sẽ từ màu Vàng đổi ra màu Xanh (do chỉ có Led xanh sáng, Led đỏ đã bị làm tắt). R8 (1K), R9 (10K), R10 (2.2K) là các điện trở hạn dòng cho các Led chỉ thị.
66 Hình chụp cho thấy 2 transistor (pnp và npn) ghép đẳng hiệu như một SCR, nó có tác dụng ngắt nguồn khi tải bị chạm hay bị quá dòng. Trong mạch này, người ta dùng một Relay để ngắt nguồn và sau một lúc sẽ tự động cho mở nguồn trở lại (tự động mở nguồn). Hình chụp cũng cho thấy IC ổn áp LM723. IC ổn áp LM723, bên cạnh là các điện trở nhỏ có công suất chịu nóng lớn, dòng cấp cho tải sẽ cho chảy qua điện trở này, mức áp trên điện trở này,
67 khi vượt quá 0.6V sẽ làm nhẩy mạch bảo vệ. Đa số các hư hỏng của loại hộp nguồn này là ở con IC LM723 này. Hình này cho thấy người ta dùng 1 diode chịu dòng lớn mắc cách ly tụ hóa lớn C1 (1000uF) và cầu nằn dòng, tác dụng của diode là khi mức áp trên tụ hóa còn cao thì nó sẽ cắt nạp khi mức áp dạng xung ở mức thấp hơn, điều này làm tăng hiệu suất của hộp nguồn Các sơ đồ tham khảo: Sau đây là các sơ đồ mạch điện ổn áp dùng ic LM723, chúng tôi tìm được và đánh giá thấy có giá trị tham khảo và cho in ra ở đây
68 Hình vẽ 1: Cho thấy cách dùng ic ổn áp LM723 với transistor công suất cấp dòng cho tải. Tải mắc trên chân E, với cách mắc này mức áp thấp nhấn thường là 1.2V (không thể bắt đầu từ mức 0V) Hình vẽ 2: Nguồn ổn áp DC có khả năng cấp dòng lớn (10A). Trong mạch các transistor công suất phải cho làm nguội, trên chân E phải gắn các điện trở nhỏ Ohm để cần bằng dòng qua các transistor. Do tải lấy trên chân E của transistor công suất nên mạch không thể chỉnh về mức 0V.
69 Hình vẽ 3: Cho thấy cách thêm mạch bảo vệ để tránh quá áp ở ngả ra. Mạch dùng SCR với diode zener có mức áp kích dẫn là 15V. Khi điện áp trên đường ra cao hơn 15V, diode zener 1N4744A sẽ dẫn điện, nó cấp dòng cho cực cổng cho SCR, khi SCR dẫn điện, dòng điện ngả ra sẽ rất lớn và làm đứt cầu chì loại ngắt nhanh (Fast Blow, loại cầu chì này, bên trong có lò xo để làm đứt nhanh) để giữ an toàn cho mạch. Hình vẽ 4: Mạch dùng ít linh kiện, tạo nguồn ổn áp, cấp dòng 10A cho tải.
70 Hình vẽ 5: Một dạng nguồn DC có chỉnh áp, có khả năng cấp dòng rất lớn 10A, khi dùng các transistor công suất lớn mắc song song, trên chân E Bạn nhớ dùng các điện trở nhỏ để cân bằng dòng chảy qua các transistor này và nhớ bắt các transistor trên các lá nhôm giải nhiệt. Hình vẽ 6: Mạch nguồn DC có khả năng cấp dòng cho tải lớn. Trong mạch dùng các transistor MOSFET loại công suất nên có đán ứng tốt. Mạch có thể cấp dòng 25A cho tải.
71 Hình vẽ 7: Mạch nguồn DC có khả năng cấp dòng cho tải lớn. Trong mạch dùng các transistor loại công suất thường. Mạch có khả năng cấp dòng lớn cho tải.
72 2.3.7. Thực hành ráp mạch tắt trễ (Delay timer) Khi nhấn nút S1, tụ C3 nạp đầymức nguồn nuôi, lúc này Q2 và Q3 dẫn điện nên Q1 dẫn điện và relay RL01 cho đóng tiếp điểm lá kim k1. Bỏ nút nhấn S1 ra tụ C3 tiếp tục xả điện và Q1,Q2,Q3 tiếp tục dẫn điện. K1 đóng mạch Chờ đến khi tụ C3 xả hết điện, nó sẽ tắt Q2,Q3 và làm ngưng dẫn Q1. Relay RL01 bị cắt dòng sẽ nhả tiếp điểm lá kim K1 ra Nhấn nút S2 cho tụ C3 xả hết điện nhanh để tắt trễ Từ các linh kiện điện tử tháo ra từ board nguồn trên tacó thể ráp được rất nhiều kiểu mạch khác nhau. Ở đây ta lấy các linh kiện này ráp một mạch có tính tắt trể. Nghĩa là dùng một khóa điện K1, đóng mạch và sau một thời gian tự định khóa điện K1 sẽ tự hở ra. Mạch cũng có nhiều công dụng, như làm mạch tự tắt đèn ngoài sân, mạch tự tắt TV Nguyên lý làm việc của mạch như sau: Dùng biến áp T001 để giảm áp đường nguồn AC, mức áp lấy ra trên chân S1. S2 là 9.5V, sau khi qua cầu nắn dòng toàn kỳ với 4 diode D1, D2, D3 và D4 tacó dòng điện một chiều dạng xung, dù một tụ hóa lớn C1 làm kho chứa điện, tacó khoảng 12V DC trên tụ này. R1 và Led D5 làm mạch chỉ thị đường nguồn DC. Mạch điều khiển dùng 3 transistor: Q1 transistor pnp 2SA1309 dùng cấp dòng cho cuộn dây relay RL01, relay này đặt trên chân C của Q1, nó đóng mở tiếp điểm lá kim K1. Khi Q1 dẫn điện, nó sẽ cấp dòng cho relay để đóng tiếp điểm lá kim K1. Diode D7
73 dùng dập biên điện áp nghịch, R5 và Led D6 là mạch chỉ thị trạng thái của relay. Q2, Q3 dùng cấp dòng cho Q1 theo mạch định thời C3, R7, R8. Trong mạch: Q3 dùng cấp dòng IB cho Q1, R5 là điện trở định dòng chân E và R4 dùng hạn dòng chân B cho Q1. Điện trở R3 dùng tăng độn ổn định nhiệt cho Q3, với R2 là điện trở định dòng chân C cho Q2. Tụ C2 dùng để lọc nhiễu trên chân B của Q2. Khi ta nhấn nút S1, tụ C3 cho nạp đầy mức điện nguồn, lúc này Q2, Q3 dẫn điện, Q3 dẫn làm cho Q1 bảo hòa và relay được cấp dòng nó sẽ đóng tiếp điểm lá kim K1. Lúc này ta bỏ nút nhấn S1 ra, mức điện áp dương trên tụ C3 sẽ tiếp tục làm cho các transistor Q1, Q2, Q3 dẫn điện, tiếp điểm K1 vẫn ở trạng thái đóng. Phải chờ đến khi tụ C3 xả gần hết điện, lúc này Q2, Q3 sẽ vào trạng thái tắt, nó làm cho Q3 ngưng dẫn, relay không được cấp dòng, nhả tiếp kiểm K1, mạch vào trạng thái tắt. Trong mạch gắn thêm nút nhấn S2 là để khi nhấn vào nút S2 sẽ làm tắt mạch tức thì. 2.4. Sử dụng các phần mềm chuyên dụng để kiểm tra sửa chữa PSpice là một phần mềm dùng chạy mô phỏng các sơ đồ mạch điện. Trước hết Ta hãy vẽ một mạch điện với các ký hiệu lấy trong các thư viện của PSpice, sau khi đặt xong các trị số cho các thành phần linh kiện của sơ đồ mạch, Ta sẽ cho chạy trình PSpice để khảo sát: Điều kiện phân cực của mạch. Ở đây PSpice sẽ tính điện áp trên các đường mạch, tính ra cường độ dòng điện chảy vào chảy ra trên các chân của các linh kiện và tính công suất tổn hao trên các thành phần linh kiện của mạch Cho thấy các mức áp hay dòng điện biến đổi trên mạch theo trục thời gian, khi Ta cho kích thích mạch với các dạng nguồn tín hiệu có biên độ thay đổi. Cho thấy đáp ứng biên độ của mạch theo trục tần số, khi Ta cho kích thích mạch với các dạng nguồn có tần số thay đổi. Sau đây là một thí dụ cơ bản: 2.4.1 Ví dụ 1: Khảo sát hoạt động của một tầng khuếch đại đơn giản Công việc sẽ gồm có các bước sau: Bước 1: Vẽ sơ đồ mạch điện với trình Capture CIS. Trước hết hãy kích chuột mở trình Capture CIS của OrCAD dùng vẽ các mạch điện nguyên lý. Sau khi lấy các ký hiệu có trong các thư viện của PSpice, tavẽ xong một sơ đồ mạch điện như hình sau: Đây là mạch khuếch đại dùng một transistor, với điện trở R1 cấp áp phân cực cho chân B, điện trở R2 dùng định mức áp cho chân C và cũng là
74 điện trở lấy tín hiệu ra trên chân C, trên chân E tađặt điện trở R3 để định dòng và lấy tín hiệu hồi tiếp nghịch sửa méo. Khi vẽ hình này, tất cả các ký hiệu Ta đều phải lấy trong các thư viện của PSpice, vì chỉ trong các thư viện này, các ký hiệu linh kiện mới có liệt kê các thông số dùng cho công việc thiết kế mạch. Khi chạy PSpice, trình mô phỏng sẽ lấy các thông số này để tính ra các kết quả. Vậy nếu Ta lấy ký hiệu trong các thư viện khác, hay ký hiệu do Ta tự tạo ra, nó vốn chỉ là một hình vẽ mà thôi, lúc đó trình PSpice sẽ báo lỗi. Bước 2: Liên thông với trình PSpice Sau khi đã vẽ xong một sơ đồ mạch điện hợp lệ trên trang vẽ của Capture CIS của OrCAD, Ta sẽ cho liên thông với trình PSpice để dùng phần mềm này thiết kế, tính toán các thông số vận hành của mạch. Qua các kết quả Ta có thể biết được trạng thái làm việc của mạch, từ đó chọn tiếp qua các
75 bước khác. Thao tác với trình PSpice được thực hiện trên thanh công cụ như các hình sau: (1)Kích vào tiêu hình này để liên thông với trình PSpice Ta hãy kích vào tiêu hình này sẽ bung ra một cửa số, ở đây ta sẽ đặt tên tùy ý để PSpice lưu giữ các kết quả phân tích vào tên này. (2)Đặt tên để cất giữ các kết quả phân tích. Trong ô Name: Ta đặt tên tùy chọn, thí dụ như: da-hai-nang-ap, đặt tên xong nhấn nút Create là xong (3) Kích vào tiêu hình này để chọn kiểu phân tích
76 Trình PSpice hay tất cả các phần mềm mô phỏng khác thường chỉ làm có 4 công việc chính, đó là: 1. Tính toán trạng thái phân cực tĩnh cho mạch. 2. Khảo sát mạch hay đặc tính của các linh kiện với chức năng quét DC. 3. Khảo sát biên độ của mạch theo trục thời gian t 4. Khảo sát biên độ của mạch theo trục tần số f (4) Chọn kiểu phân tích là Bias Point, xác lập trạng thái phân cực tĩnh Trong cửa sổ này Ta chọn kiểu phân tích mạch: 1. Chọn Bias Point để tính toán trạng thái phân cực cho mạch. 2. Chọn DC Sweep dùng để khảo sát mạch bằng kỹ thuật quét 3. Chọn Time Domain dùng để xem biên độ thay đổi theo trục thời gian t 4. Chọn AC Sweep duǹg để xem biên độ thay đổi theo trục tần số f Thông thường khi thiết kế một mạch điện, Ta nên làm theo trình tự sau: * Đầu tiên vẽ các thành phần linh kiện của mạch có liên quan đến điều kiện phân cực của mạch, trong phân cực DC các tụ điện xem như làm hở
77 mạch các cuộn dây xem như làm ngắn mạch, lúc tìm phân cực DC, Ta không cần chú ý đến vai trò của các tụ điện và các cuộn cảm. * Tiếp theo Ta cho chạy PSpice với kiểu chọn là Bias Point, kết quả phân tích, Ta sẽ có mức áp trên các đường mạch, cường độ dòng điện chảy qua các linh kiện và công suất tổn hao trên các linh kiện của mạch điện. Nếu điều kiện phân cực chưa đúng, Ta sửa đổi, như cho thay đổi trị số của điện trở, thay đổi kiểu mạch cho đến khi lấy được phân cực mới chuyển qua các bước khác. * Khi đã lấy đúng điều kiện phân cực rồi, Ta lấy nguồn tín hiệu cho kích thích mạch và xem các biến đổi trên mạch theo trục thời gian, lúc này Ta chọn kiểu phân tích là Time Domain. * Khi mạch đã làm việc tốt với nguồn tín hiệu mà Ta đưa vào kích thích mạch, bây giờ Ta chuyển qua khảo sát mạch với nguồn tín hiệu mà tần số của nó thay đổi để khảo sát mạch làm việc trong một dãy tần rộng, Ta chọn kiểu phân tích là AC Sweep. (5) Cho chạy PSpice để phân tích mạch Sau khi đã khai báo xong kiểu phân tích, Ta kích vào tiêu hình này, xem hình trên, để chạy trình PSpice. Nếu mội việc đều bình thường, hợp lệ Ta sẽ có kết quả còn nếu như mạch có dính lỗi thì trình PSpice sẽ cho hiện ra một văn bản nói rõ mạch đang bị lỗi gì, lúc đó Ta sẽ sửa lỗi và cho phân tích lại. Bước 3: Xem kết quả và hiệu chỉnh điều kiện phân cực. Để biết mức áp có trên các đường mạch, Ta kích vào tiêu hình có chữ V.
78 Kết quả phân tích của PSpice cho thấy, với mức áp nguồn nuôi là 9V DC, mức áp trên chân C là khoảng 4V, nằm khoảng giữa mức nguồn nuôi là được, mức áp trên chân B là 0.77V là được, vì rào áp của mối nối B-E đã là 0.6V. Nếu Ta muốn giảm mức áp trên chân C xuống một chút, Ta có thể tăng trị của R2, hay giảm trị của R1. Ở đây vai trò của R3 ít có ảnh hưởng đến trạng thại phân cực của mạch. Chuyển qua xem cường độ dòng điện chảy vào ra trên các chân của các linh kiện Kết quả phân tích cho thấy, dòng chảy ra trên chân B là khoảng 3uA và dòng chảy ra trên chân C của transistor là 489uA, và dòng chảy vào trên chân E là tổng của hai dòng này cộng lại. Nếu muốn biết hệ số khuếch đại dòng tĩnh của transistor, Ta lấy dòng IC chia cho dòng IB. Với mạch khuếch đại làm việc với biên độ tính hiệu nhỏ, dòng làm việc IC của transistor lấy khoảng nửa mili-amp là được. Dòng IC lấy lớn độ lợi lớn nhưng mức tiếng ồn cũng lớn, lấy dòng IC nhỏ, mạch hoạt động rất êm, ít nhiễu ồn nhưng cho độ lợi nhỏ.
79 Kết quả phân tích trên cho thấy công suất tổn hao trên các linh kiện. Từ các con số này, ta sẽ biết cách chọn công suất chịu nóng cho các linh kiện. Mạch cho thấy, ta dùng các điện trở có công suất chịu nóng khoảng 1/8 Watt là quá đủ rồi. Bước 4: Khảo sát mạch với nguồn tín hiệu dạng Sin có tần số cố định. Sau khi lấy đúng phân cực, tachuyển qua khảo sát mạch ở trạng thái động, lấy các dạng nguồn tín hiệu cho kích thích mạch ở ngõ vào rồi xem sự biến đổi của các thông số trong mạch. Bước đầu Ta vào kho lấy nguồn VSIN và cho nối tín hiệu dạng Sin này vào chân B của transistor qua tụ liên lạc C1, tụ C1 bắt cầu cho tín hiệu đi qua mà không làm sai phân cực hiện có trên chân B của transistor.
80 Ta kích mở cửa sổ chọn kiểu phân tích và khai báo các thông số phân tích: Với nguồn tín hiệu Sin có tần số là 1KHz, chu kỳ tín hiệu sẽ là 1ms, Ta chọn ô Run to time là 4ms nếu Ta muốn xem 4 chu kỳ tín hiệu hiện trên màn hình, Ta chọn 10ms nếu Ta muốn cho hiện 10 chu kỳ tín hiệu trên màn hình. Ở ô Start saving data after chọn 0, có nghĩa Ta muốn xem kết quả từ vị trí khởi đầu, nếu Ta chọn 1ms, trình PSpice sẽ bỏ qua phần 1ms không cho hiện ra trên đồ thị biên-thời. Ở ô Maximun Step Size chọn 0.01ms, ý Ta muốn trong 1ms PSpice sẽ tính 100 điểm, vậy với khai báo 4ms bên trên, trình PSpice sẽ tính 400 điểm để cho vẽ ra đồ thị biên-thời. Khai báo này quá ít hình vẽ ra sẽ thô, khai báo này quá nhiều, vượt khả năng phân tích của PSpice, PSpice sẽ báo lỗi.
81 Sau khi phân tích xong, trình PSpice cho hiện kết quả trên đồ thị biên-thời. Từ đồ thị này Ta biết gì: Ta thấy tín hiệu vào trên chân B và lấy ra trên chân C có tính đảo pha. Khi mức volt trên chân B tăng lên thì mức volt trên chân C sẽ giảm xuống và ngược lại. Tín hiệu ngõ vào là dạng Sin, tín hiệu ngõ ra cũng dạng Sin, mạch khuếch đại không làm méo tín hiệu. Ta lấy biên độ tín hiệu ngõ ra chia cho biên độ tín hiệu ngõ vào sé tính được độ lợi của mạch khuếch đại. Mạch khuếch đại này cho độ lợi gần 40 lần. Để thấy rõ hơn một lần nữa ta dán vào đây hình tín hiệu ngõ vào và ngõ ra.
82 Đây là mạch khuếch đại làm việc với tín hiệu biên nhỏ. Vậy nếu ta đưa biên độ tín hiệu lớn vào thì sẽ xẩy ra chuyện gì? Ta tăng biên độ tín hiệu từ 10mV lên 200mV. Ta xem hình, trong khai báo nguồn: Voffset là 0V, tần số làm việc Freq là 1KHz và biên độ tín hiệu Vamp là 200mV.
83 Kết quả phân tích cho thấy, biên độ tín hiệu ngõ ra đã bị méo nặng. Phần trên và phần dưới đều bị "cắt ngọn". Nguyên do là mức volt ở ngõ ra khi tăng lên không thể vượt cao hơn mức nguồn nuôi (lúc này transistor ở trạng thái ngưng dẫn) và khi giảm xuống không được thấp hơn mức áp chân B (lúc này transistor ở trạng thái bão hòa). Để khảo sát tín hiệu tacó thể chuyển qua dùng đồ thị phổ tần, dùng phân tích Fourier, tathấy một tín hiệu thuần Sin sẽ chỉ hiện một vạch trên đồ thị phổ tần, với các tín hiệu phi Sin, phân tích chuổi Fourier sẽ cho thấy nó là sự kết hợp của nhiều thành phần tín hiệu Sin có tần số là bội của tần số cơ bản, lúc đó trên đồ thị phổ tần ngoài một vạch chính còn xuất hiện nhiều vạch phụ khác, tanói đó là các sóng hài của tín hiệu phi Sin. Vậy một tín hiệu thuần Sin sẽ không có hài, một tín hiệu phi Sin, như sóng vuông sẽ phát sinh nhiều sóng hài. Người ta gọi tín hiệu sóng vuông là sóng đa hài.
84 Bước 5: Khảo sát mạch với nguồn tín hiệu Sin có biên độ cố định. Bây giờ khảo sát mạch với nguồn tín hiệu dạng Sin có biên độ không đổi với tần số thay đổi. Tavào kho lấy nguồn tín hiệu VAC, cho mức nguồn là 1V để dễ phân tích đồ thị. Ta xem hình. Cho mở cửa sổ chọn kiểu phân tích: Ta chọn mục AC Sweep và khai báo các thông số phân tích.
85 Trong ô Start Frequency lấy 10, có nghĩa là khởi đầu dùng nguồn tín hiệu 10Hz. Ô End Frequency chọn 1 Meg, tần số phân tích cao nhất là 1MHz. Trong ô Points/Decade chọn 101, nghĩa là trong một bước 10, tayêu cầu PSpice tính 101 điểm. Bước 10 là từ 10Hz đến 100Hz, từ 100Hz đến 1KHz Sau khi chạy trình PSpice, chúng at có kết quả hiện trên đồ thị biên- tần. ta xem hình Đồ thị cho thấy: Đường cong ngõ ra thẳng đều và ở biên độ 32. Điều này có nghĩa là mạch khuếch đại cho độ lợn 32 lần trong dãy tần tín hiệu từ 10Hz đến 1MHz.
86 Sau đây tathử xem những thành phần nào sẽ ảnh hưởng đến đường cong biên-tần. * Khởi đầu thêm tụ tạo tác dụng hồi tiếp nghịch, lấy tín hiệu ngõ ra trên chân C trả về ngõ vào trên chân B. Tụ C3 có trị là 120pF. Sau khi chạy trình PSpice với kiểu phân tích AC Sweep, tacó kết quả như hình sau:
87 Đường cong cho thấy, ở vùng tần số thấp, tác dụng hồi tiếp nghịch không đáng kế vì trị của tụ C3 nhỏ 120pF, nên đường cong biên tần trong vùng này không có thay đổi. Nhưng khi tần số của nguồn tăng cao thì tác dụng hồi tiếp nghịch đáng kể, biên độ tín hiệu ở vùng tần số cao bị giảm xuống. Do vậy tabiết nếu muốn giảm biên tín hiệu vùng tần cao thì dùng các tụ nhỏ tạo hồi tiếp nghịch trên chân C về B. Bây giờ thử xem tác dụng của các tụ liên lạc có trị số nhỏ. Tadùng tụ liên lạc C1, C2 có trị 1uF Kết quả phân tích cho thấy, khi dùng các tụ liên lạc nhỏ, tín hiệu ở vùng tần số thấp bị giảm biên. Điều này dễ hiểu, vì dung kháng XC của các tụ điện có sức cản dòng lớn đối với các tín hiệu có tần số thấp, nó cản mạnh các tín hiệu vào ra mạch khuếch đại, nên kết quả biên độ vùng tần thấp bị giảm. Tathường nói, nếu dùng các tụ liên lạc nhỏ sẽ làm mất tín hiệu vùng tần thấp.
88 Thử xem vai trò của các cuộn dây trong các mạch khuếch đại. Gắn cuộn cảm L trên chân C, ta được gì?
89 Ta biết cuộn dây có cảm kháng XL tăng theo tần số, tần số càng cao, cảm kháng càng lớn. Kết quả phân tích cho thấy: Với cuộn dây đặt trên chân C, biên độ tín hiệu vùng tần cao tăng mạnh tạo ra đỉnh, do đó cuộn dây này quen gọi là peak coil. 2.4.2 Khảo sát mạch dao động đa hài Dùng dao động đa hài tạo xung dùng cuộn cảm L tạo mạch nâng áp DC. Dao động đa hài là gì? Dao động là chỉ loại mạch điện, khi được cấp nguồn nó tự phát ra tín hiệu. Đa hài là ý nói tacó tín hiệu dạng phi Sin, như sóng tam giác, sóng nhọn, sóng vuông , loại tín hiệu này có nhiều sóng hài (có thể xem các sóng hài trên đồ thị phổ tần của PSpice). Vậy, các mạch điện tự tạo ra tín hiệu dạng phi Sin quen gọi là mạch dao động đa hài.
90 Trong bài này tadùng 2 transistor ráp thành mạch dao động đa hài tạo ra tín hiệu dạng xung vuông, các tín hiệu lấy ra trên các chân C. Nguyên lý làm việc của mạch như sau: Bình thường cả 2 transistor đều cho phân cực ở trạng thái bão hòa, khi bị kích thích, từng transistor sẽ lần lượt tạm chuyển vào trạng thái ngưng dẫn, và khi transistor từ ngưng dẫn trở lại bão hòa thì lại đẩy transistor kia vào trạng thái ngưng dẫn Sau khi dùng PSpice phân tích mạch, tacó kết quả như hình sau: Khi mức áp trên chân B bị ghim ở mức 0.7V thì transistor ở thời kỳ bão hòa, lúc này mức áp trên chân C xuống thấp và khi chân B bị tụ C đẩy xuống mức volt rất âm thì transistor bị đẩy vào ngưng dẫn, mức áp trên chân C tăng lên bằng mức nguồn, nhưng do phải chờ tụ nạp nên mức áp trên chân C lên không thẳng,, điều này làm cho độ dốc lên không thẳng. Lúc này tụ C trên chân B sẽ xả điện, hình vẽ cho thấy đường cong xả điện, và khi tụ C xả hết điện chuyển qua nạp điện, khi lên đến 0.7V thì bị mối B-E ghim áp và transistor lại chuyển vào trạng thái bão hòa Sự nạp xả của 2 tụ điện sẽ lần lượt làm cho 2 transistor lần lượt ngưng dẫn rồi bão hòa và tacó xung vuông trên 2 chân C của 2 transistor. Khi dùng xung để kích thích các cuộn cảm L phát ra điện áp ứng tacần có xung với bờ lên và bờ xuống phải thẳng. Vậy có cách sửa độ dốc lên của xung này không?
91 Sửa độ dốc lên của một xung vuông Qua phân tích, tabiết khi transistor Q2 chuyển vào ngưng dẫn, mức áp trên chân C của Q2 sẽ phải tăng lên bằng mức nguồn, nhưng do tụ C2 phải nạp lại điện nên khiến cho độ dốc lên của xung không thẳng, vậy để tránh ảnh hưởng của tụ C2 nạp điện làm cho độ dốc lên không thẳng, tacho tụ C2 nạp lại điện qua R5 và cách ly mức áp trên chân C với tụ C2 qua diode D1, điều này sẽ làm cho độ dốc lên rất thẳng. Ta thấy kết quả qua đồ thị biên-thời của PSpice.
92 Kết quả phân tích của PSpice cho thấy ta dùng mạch R5, D1 đã tạo được độ dốc lên được cải thiện, độ dốc lên rất thẳng. Dùng cuộn cảm để nâng áp Tabiết khi dùng xung vuông cho kích thích cuộn dây L, quá trình sẽ cõ 2 giai đoạn: (1) Giai đoạn bơm dòng vào cuộn dây, lúc này cuộn dây L sẽ tạo ra dòng điện ứng có chiều chống lại dòng điện chảy vào cuộn dây. Ta nói đây là giai đoạn nạp điện năng vào cuộn dây. Cuộn dây sẽ chứa điện năng dưới dạng một từ trường. (2) Giai đoạn xả điện, khi cắt dòng nạp vào cuộn dây L, lượng điện năng tích chứa trong cuộn dây L sẽ hoàn trả lại mạch điện dưới dạng xung ứng, do biên độ mức xung ứng tùy thuộc vào thời gian ngắt mạch dt, thời gian ngắt mạch dt càng ngắn, càng nhanh thì biên độ xung ứng sẽ rất cao. Tadùng đặc tính này của cuộn dây L để tạo mức volt cao cho mạch nâng áp.
93 Trong mạch, tadùng xung ra trên chân C của Q2, qua R6, để đóng mở transistor Q3. Ở đây transistor Q3 làm việc như một khóa điện đóng mở nhanh. Khi Q3 bão hòa, nó sẽ bơm dòng vào cuộn cảm L1. Lúc này cuộn dây L ở thời kỳ nạp điện năng. Mức volt trên chân C của Q3 xuống gần bằng 0V. Khi Q3 ngưng dẫn, nó cắt nhanh dòng chảy qua cuộn dây L, cuộn dây sẽ chuyển qua thời kỳ hoàn trả điện năng, nó phát ra điện áp ứng biên cao trên chân C của Q3. Biên của xung này sẽ cộng thêm với mức áp Vcc của nguồn nuôi, qua diode D2 cho nạp điện vào tụ lọc C3, trên tụ C3 tasẽ lấy được mức áp DC cao. Trong mạch tadùng điện trở tải R7 để làm tải, với R7 tasẽ đạt được sự cân bằng điện năng của mạch. Để hiểu được mạch làm việc ra sao, tadùng PSpice để phân tích mạch, kết quả phân tích như hình sau:
94 Đồ thị trên cho thấy, trong thời gian 1ms đầu tiên, điện áp trên tụ C3 được cho nạp dòng, mức áp trên tụ C3 tăng lên đến 110V, sau đó biên độ giảm dần xuống do sự xả điện qua điện trở tải R7 và mức áp ngõ ra sẽ ổn định do sự cân bằng giữa qui trình nạp và xả. Có cách nào tạo ra một mức áp DC ổn định trên tụ C3 không? Mức áp này ít phụ thuộc vào điện trở tải? Tasẽ xét đến vấn đề này trong mạch kế sau đây. Dùng hồi tiếp để xác định điện áp ngõ ra. Trong mạch tadùng đường hồi tiếp với diode Zener và transistor Q4 cho tắt xung theo mức áp ngõ ra, mạch làm việc như sau: Khi mức áp trên tụ C3 chưa lên đủ cao thì diode zener D3 không dẫn điện, transistor Q4 còn ngưng dẫn, và mạch phát xung đóng mở cấp cho Q3 vẫn hoạt động. Khi mức áp trên tụ C3 lên cao hơn mức 30V thì diode zener D3 sẽ dẫn điện và nó làm bão hòa Q4, Q4 bão hòa sẽ làm tắt mạch dao động và ngưng cấp xung đóng mở cho Q3, vậy tụ C3 tạm thời không được bơm điện nữa. Nhưng khi mức áp trên tụ C3 giảm xuống do cấp dòng cho tải, lúc này mức áp xuống dưới mức 30V thì diode zener lại vào trạng thái tắt, không dẫn điện nữa và transistor Q4 lại ngưng dẫn và mạch dao động sẽ chạy lại và lại cấp điện cho tụ C3. Với cách hoạt động như vậy, ta thấy mức áp trên tụ C3 sẽ được giữ ổn định ở mức 30V. Ta xem đồ thị của PSpice sẽ thấy, mức áp trên tụ C3 qua cơ chế lúc nạp lúc xả đã được giữ ổn định ở mức 30V.
95 Ví dụ 3: Ráp mạch nâng áp dung IC555 và cuộn cảm L Nói đến dao động đa hài, mạch tạo ra tín hiệu dạng xung vuông, tanghĩ ngay đến ic định thời 555. Trong phần này ta sẽ ráp mạch nâng áp dùng ic 555 làm mạch tạo xung đóng mở, và cho nâng áp với cuộn cảm L đặt trên chân C của một transistor đóng mở nhanh và sau cùng cho ổn áp với mạch hồi tiếp điều khiển cho tác động vào chân 4, chân reset của IC 555. Toàn bộ đều cho chạy mô phỏng với trình PSpice tìm kết luận 1. Chạy mô phỏng PSpice trên mạch dao động với IC 555. Mạch dùng IC 555 ráp thành mạch dao động tạo xung. Tần số xung lấy theo trị của R9, R10 và tụ C5. Xung ra trên chân số 3 có bờ lên và bờ xuống rất tốt. Để hiểu nguyên lý vận hành của mạch dao động với ic 555, Ta tìm xem lại các bài trước.
96 Kết quả phân tích cho thấy: * Khi mức volt trên chân 2,6 giảm xuống đến mức 1/3 mức áp nguồn thì ngõ ra trên chân 3 bậc nhanh lên mức áp cao, lúc này chân 7 hở masse và tạo điều kiện cho tụ C5 nạp điện, dòng nạp qua điện trở R9, R10, và mức áp trên chân 2,6 đang tăng dần lên. * Khi mức áp trên chân 2, 6 tăng lên đến mức 2/3 mức áp nguồn thì ngõ ra trên chân 3 sẽ giảm nhanh xuống mức áp thấp 0V, lúc này chân 7 cho nối masse và tụ C5 chuyển qua giai đoạn xả điện, dòng xả qua R10 và mức áp trên chân 2/ 6 đang giảm dần xuống. Qui trình trên sẽ lập đi lập lại và trên chân số 3 tasẽ có xung vuông với độ dốc lên xuống rất thẳng và trên chân 2, 6 tacó tín hiệu dạng răng cưa, Ta xem đồ thị. Từ đồ thị trên, tacó thể nói được biên độ của tín hiệu, chu kỳ của tín hiệu và tính ra tần số của tín hiệu và nói được dạng sóng của tín hiệu. Trong thực tiển, Ta phải dùng đến máy hiện sóng mới có thể thấy được các tín hiệu trên mạch điện 2. Dùng cuộn cảm L tạo ra xung ứng biên cao để nâng áp
97 Trong mạch này tadùng xung vuông ra trên chân 3 của ic 555 làm xung đóng mở transistor Q3. Và cũng giải thích tương tự như các mạch điện trên, mỗi khi transistor Q3 dẫn điện nó bơm điện năng vào cuộn cảm L1 và mỗi khi Q3 ngưng dẫn, từ cuộn cảm L1 sẽ "bung ra" xung ứng có biên độ rất cao, tacho nắn xung này với diode D2 và cho nạp điện vào tụ ổn áp C3, lúc này trên tụ C3 sẽ có mức áp DC cao. Trong mạch này mức áp ngõ ra sẽ tự cân bằng theo điều kiện tải R7. Sau khi chạy trình PSpice tacó kết quả như đồ thị sau: Ta thấy mức áp ngõ ra tự cân bằng ở mức khoảng 42V, và mức áp này sẽ thay đổi theo trị của điện trở tải.
98 3. Dùng mạch hồi tiếp để ổn định mức áp DC trên ngõ ra Câu hỏi: Có cách nào định được trước được mức áp ngõ ra không? Và tạo ra mức áp ổn định ít bị ảnh hưởng theo trị số của điện trở tải? Câu trả lời: Có. Ta sẽ dùng mạch hồi tiếp, cho tác động vào chân số 4 của ic 555 để giữ cho điện áp ngõ ra trên tụ C3 lấy theo trị Vz của diode zener. Nguyên lý điều khiển như sau: Khi mức áp DC trên tụ C3 còn thấp hơn mức áp Vz=30V của diode zener thì D3 không dẫn điện, vậy Q4 tắt và chân 4 của ic 555 cho ở mức áp cao và ic 555 sẽ dao động liên tục phát ra xung đóng mở mạch, cuộn dây L sẽ liên tục bơm điện năng vào tụ C3, mức volt DC trên tụ C3 tăng lên cao. Khi mức áp DC trên tụ C3 lên cao quá mức áp 30V thì diode zener D3 sẽ dẫn điện, nó làm cho Q4 bão hòa, chân 4 của ic 555 sẽ bị đặt ở mức 0V, lúc này ic 555 sẽ tạm tắt dao động, cuộn dây L ngưng bơm điện năng vào tục C3.
99 Do tụ C3 liên tục xả dòng qua điện trở tải, nên mức áp DC trên tụ C3 sẽ giảm dần xuống, khi mức áp trên tụ C3 giảm xuống dưới mức 30V thì diode zener lại ngưng dẫn và Q4 lại tắt, chân 4 của ic 555 lại cho lên mức áp cao và ic 555 lại dao động trở lại, và như vậy cuộn dây L1 lại cho bơm điện năng vào tụ C3. Qui trình trên lập đi lập lại và giữ cho mức áp DC ngõ ra trên tụ C3 được ổn định và định trước theo mức áp Vz của diode zener. Dùng PSpice cho phân tích mạch trên, tathấy đường biểu diễn xem trên chân 3 của ic 555 đã nói lên đúng nguyên lý hoạt động của mạch, đúng theo những gì tađã biết. Nhìn vào đường biểu diễn lấy trên chân số 3 của ic 555, Ta có thể nói được diễn tiến của mạch theo trục thời gian t, nói một cách định lượng và chính xác, Vì vậy dân điện tử nhà nghề rất thích dùng PSpice để tìm hiểu các mạch điện lạ, trước khi có ý định bỏ tiền bỏ công ra mua các linh kiện về để lắp ráp các loại mạch điện này. Bài tập hướng dẫn thực hành mô phỏng Bài 1: Mạch khuếch đại đơn
100 Hãy thiết kế mạch điện trên, sau đó thiết lập các thông số V1 và V2 như sau: Chọn nguồn sơ cấp V1: Start value: 0V End value: 1V Increment: 0.01V Chọn nguồn thứ cấp V2: Start value: 0V End value: 5V Increment: 0.01V Thiết lập Simulation settings như sau
101 Nhấn Play để mô phỏng mạch điện. Dạng sóng có được sau khi mô phỏng như sau (Hình 5.24):
102 Từ menu Trace-> Add trace, nhập vào khung Trace Expression phương trình đường tải như sau: (5V-V_V2)/50 với tải có giá trị 50Ω Kết quả mô phỏng như sau Bài 2: Mạch khuếch đại công suất Thiết kế mạch điện như trên, sau đó thiết lập Simulation settings như sau
103 Dạng sóng có được sau khi mô phỏng như sau (Hình 5.28):
104 Bài 3: Mạch dao động Thiết kế mạch điện dao động như trên, sau đó thiết lập thông số Mô phỏng như sau (Hình 5.30): Nhấn OK để lưu thiết lập. nhấn Play để chạy mô phỏng, cửa sổ mô phỏng hiện ra như sau
105 Nhấp chuột vào Plot menu chọn thẻ Add Plot to Window
106 Màn hình xuất hiện như sau Nhấp chọn vào phần hiển thị sóng phía dưới, sau đó nhấn chuột vào Trace menu chọn thẻ Add Trace
107 Hộp thoại Add Trace hiện ra, ta chọn V(OUT1) để hiển thị Kết quả hiển thị như sau
108 Sau đó ta chọn khung hiển thị sóng phía trên, làm lại các thao tác ở trên, nhưng phần Add Trace ta chọn V(OUT2). Cuối cùng ta có kết quả mô phỏng cho mạch như sau: Bài tập 4: Mạch ứng dụng IC tương tự - Thiết kế mạch diện dùng Ic LM471 để mô phỏng dạng sóng vào ra theo sơ đồ mạch sau đây Sau đó thiết lập Simulation như sau
109 Sau đó nhấn Play để mô phỏng. Kết quả của mô phỏng như sau
110 Bài tập 5: Mạch ứng dụng IC số - Thực hiện mô phỏng một mạch giải mã 3 sang 8 như sau (Hình 5.41): - Thiết lập simulation settings như sau Kết quả mô phỏng như sau
111 Yêu cầu đánh giá: Lắp mạch đúng theo yêu cầu Sự dụng được phân mềm để khảo sát mạch Tỉ mỉ , cẩn thận, gọn gàng.
112 BÀI 2 KỸ THUẬT HÀN IC Mã bài: MĐ 21-2 Giới thiệu Một mối hàn đạt yêu cầu kỹ thuật nếu được tiếp xúc tốt về điện,bền chắc về cơ, nhỏ gọn về kích thước, tròn láng về mặt hình thức. Các mối hàn phải thao tác đúng kỹ thuật và mỹ thuật. Để đạt được các yêu cầu về mặt kỹ thuật ta phải tuân thủ các quy trình như: cách sử dụng mỏ hàn, các quy trình hàn, Mục tiêu: Hàn đạt tiêu chuẩn kỹ thuật Tháo các mối hàn an toàn cho mạch điện và linh kiện Làm sạch các mối hàn đạt tiêu chuẩn kỹ thuật Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp 1. Giới thiệu dụng cụ hàn và tháo hàn 1.1 Mỏ hàn vi mạch Hình 2.1: Mỏ hàn vi mạch 1.2 Máy khò để tháo chân linh kiện Hình 2.2: Máy khò
113 Cấu tạo máy khò: từ 2 bộ phận có quan hệ hữu cơ : Bộ sinh nhiệt: có nhiệm vụ tạo ra sức nóng phù hợp để làm chảy thiếc giúp tách và gắn linh kiện trên main máy an toàn. Nếu chỉ có bộ sinh nhiệt hoạt động thì chính nó sẽ nhanh chóng bị hỏng. Bộ sinh gió: có nhiệm vụ cung cấp áp lực thích hợp để đẩy nhiệt vào gầm linh kiện để thời gian lấy linh kiện ra sẽ ngắn và thuận lợi. Nếu kết hợp tốt giữa nhiệt và gió sẽ đảm bảo cho việc gỡ và hàn linh kiện an toàn cho cả chính linh kiện và mạch in giảm thiểu tối đa sự cố và giá thành sửa chữa máy. Giữa nhiệt và gió là mối quan hệ nghịch nhưng hữu cơ: Nếu cùng chỉ số nhiệt, khi gió tăng thì nhiệt giảm, và ngược lại khi gió giảm thì nhiệt tăng. Để giảm thời gian IC giữ nhiệt, người thợ còn dùng hỗn hợp nhựa thông lỏng như một chất xúc tác vừa làm sạch mối hàn vừa đẩy nhiệt “cộng hưởng” nhanh vào chì. Như vậy muốn khò thành công một IC ta phải có đủ 3 thứ : Gió, nhiệt, và nhựa thông lỏng Việc chỉnh nhiệt và gió là tuỳ thuộc vào thể tích IC ( chú ý đến diện tích bề mặt) và thông thường linh kiên có diện tích bề mặt càng rộng thì đưa nhiệt vào sâu càng khó khăn-nhiệt nhiều thì dễ chết IC; gió nhiều thì tuy có thể đưa nhiệt sâu hơn nhưng phải bắt IC ngậm nhiệt lâu. Nếu quá nhiều gió sẽ làm “rung” linh kiện, chân linh kiện sẽ bị lệch định vị, thậm chí còn làm “bay” cả linh kiện Đường kính đầu khò quyết định lượng nhiệt và gió. Tùy thuộc kích cỡ linh kiện lớn hay nhỏ mà ta chọn đường kính đầu khò cho thích hợp, tránh quá to hoặc quá nhỏ: Nếu cùng một lượng nhiệt và gió, đầu khò có đường kính nhỏ thì đẩy nhiệt sâu hơn, tập trung nhiệt gọn hơn, đỡ tản nhiệt hơn đầu to, nhưng lượng nhiệt ra ít hơn, thời gian khò lâu hơn. Còn đầu to thì cho ra lượng nhiệt lớn nhưng lực đẩy nhiệt nhẹ hơn, và đặc biệt nhiệt bị tản làm ảnh hưởng sang các linh kiện lận cận nhiều hơn. 2. Phương pháp hàn và tháo hàn Mục tiêu: + Biết cách tháo và tái tạo chân IC + Hàn được đúng kỹ thuật 2.1 Kỹ thuật tháo hàn Giai đoạn này ai cũng cố không để nhiệt ảnh hưởng nhiều đến IC, giữ IC không bị chết. Do vậy tạo tâm lý căng thẳng dẫn đến sai lầm là sợ khò lâu; sợ tăng nhiệt dẫn đến chì bị chưa bị chảy có thể làm đứt chân IC và mạch in. Để tránh những sự cố đáng tiếc như trên, ta phải đưa ra các quy ước sau đây: Phải giữ bằng được sự toàn vẹn của chân IC và mạch in bằng cách phải định đủ mức nhiệt và gió, khò phải đủ cảm nhận là chì đã chảy hết
114 Gầm của IC phải thông thoáng, muốn vậy phải vệ sinh sạch xung quanh và tạo “hành lang” cho nhựa thông thuận lợi chảy vào . Nhựa thông lỏng phải ngấm sâu vào gầm IC , muốn vậy dung dịch nhựa thông phải đủ “loãng”- Đây chính là nguy cơ thường gặp đối với nhiều kỹ thuật viên ít kinh nghiệm. Khi khò lấy linh kiện chúng ta thường phạm phải sai lầm để nhiệt thẩm thấu qua thân IC rồi mới xuống main. Nếu chờ để chì chảy thì linh kiện trong IC đã phải chịu quá nhiệt quá lâu làm chúng biến tính trước khi ta gắp ra. Để khắc phục nhược điểm này, ta làm như sau: Dùng nhựa thông lỏng quét vừa đủ quanh IC , nhớ là không quét lên bề mặt và làm loang sang các linh kiện lân cận. chỉnh gió đủ mạnh đưa nhựa thông và nhiệt vào gầm IC- Chú ý là phải khò vát nghiêng đều xung quanh IC để dung dịch nhựa thông dẫn nhiệt sâu vào trong. Khi cảm nhận chì đã nóng già thì chuyển “mỏ” khò thẳng góc 90◦ lên trên, khò tròn đều quanh IC trước (thường “lõi” của nó nằm ở chính giữa), thu dần vòng khò cho nhiệt tản đều trên bề mặt chúng để tác dụng lên những mối chì nằm ở trung tâm IC cho đến khi nhựa thông sôi đùn IC trồi lên , dùng “nỉa” nhấc linh kiện ra Kỹ năng này đặc biệt quan trọng vì IC thường bị hỏng là do “già” nhiệt vùng trung tâm trong giai đoạn khò lấy ra. Tất nhiên nếu “non” nhiệt thì chì chưa chảy hết - khi nhấc IC nó sẽ kéo cả mạch in lên. Các bước thực hiện như sau Bạn bật máy hàn lên, với máy hàn loại 952 -A ở hình 2.2 Nhiệt độ ở vịtrí 50% vòng xoay (nhiệt độ là triết áp HEATER) Chỉnh gió ở vịtrí 30% vòng xoay (gió là triết áp AIR) Với một máy hàn bất kỳ bạn chỉnh và thửmức nhiệt như sau: Để đầu khò cách tờ giấy trắng 3cm, đưa đầu khò lướt qua tờ giấy thấy tờgiấy xám đi là được Hình 2.3: Máy hàn 952-A Trải một chiếc khăn mặt lên mặt bàn rồi đặt vỉ máy lên, hoặc có thể
115 dùng giá đỡ giữ cố định vỉ máy. Bôi đều một chút mỡ hàn lên trên lưng IC. Để đầu mỏ hàn khò cách lưng IC khoảng 2 đến 3cm và thổi đều gió trên lưng IC. - Thời gian khò từ 40 đến 50 giây là bạn nhấc được IC ra, không nên tháo ra quá nhanh hay quá chậm. - Trước khi tháo bạn cần nhớ chiều gắn IC để khi thay thế không bị lắp ngược. ● Sau khi tháo IC ra ngoài, bạn dùng mỏ hàn kim gạt cho sạch thiếc còn thừa ởchân IC trên vỉ máy, sau đó dùng nước rửa mạch in rửa sạch.
116 2.2 Kỹ thuật hàn Trước tiên làm vệ sinh thật sạch các mối chân trên main, quét vừa đủ một lớp nhựa thông mỏng lên đó. Xin nhắc lại: Nhựa thông chỉ vừa đủ tạo một lớp màng mỏng trên mặt main. Nếu quá nhiều , nhựa thông sôi sẽ “đội” linh kiện lên làm sai định vị. Chỉnh nhiệt và gió vừa đủ → khò ủ nhiệt tại vị trí gắn IC. Sau đó ta chỉnh gió yếu hơn (để sức gió không đủ lực làm sai định vị). Nếu điều kiên cho phép, lật bụng IC khò ủ nhiệt tiếp vào các vị trí vừa làm chân cho nóng già→ đặt IC đúng vị trí (nếu có thể ta dùng dùi giữ định vị) và quay dần đều mỏ khò từ cạnh ngoài vào giữa mặt linh kiện. Nên nhớ là tất cả các chất bán dẫn hiện nay chỉ có thể chịu được nhiệt độ khuyến cáo (tối đa cho phép) trong thời gian ngắn (có tài liệu nói nếu để nhiệt cao hơn nhiệt độ khuyến cáo 10 % thì tuổi thọ và thông số của linh kiện giảm hơn 30%). Chính vì vậy cho dù nhiệt độ chưa tới hạn làm biến chất bán dẫn nhưng nếu ta khò nhiều lần và khò lâu thì linh kiện vẫn bị chết. Trong trường hợp bất khả kháng (do lệch định vị, nhầm chiều chân ) ta nên khò lấy chúng ra ngay trước khi chúng kịp nguội. Tóm lại khi dùng máy khò ta phải lưu ý: Nhiệt độ làm chảy chì phụ thuộc vào thể tích của linh kiện, linh kiện càng rộng và dày thì nhiệt độ khò càng lớn-nhưng nếu lớn quá sẽ làm chết linh kiện. Gió là phương tiện đẩy nhiệt tác động vào chân linh kiện bên trong gầm, để tạo thuận lợi cho chúng dễ đưa sâu, ta phải tạo cho xung quanh chúng thông thoáng nhất là các linh kiện có diện tích lớn. Gió càng lớn thì càng đưa nhiệt vào sâu nhưng càng làm giảm nhiệt độ, và dễ làm các linh kiện lân cận bị ảnh hưởng. Do vậy luôn phải rèn luyện cách điều phối nhiệt-gió sao cho hài hoà. Nhựa thông vừa là chất làm sạch vừa là chất xúc tác giúp nhiệt “cộng hưởng” thẩm thấu sâu vào gầm linh kiện, nên có 2 lọ nhựa thông với tỷ lệ loăng khác nhau. Khi lấy linh kiện th́ phải quét nhiều hơn khi gắn linh kiện, tránh cho linh kiện bị “đội” do nhựa thông sôi đùn lên, nếu là IC thì nên dùng loại pha loãng để chung dễ thẩm thấu sâu. Các bước thực hiện a. Cách tháo và tái tạo chân IC Bạn có thể thay IC mới, cũng có thể thay IC cũ tháo từ máy khác ra. - Nếu là IC mới, khi ta mua thì chân IC đã được tạo sẵn. - Nếu là IC cũ, ta cần phải tạo lại chân cho IC
117 Cách tạo lại chân cho IC cũ: + Trong nhiều trường hợp ta phải hàn lại IC cũ vào máy như khi: - Tháo IC ra và hàn lại trong trường hợp IC bong mối hàn - Thay thử IC từ máy khác sang trước khi quyết định thay IC mới - Tháo IC ra khỏi vỉ mạch để cô lập khi máy bị chập nguồn V.BAT v v => Trong các trường hợp trên ta cần tạo lại chân cho IC. + Để tạo chân ta cần chuẩn bị các tấm làm chân như sau: - Tìm một ô đúng với chân của IC bạn đang làm. - Gạt sạch thiếc trên IC cũ, sau đó rửa sạch sẽ. - Đặt IC vào đúng vị trí của IC đó trên tấm sắt.
118 Ta đặt IC sao cho chân IC đúng vào vị trí của các lỗ trên tấm sắt, khi đặt IC lên tấm sắt, bạn nên bôi một chút mỡ để tạo độ dính. - Khi đã đặt chuẩn bạn dùng băng dính để dán cố định IC lại. - Cho thiếc nước (ở thể dẻo, không được quá lỏng và không quá khô) vào trên bề mặt tấm sắt và miết mạnh tay để cho thiếc lọt đều vào tất cả các lỗ của tấm sắt, sau đó gạt hết thiếc còn dư trên bề mặt tấm sắt. - Chỉnh lại nhiệt độ cho mỏ hàn thấp hơn lúc tháo IC (để ở khoảng 35% mức điều chỉnh) - Khò vào chân IC trên tấm sắt cho đến khi thiếc nóng chảy và chuyển mầu sáng óng ánh là được.
119 - Đợi sau 1 phút cho IC nguội rồi gỡ IC ra khỏi tấm sắt - Kiểm tra lại, tất cảcác chân IC phải có thiếc và đều nhau là được. b. Cách hàn IC vào máy - Sau khi làm sạch chân IC trên vỉ máy, bạn láng một lượt thiếc mỏng vào chân IC trên mạch in, chú ý láng đều thiếc, sau đó rửa sạch bằng nước rửa mạch và bôi đều một chút mỡ để tạo độ dính
120 Đặt IC vào vịtrí, chú ý đặt đúng chiều - Chỉnh IC dựa vào đánh dấu ở hai góc như hình dưới. - Chỉnh nhiệt độmáy hàn ở 50% (như lúc tháo ra) - Khò đều trên lưng IC, sau khoảng 30 giây thì dùng Panh ấn nhẹ trên lưng IC để tất cả các mối hàn đều tiếp xúc 2.3 Các điểm cần lưu ý Trước khi thao tác phải suy luận xem nhiệt tại điểm khò sẽ tác động tới các vùng linh kiện nào để che chắn chúng lại, nhất là các linh kiện bằng nhựa và nhỏ. Các linh kiện dễ bị nhiệt làm chết hoặc biến tính theo thứ tự là : Tụ điện, nhất là tụ một chiều; điốt; IC; bóng bán dẫn; điện trở Đây là vấn đề rộng đòi hỏi kỹ thuật viên phải luôn rèn luyện kỹ năng, tích lũy kinh nghiệm - Bởi chính nhiệt là 1 trong những kẻ thù nguy hiểm nhất của phần cứng, để chúng tiếp cận với nhiệt độ lớn là việc “vạn bất đắc dĩ”, bởi vậy kỹ năng càng điều luyện càng tốt ! 3. Phương pháp xử lý vi mạch in sau khi hàn Mục tiêu: + Biết kỹ thuật xử lý mạch in sau khi hàn + Biết khắc phục các lỗi sau khi hàn sai 3.1 Các yêu cầu về mạch, linh kiện sau hàn đối với vi mạch + Yêu cầu đối với mạch in: Sơn phủ hay lấp phủ bảo vệ là dùng một lớp vật chất không dẫn điện để che phủ phần linh kiện cùng PCB để bảo vệ các mạch điện tử chống lại các tác động ô nhiễm, hơi muối (từ nước biển), độ ẩm không khí, nấm, bụi và ăn mòn do môi trường khắc nghiệt hay cực kỳ khắc nghiệt gây ra. Sơn phủ hay lấp phủ thường được dùng cho các mạch điện tử ngoài trời
121 nơi mà nhiệt độ và độ ẩm là phổ biến. Lớp bảo vệ này cũng ngăn chặn các thiết hại do va đập từ vận chuyển, lắp đặt và giảm thiểu ứng suất do nhiệt và do các lực tác động. Nó cũng giúp kéo dài tuổi thọ sản phẩm. Đồng thời giúp gia tăng độ bền điện môi giữa các dây dẫn cho phép thiết kế mạch nhỏ gọn hơn cũng như giúp chống lại tác động của sự mài mòn và các loại dung môi + Qui trình sơn/lấp phủ bảo vệ Trước khi sơn/lấp phủ bảo vệ PCB, PCB phải được làm sạch và khử ẩm trong vòng 8 giờ. Khử ẩm có thể thực hiện bằng lò sấy liên tục trong khoảng 4 giờ ở nhiệt độ từ 88 oC đến 98oC. Phương pháp sơn/lấp phủ bảo vệ bao gồm phun sơn, dùng chổi quét sơn hoặc nhúng chìm. Với paraxylene thì dùng phương pháp bay hơi lắng đọng hóa học. Các bước của phun sơn/lấp bảo vệ được liệt kê dưới đây a. Làm sạch PCB b.Che đậy các vùng không cần sơn như chân, trạm kết nối bằng các mặt nạ hoặc các thứ che đậy khác c. Phun sơn bảo vệ vào PCB vào cả hai mặt và các cạnh bên của nó d. Làm khô bằng lò sấy tùy theo loại sơn e. Tháo các mặt nạ và các thứ che đậy khác f. Chuyển PCB đi kiểm tra để khẳng định nó vẫn còn tốt sau khi sơn/lấp. lưu ý : Chức năng hoạt động của PCB không bị ảnh hưởng bởi qui trình sơn/lấp phủ 3.2 Phương pháp xử lý mạch in sau khi hàn b. Xử lý linh kiện sau khi hàn vi mạch + Sau khi hàn xong PCB muốn sử dụng được phải cắt bỏ bớt phần thừa dôi dư ra của chân linh kiện bởi vì muốn hàn tốt chân linh kiện phải có đủ độ dài
122 cần thiết để chống hiện tượng trồi ngược bởi vậy khi hàn xong chân thừa linh kiện vẫn khá dài và gây nguy cơ chập mạch không mong muốn nên buộc phải cắt ngắn, một hiện tượng xảy ra khi cắt chân thừa linh kiện là gây ứng lực lên chân linh kiện làm nứt mối hàn và quá trình oxi-hóa sẽ phát triển từ vết nứt này làm giảm tuổi thọ mối hàn, biện pháp khắc phục là quan sát bằng mắt, tìm các vết nứt hoặc có dấu hiệu nứt để hàn tay bổ sung , công đoạn này được gọi là cắt chân sửa lỗi c. Một số các lổi thường ghặp Trên thực tế có nhiều lỗi xảy ra cần hàn tay để sửa lỗi, xin giới thiệu 8 lỗi cơ bản nhất Thiếu thiếc hàn trong lỗ Dư thừa thiếc hàn Thiếu thiếc hàn Thiếc đóng băng
123 Chập chân, bắt cầu, ngắn Không hàn Bi thiếc hà Yêu cầu đánh giá Biết cách hàn và tháo linh kiện Xử lý được vi mạch sau khi hàn Khắc phục được lỗi .
124 BÀI 3 MẠCH ĐIỆN TỬ NÂNG CAO Mã bài:MĐ 21-3 Giới thiệu: Lúc đầu các bộ khuếch đại thuật toán được thiết kế nhằm mục đích thực hiện các phép toán: Cộng, trừ, tích phân, vi phân trong các máy tính tương tự. Tuy nhiên, ngày nay các linh kiện này còn có thêm nhiều ứng dụng khác, được dùng làm linh kiện chủ yếu trong các mạch khuếch đại, ổn áp, dao động, mạch đo lường Ngoài phần lý thuyết để tiếp thu tốt kiến thức còn phải kết hợp với phần thực hành để tạo khả năng ứng dụng thực tế cho học viên Mục tiêu: -Lắp ráp đúng kỹ thuật các mạch điện tử -Sử dụng thành thạo các loại máy đo thông dụng để đo kiểm, sửa chữa các mạch điện tử đúng yêu cầu kỹ thuật. - Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp 1. Nguồn ổn áp kỹ thuật cao Mục tiêu: Hiểu được nguyên lý mạch nguồn ổn áp kiểu xung dùng transistro hay IC Biết cách kiểm tra và sữa chữa nguồn ổn áp dạng xung 1.1 Mạch nguồn ổn áp kiểu xung dùng transitor a. Nguyên lý điều chế độ rộng xung Đây là phương pháp tiên tiến, hiệu quả nhất vì: - Vừa điều chỉnh được điện áp ra, vừa điều chỉnh được tần số. - Điện áp ra gần với hình sin. - Có thể dùng chỉnh lưu không điều khiển ở đầu vào nghịch lưu làm tăng hiệu quả của sơ đồ. Nội dung của phương pháp biến điệu bề rộng xung là so sánh một sóng sin chuẩn, có tần số bằng tần số của điện áp ra nghịch lưu mong muốn, với một điện áp răng cưa tần số cao, cỡ 2 ÷ 10 kHz. Phương pháp biến điệu bề rộng xung có nhiều dạng, trong đó có hai dạng đơn giản là: biến điệu bề rộng xung ra một cực tính và hai cực tính. Theo dạng áp ra một cực tính, trong những khoảng điện áp sin chuẩn cao hơn điện áp răng cưa van được mở để đưa điện áp ra tải, trong những khoảng điện áp sin chuẩn thấp hơn điện áp răng cưa van khoá lại để điện áp ra tải bằng không. Điện áp ra sẽ được tạo thành riêng cho nửa chu kỳ dương và nửa chu kỳ âm. Theo dạng áp ra hai cực tính điện áp ra sẽ là +E khi sin chuẩn cao hơn xung răng cưa và là -E khi sin chuẩn thấp hơn. Hình 5.12 mô tả nguyên lý hoạt động PWM cho hai trường hợp trên.
125 Phương pháp biến điệu bề rộng xung PWM. (a) Một cực tính; (b) Hai cực tính. Uc,m U r,m t 0 T/2 T +E t 0 -E (a) Uc,m Ur,m t 0 T/2 T -Uc,m +E t 0 -E (b) Như vậy điện áp ra sẽ gồm dãy xung có độ rộng thay đổi với chu kỳ lặp lại bằng chu kỳ của sóng răng cưa. Dạng áp như vậy chứa thành phần sóng hài bậc nhất với tần số của sóng chủ đạo, biên độ phụ thuộc hệ số biến điệu  , trong đó: U  r,m , Uc,m Ur,m: biên độ của sóng sin chủ đạo, Uc,m: biên độ sóng răng cưa. Để đảm bảo điện áp ra có chứa ít nhất thành phần sóng hài bậc cao, sơ đồ phải làm việc trong chế độ tuyến tính, nghĩa là phải đảm bảo 0  1 .
126 Điện áp ra sẽ chứa các thành phần sóng bậc cao với tần số bằng các bội số của tần số xung răng cưa. Do tần số xung răng cưa rất cao so với tần số sin chuẩn nên rất dễ dàng loại bỏ được các sóng hài bậc cao này. Đây là ưu điểm cơ bản của phương pháp biến điệu bề rộng xung. Nhược điểm của phương pháp này là các van phải làm việc với tần số đóng cắt cao nên tổn hao công suất do đóng cắt lớn, hệ thống điều khiển cũng phức tạp hơn. Đối với hai van trên cùng một nhánh cầu tín hiệu điều khiển giữa các lần khoá một van trên mở một van dưới và ngược lại phải có một thời gian trễ tối thiểu nhằm đảm bảo van đã khoá lại chắc chắn trước khi van kia mở ra. Nếu không sẽ xuất hiện dòng đâm xuyên làm tăng tổn thất trên sơ đồ, thậm chí có thể phá hỏng các van. Hình 5.13 mô tả sự xuất hiện dòng đâm xuyên và yêu cầu đối với tín hiệu điều khiển. Thời gian trễ giữa tín hiệu mở V1 và V4 phải ít nhất bằng thời gian khoá của van. Đối với IGBT giá trị tiêu biểu  1,5  2 S . id V1 D1 V1 t i Zt    E n C V4 t D4 V4 (b) (a) b. Nguồn xung kiểu: Boot Kiểu dạng nguồn xung này cho điện áp đầu ra lớn hơn điện áp đầu vào : Vin < Vout Xét một mạch nguyên lý như sau :
127 Mạch có cấu tạo nguyên lý khá đơn giản. Cũng dùng một nguồn đóng cắt, dùng cuộn cảm và tụ điện. Điện áp đầu ra phụ thuộc vào điều biến độ rộng xung và giá trị cuộn cảm L Khi "Swich On" được đóng lại thì dòng điện trong cuộn cảm được tăng lên rất nhanh, dòng điện sẽ qua cuộn cảm qua van và xuống đất. Dòng điện không qua diode và tụ điện phóng điện cung cấp cho tải. Ở thời điểm này thì tải được cung cấp bởi tụ điện. Chiều của dòng điện như trên hình vẽ Khi "Switch Off" được mở ra thì lúc này ở cuối cuộn dây xuất hiện với 1 điện áp bằng điện áp đầu vào. Điện áp đầu vào cùng với điện áp ở cuộn cảm qua diode cấp cho tải và đồng thời nạp cho tụ điện. Khi đó điện áp đầu ra sẽ lớn hơn điện áp đầu vào, dòng qua tải được cấp bởi điện áp đầu vào. Chiều của dòng điện được đi như hình vẽ! Điện áp ra tải còn phụ thuộc giá trị của cuộn cảm tích lũy năng lượng và điều biến độ rộng xung (điều khiển thời gian on/off). Tần số đóng cắt van là khá cao hàng Khz để triệt nhiễu công suất và tăng công suất đầu ra. Dòng qua van đóng cắt nhỏ hơn dòng đầu ra. Van công suất thường là Transior tốc độ cao, Mosfet hay IGBT Diode là diode xung, công suất Công thức tính các thông số đầu ra của nguồn Boot như sau : Ipk = 2 x Iout,max x (Vout / Vin,min) Tdon = (L x Ipk) / (Vout - Vin) Điện áp đầu ra được tính như sau : Vout = ((Ton / Tdon) + 1) x Vin Với: Ton là thời gian mở của Van Ipk là dòng điện đỉnh Trong nguồn Boot thì điện áp đầu ra lớn hơn so với điện áp đầu vào do đó công suất đầu vào phải lớn hơn so vói công suất đầu ra. Công suất đầu ra phụ
128 thuộc vào cuộn cảm L.Hiệu suất của nguồn Boot cũng khá cao nên được dùng nhiều trong các mạch nâng áp do nó truyền trực tiếp nên công suất của nó rất lớn. Ví dụ như mạch biến đổi từ nguồn 12VDC lên 310VDC chả hạn. Nguồn boost có 2 chế độ: Chế độ không liên tục: Nếu điện cảm của cuộn cảm quá nhỏ, thì trong một chu kỳ đóng cắt, dòng điện sẽ tăng dần nạp năng lượng cho điện cảm rồi giảm dần, phóng năng lượng từ điện cảm sang tải. Vì điện cảm nhỏ nên năng lượng trong điện cảm cũng nhỏ, nên hết một chu kỳ, thì năng lượng trong điện cảm cũng giảm đến 0. Tức là trong một chu kỳ dòng điện sẽ tăng từ 0 đễn max rồi giảm về 0. Chế độ liên tục: Nếu điện cảm rất lớn, thì dòng điện trong 1 chu kỳ điện cảm sẽ không thay đổi nhiều mà chỉ dao động quanh giá trị trung bình.Chế độ liên tục có hiệu suất và chất lượng bộ nguồn tốt hơn nhiều chế độ không liên tục, nhưng đòi hỏi cuộn cảm có giá trị lớn hơn nhiều lần. c. Nguồn xung kiểu: Flyback Đây là kiểu nguồn xung truyền công suất dán tiếp thông qua biến áp. Cho điện áp đầu ra lớn hơn hay nhỏ hơn điện áp đầu vào. Từ một đầu vào có thể cho nhiều điện áp đầu ra Sơ đồ nguyên lý như sau :
129 Mạch có cấu tạo bởi 1 van đóng cắt và 1 biến áp xung. Biến áp dùng để truyền công suất từ đầu vào cho đầu ra. Điện áp đầu ra phụ thuộc vào băm xung PWM và tỉ số truyền của lõi Như chúng ta đã biết chỉ có dòng điện biến thiên mới tạo được ra từ thông và tạo được ra sức điện động cảm ứng trên các cuộn dây trên biến áp. Do đây là điện áp một chiều nên dòng điện không biến thiên theo thời gian do đó ta phải dùng van đóng cắt liên tục để tạo ra được từ thông biến thiên. Khi "Switch on " được đóng thì dòng điện trong cuộn dây sơ cấp tăng dần lên. Cực tính của cuộn dây sơ cấp có chiều như hình vẽ và khi đó bên cuộn dây thứ cấp sinh ra một điện áp có cực tính dương như hình vẽ. Điện áp ở sơ cấp phụ thuộc bởi tỷ số giữa cuộn dây sơ cấp và thứ cấp. Lúc này do diode chặn nên tải được cung cấp bởi tụ C Khi "Switch Off" được mở ra. Cuộn dây sơ cấp mất điện đột ngột lúc đó bên thứ cấp đảo chiều điện áp qua Diode cung cấp cho tải và đồng thời nạp điện cho tụ Trong các mô hình của nguồn xung thì nguồn Flybach được sử dụng nhiều nhất bởi tính linh hoạt của nó, cho phép thiết kế được nhiều nguồn đầu ra với 1 nguồn đầu vào duy nhất kể cả đảo chiều cực tính. Các bộ biến đổi kiểu Flyback được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống sử dụng nguồn pin hoặc acqui, có một nguồn điện áp vào duy nhất để cung cấp cho hệ thống cần nhiều cấp điện áp(+5V,+12V,-12V) với hiệu suất chuyển đổi cao.Đặc điểm quan trọng của bộ biến đổi Flyback là pha(cực tính) của biến áp xung được biểu diễn bởi các dấu chấm trên các cuộn sơ cấp và thứ cấp (trên hình vẽ) Công thức tính toán cho nguồn dùng Flyback Vout=Vin x (n2/n1) x (Ton x f) x (1/(1-(Ton x f))) với : n2 = cuộn dây thứ cấp của biến áp n1 = Cuộn dây sơ cấp biến áp Ton = thời gian mở của Q1 trong 1 chu kì f là tần số băm xung (T=1/f = (Ton + Toff)) Nguồn xung kiểu Flyback hoạt động ở 2 chế độ : Chế độ liên tục (dòng qua thứ cấp luôn > 0) và chế độ gián đoạn (dòng qua thức cấp luôn bằng 0) d. Nguồn xung kiểu: Push-Pull Đây là dạng kiểu nguồn xung được truyền công suất gián tiếp thông qua biến áp, cho điện áp đầu ra nhỏ hơn hay lớn hơn so với điện áp đầu vào. Từ một điện áp đầu vào cũng có thể cho nhiều điện áp đầu ra. Nó được gọi là nguồn đẩy kéo Xét sơ đồ nguyên lý sau : Đối với nguồn xung loại Push-Pull này thì dùng tới 2 van để đóng cắt biến áp xung và mỗi van dẫn trong 1 nửa chu kì. Nguyên tắc cũng gần giống với nguồn flyback