Giáo trình Điện tử nâng cao - Lê Văn Hiền

240 trang hapham 1340

Download

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

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_dien_tu_nang_cao_le_van_hien.pdf

Nội dung text: Giáo trình Điện tử nâng cao - Lê Văn Hiền

BỘ LAO ĐỘNG THƢƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỔNG CỤC DẠY NGHỀ GIÁO TRÌNH Môn học: ĐIỆN TỬ NÂNG CAO NGHỀ: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP 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 đƣợc 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 đƣợc biên soạn theo nội dung chƣơng trình khung đƣợc Bộ Lao động Thƣơng 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 chƣơng trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết và thực hành đƣợc biên soạn gắn với nhu cầu thực tế trong sản xuất đồng thời có tính thực tiển cao. Nội dung giáo trình đƣợc biên soạn với dung lƣợng thời gian đào tạo 120 giờ gồm có: MĐ22-01: Đọc, đo, kiểm tra linh kiện SMD MĐ22-02: Kỹ thuật hàn IC MĐ22-03: Mạch điện tử nâng cao. MĐ22-04: Chế tạo mạch in phức tạp Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng nhƣ 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 ngƣời 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 trƣờng có thề sử dụng cho phù hợp. Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng đƣợc mục tiêu đào tạo nhƣng không tránh đƣợc những khiếm khuyết. Rất mong nhận đƣợc 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 Trƣờng 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 0 LỜI GIỚI THIỆU 2 Bài 1: ĐỌC, ĐO VÀ KIỂM TRA LINH KIỆN 7 1. Linh kiện hàn bề mặt (SMD) 7 1.1 Khái niệm chung 7 1.2 Linh kiện thụ động 7 2. Khai thác sử dụng máy đo chuyên dụng 30 2.1. Sử dụng máy đo VOM ở thang đo dòng 30 2.3 Kết hợp các thiết bị đo lƣờng trong cân chỉnh sửa chữa 42 2.4. Sử dụng các phần mềm chuyên dụng để kiểm tra sửa chữa 73 Bài 2: KỸ THUẬT HÀN IC 112 1. Giới thiệu dụng cụ hàn và tháo hàn 112 1.1 Mỏ hàn vi mạch 112 1.2 Máy khò để tháo chân linh kiện 112 2. Phƣơng pháp hàn và tháo hàn 113 2.1 kỹ thuật tháo hàn 113 2.2 kỹ thuật hàn 116 2.3 Các điểm cần lƣu ý 120 3. Phƣơng pháp xử lý vi mạch in sau khi hàn 120 3.1 Các yêu cầu về mạch, linh kiện sau hàn đối với vi mạch 120 3.2 Phƣơng pháp xử lý mạch in sau khi hàn 121 Bài 3: MẠCH ĐIỆN TỬ NÂNG CAO 124 1. Nguồn ổn áp kỹ thuật cao 124 1.1 Mạch nguồn ổn áp kiểu xung dùng transitor 124 1.2 Mạch nguồn ổn áp kiểu xung dùng IC 124 1.3 Một số loại nguồn ổn áp khác 141 1.4 Kiểm tra, sửa chữa các nguồn ổn áp kỹ thuật cao 147 2. Mạch bảo vệ 151 2.1 Khái niệm chung về mạch bảo vệ 152 2.2 Mạch bảo vệ chống ngắn mạch dùng IC: 152 2.3. Mạch bảo vệ chống quá áp dùng IC 152 2.4. Kiểm tra, sửa chữa các mạch bảo vệ 153
4 3. Mạch ứng dụng dùng IC OP-AMP 156 3.1 Khái niệm chung 157 3.2.Mạch khuếch đại dùng OP- AMP 157 3.3 Mạch dao động dùng OP-AMP 160 3.4. Mạch nguồn một chiều dùng OP-AMP 169 3.5 Kiểm tra, sửa chữa, thay thế IC trong các mạch ứng dụng dùng Opamp 173 4. Một số mạch khuếch đại, lọc chất lƣợng cao dùng IC 178 4.1 Lắp ráp mạch theo sơ đồ 178 4.2 Sửa chữa mạch khuếch đại, mạch lọc dùng IC 181 5. Một số mạch báo động dùng IC và cảm biến 182 5.1 Lắp ráp mạch theo sơ đồ nguyên lý 182 5.2 Sửa chữa mạch báo động dùng IC và cảm biến. 185 Bài 4: CHẾ TẠO MẠCH IN PHỨC TẠP 186 1. Phần mềm chế tạo mạch in 186 1.1 Giới thiệu chung 186 1.2 Vẽ mạch nguyên lý và mạch in 186 1.3 Tạo thƣ viện và xử lý lỗi 195 2. Các bƣớc thực hiện gia công mạch in 206 2.1 Chế bản trên phim 206 2.2 Chuẩn bị mạch in 206 2.3 In mạch in trên tấm mạch in 207 2.4 Ăn mòn mạch in 208 TÀI LIỆU THAM KHẢO 210 PHỤ LỤC 211
5 MÔ ĐUN ĐIỆN TỬ NÂNG CAO Mã số mô đun: MĐ22 Vị trí, tính chất của mô đun Vị trí của mô đun: Mô đun đƣợc bố trí dạy cuối chƣơng trình sau khi học xong các môn chuyên môn nhƣ: 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 tƣơng đƣơng, tra cứu đƣợc một số IC thông dụng. - Phân tích, thiết kế đƣợc một số mạch ứng dụng phức tạp dùng IC + Về kỹ năng: - Lắp ráp, kiểm tra, thay thế đƣợc các linh kiện, mạch điện tử chuyên dụng đúng yêu cầu kỹ thuật - Hàn và tháo đƣợc các mối hàn trong mạch điện, điện tử phức tạp an toàn. - Chế tạo đƣợc các mạch in phức tạp đúng thiết kế và đạt chất lƣợng 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 đƣợc dùng phổ biến trong các mạch điện tử Tuỳ theo yêu cầu sử dụng, những linh kiện này đƣợc chế tạo để sử dụng cho nhiều loại mạch điện tử khác nhau và có những đặc tính kỹ thuật tƣơng ứng với từng loại mạch điện tử. Thí dụ, các mạch trong thiết bị đo lƣờng 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, ngƣời ta có thể chế tạo luôn cả điện trở, tụ điện, vòng dây trong mạch in hoặc vi mạch. Mục tiêu: Phân biệt đƣợc 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 lƣợng 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 đƣợc 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 thƣờng thấy trong mainboard: Điện trở dán, tụ dán, cuộn dây dán, diode dán, Transistor dán, mosfet dán, IC dán Rõ ràng linh kiện thông thƣờng nào thì cũng có linh kiện dán tƣơng 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 lƣng 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 dƣới 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 đƣợc khi hẳn là 10 hay 22 để tránh hiểu nhầm là 100 = 100ohms hay 220 Điện trở nhỏ hơn 10 ohms sẽ đƣợc 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 Trƣờng hợp điện trở dán có 4 chữ số thì 3 chữ số đầu là giá trị thực và chữ số thứ tƣ 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 trƣờng hợp điện trở lớn hơn 1000 ohms thì đƣợc 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 nhƣ 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: Thƣờng đƣợc 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 thƣờng 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 dƣơng của tụ Cách đọc nhƣ sau A475 = 47*105pF= 4.7µF 10V Ta có bảng tra mã điện áp của tụ nhƣ sau Letter :ký tự Voltage: điện áp 1.2.3 Diode SMD Mã diode HP: Thƣờng đƣợc suất hiện theo sơ đồ mã cố định Sơ đồ kiểu mã thông thƣờng 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 tƣơng ứng với ký tự và mã số nhƣ sau Các linh kiện đƣợc 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 thƣờng 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 đƣợc 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 đƣợc liệt kê ở bảng sau 1.2.4 Phụ lục tra linh kiện SMD Đƣợc trình bày ở phần phụ lục Hƣớng dẫn cách sử dụng bảng mã tra SMD Để xác định các thiết bị SMD đặc thù, trƣớc tiên ta xác định kiểu hình dáng SMD và lƣu ý đến mã SMD đƣợc in trên thiết bị. Bây giờ khi đó hãy nhìn vào mã ký tự chữ - số đƣợc 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 đƣa 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 thƣớc của các linh kiện SMD cũng cho chúng ta biết thêm rõ ràng về linh kiện này hơn. Ví dụ nhƣ 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 nhƣ linh kiện của hãng Philip đôi khi có chữ “p” (thỉnh thoảng có chữ “t”) đƣợc 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 trƣờng hợp này. P6A là Jfet còn 6Ap là transistor lƣỡng 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 nhƣ SAC. 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 tƣơng 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 (thƣờng 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 đƣợc 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 đƣợc, hơn nữa có những khu vực tín hiệu chỉ thể hiện dƣới dạng xung, đồng hồ đo volt không thể phát hiện đƣợc ở đó có tồn tại hay không mà chỉ có máy hiện sóng mới thể hiện đƣợc, 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, thƣờng 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 sƣờn 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 nhƣ tần số của máy hiện sóng trƣớc 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 đƣa ra có thể khác nhau. BEAM FIND: Ấn nút này, vệt sáng sẽ xuất hiện ở tâm màn hình không bị ảnh hƣởng của các núm khác, mục đích dùng để định vị tia sáng. Ở đây, chúng tôi hƣớng 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 tƣơng đƣơng 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 đƣợc 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 đƣờng sáng nằm ngang của thành phần DC. GND: Ngõ vào tín hiệu nối mass không hiển thị đƣợc dạng tín hiệu trên màn hình. ĐIỀU CHỈNH KÊNH CH-B (CHANNEL B) Đối với các núm sau, cách điều chỉnh tƣơng 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 trƣờng 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 thƣờng. Ở chế độ này khi mất tín hiệu kích khởi mạch quét ngang ngƣng 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 đƣợc cung cấp từ Jack EXT TRIGGER. + EXT EXTENAL: Bên ngoài. 24. HOLD OFF Sử dụng nút điều chỉnh này trong trƣờng hợp dạng sóng đƣợc tạo thành từ các tín hiệu lặp đi lặp lại và núm TRIGGER LEVEL không đủ để đạt đƣợc dạng sóng ổn định.
33 25. PULL CHOP: Ở chế độ này hai kênh A, B đƣợc 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 đƣợc 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 (vƣợt quá giá trị cho phép) thì tín hiệu hiển thị trên màn hình sẽ biến thành lằn sáng nằm ngang (vì vƣợt 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 đƣợc tính từ đỉnh dƣới 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 hƣớng dẫn trên ta dễ dàng tính đƣợc: 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 đƣợc đặt ở vị trí: 0.5V. Theo hƣớng dẫn trên ta dễ dàng tính đƣợc:
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 Bƣớc 1. Đọc số Time/div. Bƣớc 2. Đếm số ô theo chiều ngang 1 chu kỳ. Bƣớc 3. Chu kỳ của tín hiệu: T = số ô/1T Time/div. T = s f = Hz Bƣớc 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 nhƣ hình dƣới 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 đƣợc đếm sẽ không chính xác, do đó ta phải đếm chu kỳ tƣơng ứng với số ô chẵn, sau đó lấy số chu kỳ chia cho số ô để biết đƣợc “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. PHƢƠNG PHÁP CHUẨN LẠI MÁY HIỆN SÓNG Thực tế máy hiện sóng thƣờng chỉnh sai, kết quả đo bị sai. Trƣớc khi sử dụng ta phải chuẩn lại máy để kết quả đọc đƣợc đạt độ tin cậy cần thiết. * Phƣơng 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 thƣờng đƣợc 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 cƣờng 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 đƣợc 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 đƣợc 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 đƣợc dùng nhƣ là nguồn lấy trigger. - EXT: Tín hiệu Trigger đƣợc 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 trƣớc khi đo. 2.2.3 Trƣớc 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 dƣơng 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 lƣỡng 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 đƣợc nối chung mass, nên chúng
41 có ký hiệu mass giống nhau.  Các nguồn DC thay đổi đƣợc từ 0 tới ? 30V đƣợc nối chung mass, nên chúng có ký hiệu mass giống nhau.  Các nguồn DC và nguồn tín hiệu đều đƣợc đƣa 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 bƣớc thực hiện - Bƣớc 1: điều chỉnh núm chọn dạng song theo yêu cầu - Bƣớc 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) - Bƣớc 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 lƣỡng 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 lƣờng trong cân chỉnh sửa chữa Mục tiêu - Đƣợc thực hành tại xƣởng - Báo cáo thực hành cho giáo viên hƣớng dẫn - Học sinh đƣợc thực hành phần mềm Pspice trên máy tính - Báo cáo kết quả cho giáo viên hƣớng dẫn thực hành Nội dung 2.3.1 Khảo sát bộ lọc nhiễu đƣợc đặt trên nguồn AC
43 Ngày nay trong hầu hết các board nguồn , ngƣờ i ta đều dùng đến cuôṇ lọc L, cấu taọ của bô ̣loc̣ này là cho quấn 2 cuôṇ dây trên cùng môṭ lõi ferit, nhƣ vâỵ khi xuất hiêṇ xung nhiêũ trên 2 cuôṇ dây này , thì nó sẽ tạo ra 2 tƣ̀ trƣờ ng ngƣơc̣ dấu trong lõi ferit nên chúng se ̃ tƣ ̣ triêṭ tiêu nhau , nhƣng vớ i dòng điêṇ daṇ g sine tần số công nghiêp̣ thì nó không có tác duṇ g. Trên đƣờ ng lấy điêṇ AC ngƣờ i ta còn gắn các tu ̣loc̣ C. Ta biết trên đƣờ ng dây lấy điêṇ thƣờ ng có nhiêm̃ nhiều tín hiêụ daṇ g vô tuyến tần số cao , để không cho tín hiêụ này nhiêm̃ vào máy qua đƣờ ng nguồn , ngƣờ i ta cho nó đi tắt qua các tu ̣loc̣ , vì các tụ điện thƣờng cho dung kháng nhỏ với các dòng điêṇ có tần số cao. 2.3.2 Cầu nắn dòng dung 4 diode Để hiểu rõ cách thƣ́ c dòng chảy t rong mac̣ h nắn dòng toàn kỳ dùng 4 diode Ta xem hình ve ̃ sau;
44 Ta thấy: Ở pha dƣơng 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 hiêụ daṇ g 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 D 1 và D2 tắt. Nếu trong mac̣ h không dùng tu ̣loc̣ làm kho chƣ́ a điêṇ , thì dạng sóng ở ngõ ra sẽ nhấp nhô rất lớn. Khi dùng tu,̣ do tính nap̣ dƣ ̣ trƣ̃ và xả dòng lúc mất áp nguồn, nên đô ̣dơṇ sóng giảm thấp. Nhƣ̃ng vấn đề Ta cần biết khi dùng diode nắn dòng Sine taọ ra nguồn daṇ g DC: Lúc mới mở máy, do các tụ chƣa có điện, nên dòng nạp sẽ rất lớn. điều này sẽ làm hƣ hỏng diode D1 do hiện tƣợng quá dòng. Để bảo vệ diode ngƣời 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 ngƣợc quá cao trên didoe D1, điều này sẽ làm hƣ diode D1. Để bảo vệ ngƣời ta hạn áp ngang diode bằng tụ C3.
46 Lƣu ý: Vớ i diode nắn dòng , chân càng to nó dâñ dòng càng lớ n . Mắc các diode cùng loại song song se ̃ tăng mƣ́ c dâñ dòng, mắc các diode cùng loaị nối tiếp se ̃ tăng mƣ́ c chiụ áp nghic̣ h . Diode là linh kiêṇ khi bi ̣chaṃ se ̃ có thể cháy bốc khòi mạnh. Loại diode Silicon, khi hƣ thƣờ ng bi ̣nối tắt nên rất nguy hiểm, nhớ dùng cầu chi cho an toàn , loại diode selenium khi hƣ thƣờng đứt , nhƣng ngày nay ít dùng . Muốn biết đăc̣ tính của các diode nên lên maṇ g gõ tên để tra tìm dƣ̃ liêụ của nhà sản xuất . Nếu diode bi ̣quá dòng nó se ̃ nóng , nhớ gắn thêm lá nhôm làm nguôị . 2.3.3 Vấn đề về tụ hóa
47 Hình chụp cho thấy ngƣời ta tạo kho chứa điện vớn với 3 tụ hóa 470μF cho mắc song song . Nhìn qua board mạch , Ta thấy bên dƣớ i bản mac̣ h in , ở phần giƣ̃a 2 chân của tu ̣cho đứt môṭ lỗ để phòng cháy mac̣ h , bên trên tu ̣có các vết khía để định hƣớng cho vùng nổ bung . Vì trong mạch , nếu tu ̣bi ̣sai cƣc̣ , hay bi ̣quá áp, nó sẽ nóng và phát nổ rất Khi nhìn các tu ̣điêṇ trên mac̣ h, ta luôn có 3 hê ̣thƣ́ c sau: Khi xem tụ C là kho chứa điện, thì lƣợng 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 đƣợc gọi là dung kháng và đƣợc 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 đƣợc tính theo công thức
48 Khi khảo sát tu ̣nhƣ môṭ kho chƣ́ a điêṇ dùng để ổn áp thì lƣơṇ g điêṇ năng Wj chƣ́ a trong tu ̣se ̃ tính theo Joule . Nó tỉ lệ theo binh phƣơng của mƣ́ c áp hiện có trên tụ. Khi khảo sát tu ̣nhƣ môṭ linh kiêṇ cản dòng (dòng điện dạng sin, tần số f), lúc đó dung kháng Xc của tụ tính theo Ohm , dung kháng tỉ lê ̣nghic̣ h vớ i tần số, nghĩa là dòng điện sin có tần số càng cao càng dê ̃ chảy qua tu ̣ Khi khảo sát tu ̣nhƣ môṭ bình chƣ́ a điêṇ 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 điêṇ chảy vào tu.̣ Lƣu ý: Mỗi khi mở máy để kiểm tra mac̣ h , viêc̣ trƣớ c tiên là ta dùng tay sờ vào các tu ̣loc̣ lớ n . Vì tụ là phần tử kho điện nên khi nó hoạt động bình thƣờ ng se ̃ không nóng. Nếu tu ̣bi ̣nóng nó se ̃ nổ . Nguyên do tu ̣nóng là do quá áp, nhƣ máy làm viêc̣ ở mƣ́ c nguồn 110V, mà cắm sai vào nguồn 220V. Nếu khi ráp mac̣ h , Ta hàn sai cực tính của các tụ hóa lớn , dòng rĩ trong tụ sẽ rất lớ n và se ̃ làm tu ̣quá nóng và nó se ̃ nổ tung, có thể gây phỏng nặng. 2.3.4 Nhiệt trở PTC dung để xóa từ dƣ Dòng điện cấp cho cuộn khử từ phải có dạng sin với biên độ giảm dần xuống mức 0. Để có dòng điện này ngƣời 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 đờ i mớ i , ngƣờ i ta dùng hôp̣ remote để điều khiển các hoaṭ đôṇ g của TV, nhấn nút power để tắt mở máy . Nguyên lý của viêc̣ điều khiển bằng remote là dùng tai hồng ngoaị phát ra ma ̃ điều khiển , mỗi phím nhấn se ̃ phát ra một mã điều khiển khác nhau , Tín hiệu này sẽ đƣợc thu nhận trên một bô ̣phâṇ , giớ i thơ ̣ taquen goị là "con mắt", nó sẽ đƣợc xử lý ở IC vi điều khiển và sau cùng sẽ phát ra một tín hiệu có dạng mức volt cao -hoăc̣ -thấp để đƣa đến mạch chấp hành . Tín hiệu này có thể dùng để đóng -hay-mở môṭ relay , làm thay đổi các tiếp điểm của relay.
50 Trên board nguồn này tathấy có 3 hôp̣ relay dùng đị ều khiển hoaṭ đôṇ g của máy. Mạch điện này làm các công việc sau: Relay RL001 đăṭ trên chân C của transistor Q802, nó đóng mở tiếp điểm K1. Khi có tín hiêụ điều khiển ở mƣ́ c volt cao xuất hiê ̣ n trên chấu 4 của bộ chân cắm P3 thì transistor Q802 sẽ dẫn điện, nó sẽ đóng tiếp điểm lá kim K 1 và mở nguồn AC cho máy TV , vâỵ vớ i tín hiêụ có mƣ́ c volt thấp , tasẽ tắt TV. Trong mac̣ h : R809 dùng hạn dòng chân B , R810 dùng tăn g hê ̣số ổn điṇ h nhiêṭ. D815 dùng dập biên điện áp nghịch , phản hồi từ cuộn dây relay khi nó bị ngắt dòng. Tathấy, mƣ́ c volt cao thấp trên chân C của Q 802 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 dâñ điện Relay RL 010 đăṭ trên chân C của transistor Q 809 dùng đóng mở tiếp điểm K3, nó đặt ngang điện trở hạn dòng R800. Tabiết công duṇ g của R800 là điêṇ trở haṇ dòng ngay lúc mớ i mở máy , lúc này nó giữ cho dòng điện không quá lớn để bảo vệ các diode nắn dòng . Tuy nhiên khi máy vào traṇ g thái ổn điṇ h thì sƣ ̣ hiêṇ diêṇ của R 800 sẽ chỉ gây tổn hao điện năng một cách vô ích , chính vì vậy lúc này, ngƣờ i ta se ̃ cho đóng tiếp điểm K 3 để ngắt dòng chảy qua R800. Muốn vâỵ , phải xuất hiện mức áp trễ DC 15V. Mƣ́ c áp nầy se ̃ cấp
51 dòng cho RL010. Trong mac̣ h: D843 dùng làm tăng mức áp nghịch trên chân B của Q809. R865 có công duṇ g haṇ dòng chân B . D842 là diode zener , tạo ngƣng đóng mở cho Q 809. R897 làm tăng độ ổn định nhiệt . R6801 điêṇ trở điṇ h dòng chân E. D802 dùng dập mức áp nghịch của relay. Relay RL002 dùng kiểm soát 2 tiếp điểm thƣờ ng đóng K2A, K2B. Bình thƣờ ng 2 tiếp điểm này đóng , do đó khi K 1 đóng mac̣ h nguồn AC đƣơc̣ cấp điêṇ thì se ̃ có dòng AC chảy qua 2 tiếp điểm này , qua nhiêṭ trở dƣơng PTC D803 để cấp cho cuộn xóa từ dƣ , dĩ nhiên dòng điện này sẽ giảm biên do nhiêṭ trở bi ̣chính dòng điêṇ chảy qua nó làm nó nóng lên. Tuy nhiên phải chờ đến khi xuất hiêṇ mƣ́ c áp cao của tín hiêụ điều khiển trên chấu số 5 của bộ chân cắm P 3 thì transistor Q 803 sẽ dẫn điện , và nó sẽ l àm hở 2 tiếp điểm K2A, K2B và hoàn toàn cắt dòng AC qua cuôṇ xóa tƣ̀ . Trong mac̣ h : R811 dùng hạn dòng chân B , R812 dùng tăng hệ số ổn định nhiệt , D816 dùng dập áp nghịch. Phân tích trên cho thấy, ngƣờ i ta dùng các relay để điề u khiển hoaṭ đôṇ g của board nguồn theo các tín hiệu điều khiển phát ra từ hộp điều khiển remote. Vớ i các transistor dùng trên mac̣ h , tacó thể tra tìm trên mạng để biết các tham số cơ bản của nó. Sau đây là các tham số cơ bả n 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 Môṭ trong các công viêc̣ mà ta phải làm là biết cách tháo linh kiện ra khỏi board và dùng các loaị máy đo để kiểm tra các linh kiêṇ này Ngày nay ngƣời thợ điện tử thƣờng dùng 2 loại máy đo , máy đo kim dạng analog và máy đo hiện số digital. Do mỗi loaị máy đo có những đặc tính
53 khác nhau nên phải phối hợp 2 loại máy đo , tamớ i kiể m soát đƣơc̣ nhiều chủng dạng linh kiện trên mạch. Các linh kiêṇ cơ bản gồm có: ✎Cầu chì: dùng bảo vệ máy , khi trong máy có linh kiêṇ chaṃ taọ ra hiêṇ tƣơṇ g ngắn mac̣ h thì cầu chì se ̃ đƣ́ t để giƣ̃ an toàn cho máy. Kiểm tra cầu chì dùng ohm kế, khi đo kim lên chỉ vac̣ h 0 ohm là tốt. Khi thay cầu chì mớ i nên chú ý đến tri ̣số dòng ghi trên cầu chi,̀ hay ghi trên board mac̣ h in. ✎ Điêṇ trở : dùng để dẫn dòng . Công duṇ g của nó là haṇ dòng , điṇ h dòng hay lấy áp . Điêṇ trở là thành phần gây tiêu hao điện năng , các điện trở lớ n khi hoaṭ đôṇ g thƣờ ng phải nóng. Vớ i môṭ điêṇ trở Ta cần biết 2 tham số , đó là sƣ́ c cản dòng tính bằng ohm và công suất chiụ nóng của nó . Kiểm tra các điện trở bằng ohm kế. Khi điêṇ trở còn gắn trong mac̣ h, ta kiểm tra tri ̣của điêṇ trở vớ i Ohm kế digital , kiểm tra bằng ohm kế kim analog , kết quả đo đƣơc̣ số ohm se ̃ nhỏ nơn tri ̣ghi trên thân điêṇ trở. ✎Nhiêṭ trở PTC (Positive Temperature Compensation): dùng để cấp dòng cho cuộn xóa từ dƣ bám trên màn hình , còn gọi là cuộn Degauss. Khi ở trạng thái nguội nó rất nhỏ Ohm, đo chỉ khoảng vài Ohm, khi bi ̣nung nóng nó sẽ tăng Ohm đến vài trăm KOh m. Ta kiểm tra nhiêṭ trở PTC bằng môṭ Ohm kế. Nếu muốn thấy tri ̣số Ohm của nhiêṭ trở PTC biến đổi theo nhiêṭ , Ta có thể cho nó mắc nối tiếp vớ i môṭ bóng đèn tim , khi mac̣ h đƣơc̣ cấp điêṇ AC , bóng đèn tim sẽ sáng lên rồi mờ d ần, do tri ̣số Ohm của nhiêṭ trở đa ̃ tăng cao . Kinh nghiêṃ nghề: Khi nào Ta lắc nhiêṭ trở nghe có tiếng lac̣ h cac̣ h phát ra là nhiêṭ trở đa ̃ bi ̣lỏng bên trong, thay nhiêṭ trở mớ i.
54 ✎Tụ điện: dùng làm kho chứa điện , dùng để lọc chỉ lấy dòng tín hiệu có tần số cao , cắt dòng điêṇ daṇ g DC , dùng dập biên xung ứng Do cấu taọ 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 tu ̣thấy có Ohm là tu ̣đa ̃ ri ̃ điêṇ phải thay tu ̣khác. ✎Tụ hóa: tụ hóa có trị điện dung lớn , thƣờ ng dùng làm kho chƣ́ a điêṇ để có tác dụng ổn áp đƣờng nguồn DC . Các tụ hóa có trị nhỏ dùng làm cầu liên lac̣ trong vùng tín hiêụ âm tần , cho chỉ cho các tín hiêụ có tần số âm thanh đi qua và cắt dòng điêṇ daṇ g DC . Vớ i cá c tu ̣hóa có cƣc̣ tính , Ta phải gắn tu ̣đúng cƣc̣ âm dƣơng , khi tu ̣hóa bi ̣sai cƣc̣ , nó sẽ tạo ra dòng rĩ rất lớn và làm nóng tụ, nóng quá tụ sẽ nổ tung. Khi nhìn môṭ tu ̣điêṇ , Ta chú ý đến 2 tham số cơ bản , đó là tri ̣điêṇ dung C (Capacitance), và mức chịu áp WV (Working Voltage). Có thể dùng Ohm kế analog loại kim đo ngang các tu ̣hóa để thấy dòng nạp vào tụ , ngay lúc đo kim se ̃ bâc̣ lên cao rồi giảm dần xuống do tu ̣đa ̃ nap̣ đầy. ✎Biến á p nguồn cá ch ly: dùng giảm hay làm tăng mức áp xoay chiều , nó có cuộn sơ cấp bên dùng để lấy điêṇ và cuôṇ thƣ́ cấp bên dùng cho ra điêṇ , 2 cuôṇ sơ cấp và thƣ́ cấp đƣơc̣ cho cách ly , điều này se ̃ giƣ̃ cho board mac̣ h điêṇ nguồn , vốn luôn có dính vớ i đƣờ ng dây AC của nhà đèn không liên thông Ohm tính vớ i phần board tín hiê ̣ u, mục đích việc cách ly board nguồn và board tín hiệu là để tránh bị điện giật đối với ngƣời sử dụng , vì khi sử dụng, ngƣờ i ta thƣờ ng để tay không chaṃ vào các thành phần trong board tín hiêụ 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 cuôṇ sơ cấp 115V và đo Volt AC cho ra trên các cuôṇ thƣ́ cấp . Vớ i các cuôṇ dây, khi đo kiểm tra tathƣờ ng dù ng cách đo Ohm đối chƣ́ ng để biết xem cuôṇ dây có bi ̣chaṃ hay không . Lúc bình thƣờng , ta cho đo Ohm các cuôṇ dây vớ i Ohm kế digital và ghi tri ̣số Ohm lên sơ đồ mac̣ h, nhờ vâỵ khi nghi ̣nó hƣ, đo laị , đƣơc̣ kết quả cho so sánh vớ i trị đã đo , nếu số ohm đo đƣơc̣ nhỏ hơn là biết cuôṇ dây đa ̃ bi ̣chaṃ bên trong , nếu kim chỉ vô cƣc̣ là cuôṇ dây đa ̃ đƣ́ t. Biến áp cách ly trong điều kiêṇ hoaṭ đôṇ g có thể hơi nóng , hoạt nguội là bình thƣờng, không đƣơc̣ quá nóng, nó sẽ gây ra cháy mạch. ✎Relay: dùng từ trƣờng phát ra từ dòng điện cho chảy qua một cuộn dây L để làm thay đổi vi ̣trí của các tiếp điểm lá kim . Khi có môṭ relay trên tay, tacần biết tri ̣số volt cấp cho cuôṇ dây L và khả năng thông dòng của các dòng điện qua các tiếp điểm lá kim K . Ngƣờ i ta dùng relay trong các mac̣ h
55 điêṇ điều khiển có tốc đô ̣châṃ . Để kiểm tra các relay , Ta có thể cấp nguôn DC cho các cuôṇ 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 , đăc̣ tính cơ bản của các diode là khi phân cƣc̣ thuâṇ nó cho dòng chảy qua và khi phân cƣc̣ nghic̣ h nó se ̃ cắt dòng . Ngƣờ i ta có thể dùng diode để nắn dòng , biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng chảy một chiều , khi có môṭ diode nắn dòng trên tay, Ta cần biết dòng làm viêc̣ If của diode và mƣ́ c chiụ áp nghic̣ h BVr của diode. Ta kiểm tra các diode nắ n dòng bằng môṭ Ohm kế . Đo theo chiều thuâṇ kim lên và đo ngƣơc̣ kim không lên là tốt. ✎Transistor: là linh kiện bán dẫn có 3 chân, có rất nhiều công dụng, đăc̣ tính cơ bản của các transistor là tính khuếch đại , nó làm một tín hiêụ nhỏ yến thành một tín hiệu lớn và mạnh hơn . Trong các mac̣ h điều khiển , có thể xem transistor là các khóa điêṇ đóng mở dòng theo mƣ́ c áp trên chân B . Vớ i transistor npn, khi chân B có mƣ́ c volt cao (cao hơn chân E) thì nó dâñ điêṇ , cho dòng điêṇ chảy vào trên chân E chảy ra trên chân C , khi ở mƣ́ c volt thấp thì transistor ngƣng dẫn cắt dòng . Vớ i transistor pnp thì ngƣơc̣ laị , khi mƣ́ c volt trên chân B xuống thấp (thấp hơn chân E) thì nó dẫn điện, dòng chảy vào chân C se ̃ chảy ra trên chân E và khi mƣ́ c volt chân B lên cao , nó sẽ ngƣng dâñ cắt dòng. Ta kiểm tra các transistor bằng Ohm kế daṇ g kim , đo ohm trên 2 diode ở chân B -E và C -E. Transistor là môṭ đề tài rất lớ n , vì sự xu ất hiện của nó đã tạo ra một cuộc cách mạng cực lớn không thể tƣởng tƣợng đƣợc cho ngành điêṇ tƣ̉ nhƣ ngày hôm nay . Khi có dip̣ tase ̃ có chuyên đề nói riêng về vai trò của transistor trong cuôc̣ 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 nƣớc nóng Máy tắm nƣớc 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 đƣợc nhiều ngƣời ƣa thích. Do điều kiện vận hành trong môi trƣờng nƣớc ẩm thấp và do đƣợc sử dụng thƣờng 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 nƣớc nóng. Trƣớc hết Bạn hãy xem một sơ đồ mạch điện máy tắm nƣớc nóng thông dụng: Giải thích sơ đồ nguyên lý: * Trên 2 đƣờng nguồn AC ngƣời 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 đƣờng nguồn AC ra khỏi máy và nhờ vậy giữ an toàn cho ngƣời sử dụng.
56 * Khi sử dụng máy tắm nƣớc 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 đƣợc. * Bạn thấy trên đƣờng nguồn AC, ngƣời ta còn đặt một cầu chì nhiệt. ó làm việc nhƣ sau: Khi dòng qua nó quá lớn, là lƣỡng kim bị làm nóng, nó sẽ co lại và làm hở mạch, khi nguội là lƣỡng kim trở lại dạng cũ nó sẽ lại cho nối mạch. * Khi sử dụng máy tắm nƣớc nóng, Bạn phải nhấn khóa điện Push Switch, lúc này mạch điều khiển kiểm soát cƣờng độ dòng điện chảy qua điện trở nung đặt trong bình nén, mạch dùng TRIAC, sẽ đƣợc cấp nguồn. * Khi Bạn vặn nút chỉnh nóng, một khóa điện trên đó sẽ đƣợc mở, lúc này TRIAC sẽ đƣợc 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 thƣờng đo đƣợc 14.5 Ohm, ngƣời 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 cƣờng độ dòng điện chảy qua điện trở tạo nhiệt trong bình nén và nhƣ vậy sẽ làm thay đổi mức nóng ở dòn phun. Hình chụp cho thấy một sơ đồ mạch đã đƣợc dán bên trong hộp máy, nhờ vậy Bạn dễ dàng có thể dùng Ohm kế để kiểm tra các đƣờng mạch. Ghi nhận: Các thiết bị điện nhƣ máy giặt, máy lạnh, máy tắm nƣớc nóng, lò vi ba Ở các thiết bị đơn giản này, ngƣời ta thƣờng dán bên sau hay bên trong một sơ đồ cho thấy cách nối các đƣờng 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 ngƣời sử dụng.
58 Máy dùng một TRIAC dòng lớn để điều khiển cƣờng 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 đƣờng 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 nƣớc nóng. b. Tìm hiểu Hộp nguồn DC của ngƣời 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 cƣờng độ dòng điện cấp cho tải). Hình chụp cho thấy hộp nguồn ZAOXIN đƣợc 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 đƣợc 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 tƣợng 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 nhƣ 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 đƣờng 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 ngƣợc. 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 nhƣng 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 thƣờng, dòng ra ở mức bình thƣờng (không quá 1A), mức áp trên R12 không quá 0.6V, lúc này Q3 không dẫn điện và Q2 cũng ngƣng dẫn và mạch nguồn hoạt động bình thƣờng. * 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 nhƣ 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 nhƣ 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 thƣờng 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 nhƣ một SCR, nó có tác dụng ngắt nguồn khi tải bị chạm hay bị quá dòng. Trong mạch này, ngƣời 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 vƣợt quá 0.6V sẽ làm nhẩy mạch bảo vệ. Đa số các hƣ hỏng của loại hộp nguồn này là ở con IC LM723 này. Hình này cho thấy ngƣời 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 đƣợc 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 thƣờng 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 đƣờng 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 thƣờng. 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 ngƣng 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 Tƣ̀ các linh kiêṇ điêṇ tƣ̉ tháo ra từ board nguồn trên tacó thể ráp đƣợc rất nhiều kiểu mac̣ h khác nhau . Ở đây ta lấy các linh kiện này ráp một mạch có tính tắt trể . Nghĩa là dùng một khóa điện K 1, đóng mac̣ h và sau môṭ thờ i gian tƣ ̣ điṇ h khóa điêṇ K 1 sẽ tự hở ra . Mạch cũng có nhiều công dụng , nhƣ làm mạch tự tắt đèn ngoài sân , mạch tự tắt TV Nguyên lý làm viêc̣ của mạch nhƣ sau: Dùng biến áp T 001 để giảm áp đƣờng ng uồn AC, mƣ́ c áp lấy ra trên chân S1. S2 là 9.5V, sau khi qua cầu nắn dòng toàn kỳ vớ i 4 diode D1, D2, D3 và D4 tacó dòng điện một chiều dạng xung, dù một tụ hóa lớn C1 làm kho chƣ́ a điêṇ , tacó khoảng 12V DC trên tu ̣này . R1 và Led D5 làm mạch chỉ thị đƣờ ng nguồn DC. Mạch điều khiển dùng 3 transistor: Q1 transistor pnp 2SA1309 dùng cấp dòng cho cuộn dây relay RL 01, relay này đăṭ trên chân C của Q 1, nó đóng mở tiếp điểm lá kim K 1. Khi Q1 dâñ điêṇ , nó sẽ c ấp dòng cho relay để đóng tiếp điểm lá kim K 1. Diode D7
73 dùng dập biên điện áp nghịch , R5 và Led D 6 là mạch chỉ thị trạng thái của relay. Q2, Q3 dùng cấp dòng cho Q 1 theo mac̣ h điṇ h thờ i C 3, R7, R8. Trong mạch: Q3 dùng cấp dòng IB cho Q1, R5 là điện trở định dòng chân E và R 4 dùng hạn dòng chân B cho Q 1. Điêṇ trở R3 dùng tăng độn ổn định nhiệt cho Q3, vớ i R2 là điện trở định dòng chân C cho Q 2. Tụ C2 dùng để lọc nhiễu trên chân B của Q2. Khi ta nhấn nút S1, tụ C3 cho nap̣ đầy mƣ́ c điêṇ nguồn, lúc này Q2, Q3 dâñ điêṇ , Q3 dâñ làm cho Q1 bảo hòa và relay đƣợc cấp dòng nó sẽ đóng tiếp điểm lá kim K1. Lúc này ta bỏ nút nhấn S1 ra, mƣ́ c điêṇ áp dƣơng trên tu ̣C 3 sẽ tiếp tục làm cho các transistor Q 1, Q2, Q3 dâñ điêṇ , tiếp điểm K 1 vâñ ở traṇ g thái đóng. Phải chờ đến khi tụ C 3 xả gần hết điện , lúc này Q 2, Q3 sẽ vào trạng thái tắt, nó làm cho Q3 ngƣng dâñ , relay không đƣơc̣ cấp dòng, nhả tiếp kiểm K1, mạch vào trạng thái tắt. Trong mac̣ h 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 môṭ phần mềm dùng chaỵ mô phỏng các sơ đồ ma ̣ ch điêṇ . Trƣớ c hết Ta haỹ ve ̃ môṭ mac̣ h điêṇ vớ i các ký hiêụ lấy trong các thƣ viêṇ của PSpice, sau khi đăṭ xong các tri ̣số cho các thành phần linh kiêṇ của sơ đồ mạch, Ta se ̃ cho chaỵ trình PSpice để khảo sát: Điều kiêṇ phân cƣc̣ của mac̣ h . Ở đây PSpice sẽ tính điện áp trên các đƣờ ng mac̣ h, tính ra cƣờng 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 cá c mƣ́ c áp hay dòng điêṇ biến đổi trên mac̣ h theo truc̣ thờ i gian, khi Ta cho kích thích mac̣ h vớ i các daṇ g nguồn tín hiêụ có biên đô ̣thay đổi. Cho thấy đáp ƣ́ ng biên đô ̣ của mạch theo trục tần số , khi Ta cho kích thích mạch với các daṇ g nguồn có tần số thay đổi. Sau đây là môṭ thí du ̣cơ bản: 2.4.1 Ví dụ 1: Khảo sát hoạt động của một tầng khuếch đại đơn giản Công viêc̣ se ̃ gồm có các bƣớ c sau: Bƣớ c 1: Vẽ sơ đồ mạch điện với trình Capture CIS. Trƣớc hết hãy kích chuột mở trình Capture CIS của OrCAD dùng vẽ các mạch điện nguyên lý . Sau khi lấy các ký hiêụ có trong các thƣ viêṇ của PSpice, tavẽ xong một sơ đồ mạch điện nhƣ hình sau: Đây là mac̣ h khuếch đaị dùng môṭ t ransistor, vớ i điêṇ trở R 1 cấp áp phân cƣc̣ cho chân B , điêṇ trở R 2 dùng định mức áp cho chân C và cũng là
74 điêṇ trở lấy tín hiêụ ra trên chân C, trên chân E tađăṭ điêṇ trở R3 để định dòng và lấy tín hiệu hồi tiếp nghịch sửa méo. Khi ve ̃ hình này , tất cả các ký hiêụ Ta đều phải lấy trong các thƣ viêṇ của PSpice, vì chỉ trong các thƣ viện này , các ký hiệu linh kiện mới có liêṭ kê các thông số dùng cho công viêc̣ thiết kế mac̣ h . Khi chaỵ PSpice, trình mô phỏng se ̃ lấy các thông số này để tính ra các kết quả . Vâỵ nếu Ta lấy ký hiêụ trong các thƣ viêṇ khác , hay ký hiêụ do Ta tƣ ̣ taọ ra , nó vốn chỉ là một hình vẽ mà thôi, lúc đó trình PSpice se ̃ báo lỗi. Bƣớ c 2: Liên thông vớ i trình PSpice Sau khi đa ̃ ve ̃ xong môṭ sơ đồ mac̣ h điêṇ hơp̣ lê ̣trên trang ve ̃ c ủa 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 mạ ch. Qua các kết quả Ta có thể biết đƣơc̣ traṇ g thái làm viêc̣ của mac̣ h , tƣ̀ đó choṇ tiếp qua các
75 bƣớ c khác. Thao tác vớ i trình PSpice đƣơc̣ thƣc̣ hiêṇ trên thanh công cu ̣nhƣ các hình sau: (1) Kích vào tiêu hình này để liên thông vớ i triǹ h PSpice Ta hãy kích vào tiêu hình này se ̃ bung ra môṭ cƣ̉ a số, ở đây ta sẽ đặt tên tùy ý để PSpice lƣu giữ các kết quả phân tích vào tên này. (2) Đặt tên để cất giữ các kết quả phân tích. Trong ô Name: Ta đăṭ tên tù y choṇ , thí dụ nhƣ: da-hai-nang-ap, đăṭ 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 thƣờ ng chỉ làm có 4 công viêc̣ 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 đô ̣của mac̣ h theo truc̣ thờ i 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 cƣ̉ a 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 truc̣ thờ i gian t 4. Chọn AC Sweep duǹg để xem biên độ thay đổi theo trục tần số f Thông thƣờ ng khi thiết kế môṭ mac̣ h điêṇ , Ta nên làm theo trình tự sau: * Đầu tiên vẽ các thành phần linh kiện của mạch có liên quan đến điều kiêṇ phân cƣc̣ của mac̣ h , trong phân cƣc̣ DC các tu ̣điêṇ xem nhƣ làm hở
77 mạch các cuộn dây xem nhƣ làm ngắn mạch , lúc tìm phân cực DC, Ta không cần chú ý đến vai trò của các tu ̣điêṇ và các cuôṇ cảm. * Tiếp theo Ta cho chaỵ PSpice vớ i kiểu choṇ là Bias Point , kết quả phân tích, Ta se ̃ có mƣ́ c áp trên các đƣờ ng mac̣ h , cƣờ ng đô ̣dòng điêṇ chảy qua các linh kiê ṇ và công suất tổn hao trên các linh kiêṇ của mac̣ h điêṇ . Nếu điều kiêṇ phân cƣc̣ chƣa đúng , Ta sƣ̉ a đổi , nhƣ cho thay đổi tri ̣số của điêṇ trở , thay đổi kiểu mac̣ h cho đến khi lấy đƣơc̣ phân cƣc̣ mớ i chuyển qua các bƣớ c khác. * Khi đa ̃ lấy đúng điều kiêṇ phân cƣc̣ rồi , Ta lấy nguồn tín hiêụ 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 mac̣ h đa ̃ làm viêc̣ tốt vớ i nguồn t ín hiệu mà Ta đƣa vào kích thích mạch, bây giờ Ta chuyển qua khảo sát mac̣ h vớ i nguồn tín hiêụ mà tần số của nó thay đổi để khảo sát mac̣ h làm viêc̣ trong môṭ daỹ tần rôṇ g , Ta chọn kiểu phân tích là AC Sweep. (5) Cho chaỵ PSpice để phân tích mac̣ h Sau khi đa ̃ khai báo xong kiểu phân tích , Ta kích vào tiêu hình này, xem hình trên, để chạy trình PSpice. Nếu môị viêc̣ đều bình thƣờ ng , hơp̣ lê ̣Ta se ̃ có kết quả còn nếu nhƣ mạch có dính lỗi thì trình PSpice sẽ cho hiện ra môṭ văn bản nói rõ mạch đang bị lỗi gì , lúc đó Ta sẽ sửa lỗi và cho phân tích lại. Bƣớ c 3: Xem kết quả và hiêụ chỉnh điều kiêṇ phân cƣc̣ . Để biết mƣ́ c áp có trên các đƣờ ng mac̣ h, Ta kích vào tiêu hình có chƣ̃ V.
78 Kết quả phân tích của PSpice cho thấy , vớ i mƣ́ c áp nguồn nuôi là 9V DC, mƣ́ c áp trên chân C là khoảng 4V, nằm khoảng giƣ̃a mƣ́ c nguồn nuôi là đƣơc̣ , mƣ́ c áp trên chân B là 0.77V là đƣơc̣ , vì rào áp của mố i nối B-E đa ̃ là 0.6V. Nếu Ta muốn giảm mƣ́ c áp trê n chân C xuống môṭ chút, Ta có thể tăng trị của R 2, hay giảm tri ̣của R 1. Ở đây vai trò của R 3 ít có ảnh hƣởng đến trạng thại phân cực của mạch. Chuyển qua xem cƣờ ng đô ̣dòng điêṇ chảy vào ra trên các chân của các linh kiêṇ 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 cô ̣ ng laị . Nếu muốn biết hê ̣số khuếch đaị d òng tĩnh của transistor , Ta lấy dòng IC chia cho dòng I B. Vớ i mac̣ h khuếch đaị làm việc với biên độ tính hiệu nhỏ , dòng làm việc IC của transistor lấy khoảng nửa mili-amp là đƣơc̣ . Dòng IC lấy lớ n đô ̣lơị lớ n nhƣng mƣ́ c tiếng ồn cũng lớn, lấy dòng IC nhỏ , mạch hoạt động rất êm , ít nhiễu ồn nhƣng cho đô ̣ lơị nhỏ.
79 Kết quả phân tích trên cho thấy công suất tổn hao trên các linh kiêṇ . Tƣ̀ 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. Bƣớ c 4: Khảo sát mạch với nguồn tín hiệu dạng Sin có tần số cố định. Sau khi lấy đúng phân cƣc̣ , tachuyển qua khảo sát mac̣ h ở traṇ g thái đôṇ g, lấy các daṇ g nguồn tín hiêụ cho kích thích mac̣ h ở ngõ vào rồi xem sƣ ̣ biến đổi của các thông số trong mac̣ h. Bƣớ c đầu Ta vào kho lấy nguồn VSIN và cho nối tín hiêụ daṇ g Sin này vào chân B của transistor qua tụ liên lạc C 1, tụ C1 bắt cầu cho tín hiêụ đi qua mà không làm sai phân cực hiện có trên chân B của transistor.
80 Ta kích mở cƣ̉ a sổ choṇ kiểu phân tích và khai báo các thông số phân tích: Vớ i nguồn tín hiêụ Sin có tần số là 1KHz, chu kỳ tín hiêụ se ̃ là 1ms, Ta chọn ô Run to time là 4ms nếu Ta muốn xem 4 chu kỳ tín hiêụ hiêṇ trên màn hình, Ta choṇ 10ms nếu Ta muốn cho hiêṇ 10 chu kỳ tiń hiêụ trên màn hình. Ở ô Start saving data after chọn 0, có nghĩa Ta muốn xem kết quả tƣ̀ vị trí khởi đầu , nếu Ta chọn 1ms, trình PSpice sẽ bỏ qua phần 1ms không cho hiêṇ ra trên đồ thi ̣biên-thờ i. Ở ô Maximun Step Size choṇ 0.01ms, ý Ta muốn trong 1ms PSpice se ̃ tính 100 điểm, vâỵ vớ i khai báo 4ms bên trên, trình PSpice sẽ tính 400 điểm để cho vẽ ra đồ thị biên -thờ i. Khai báo này quá ít hình ve ̃ ra se ̃ thô , khai báo này quá nhiều, vƣơṭ khả năng phân tích của PSpice, PSpice se ̃ báo lỗi.
81 Sau khi phân tích xong, trình PSpice cho hiện kết quả trên đồ thị biên-thờ i. Tƣ̀ đồ thi ̣này Ta biết gi:̀ Ta thấy tín hiêụ vào trên chân B và lấy ra trên chân C có tính đảo pha . Khi mƣ́ c volt trên chân B tăng lên thì mƣ́ c volt trên chân C se ̃ giảm xuống và ngƣơc̣ laị. Tín hiệu ngõ vào là dạng Sin, tín hiệu ngõ ra cũng dạng Sin, mạch khuếch đại không làm méo tín hiêụ . Ta lấy biên đô ̣tín hiêụ ngõ ra chia cho biên đô ̣tín hiê ̣ u ngõ vào sé tính đƣơc̣ đô ̣lơị của mac̣ h khuếch đaị. Mạch khuếch đại này cho độ lợi gần 40 lần. Để thấy rõ hơn môṭ lần nƣ̃a ta dán vào đây hình tín hiêụ ngõ vào và ngõ ra.
82 Đây là mac̣ h khuếch đaị làm viêc̣ vớ i tín hiê ̣ u biên nhỏ . Vâỵ nếu ta đƣa biên đô ̣tín hiêụ lớ n vào thì se ̃ xẩy ra chuyêṇ gi?̀ Ta tăng biên đô ̣tín hiêụ tƣ̀ 10mV lên 200mV. Ta xem hình , trong khai báo nguồn: Voffset là 0V, tần số làm viêc̣ Freq là 1KHz và biên đô ̣tín hiêụ Va mp là 200mV.
83 Kết quả phân tích cho thấy, biên đô ̣tín hiêụ ngõ ra đa ̃ bi ̣méo năṇ g . Phần trên và phần dƣới đều bị "cắt ngoṇ ". Nguyên do là mƣ́ c volt ở ngõ ra khi tăng lên không thể vƣơṭ cao hơn mƣ́ c nguồn nuôi (lúc này transistor ở trạng thái ngƣng dâñ ) và khi giảm xuống không đƣợc thấp hơn mức áp chân B (lúc này transistor ở traṇ g thái baõ hòa). Để khảo sát tín hiêụ tacó thể chuyển qua dùng đồ thi ̣phổ tần , dùng phân tích Fourier, tathấy môṭ tín hiệu thuần Sin sẽ chỉ hiện một vạch trên đồ thị phổ tần, vớ i các tín hiêụ phi Sin , phân tích chuổi Fourier se ̃ cho thấy nó là sƣ ̣ kết hơp̣ của nhiều thành phần tín hiêụ Sin có tần số là bôị của tần số cơ bản , lúc đó trên đồ thi ̣phổ tần ngoài môṭ vac̣ h chính còn xuất hiêṇ nhiều vạch phụ khác, tanói đó là các sóng hài của tín hiệu phi Sin. Vâỵ môṭ tín hiêụ thuần Sin sẽ không có hài, môṭ tín hiêụ phi Sin, nhƣ sóng vuông se ̃ phát sinh nhiều sóng hài. Ngƣờ i ta goị tín hiêụ sóng vuông là sóng đa hài.
84 Bƣớ c 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 vớ i tần số tha y đổi . Tavào kho lấy nguồn tín hiêụ VAC , cho mƣ́ c nguồn là 1V để dê ̃ phân tích đồ thi. ̣ Ta xem hình. Cho mở cƣ̉ a sổ choṇ 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 hiêụ 10Hz. Ô End Frequency choṇ 1 Meg, tần số phân tích cao nhất là 1MHz. Trong ô Points /Decade choṇ 101, nghĩa là trong một bƣớc 10, tayêu cầu PSpice tính 101 điểm. Bƣớ c 10 là từ 10Hz đến 100Hz, tƣ̀ 100Hz đến 1KHz Sau khi chaỵ trình PSpice , chúng at có kết quả hiện trên đồ thị biên - tần. ta xem hình Đồ thị cho thấy: Đƣờng cong ngõ ra thẳng đều và ở biên độ 32. Điều này có nghĩa là mạch khuếch đaị cho đô ̣lơṇ 32 lần trong daỹ tần tín hiêụ tƣ̀ 10Hz đến 1MHz.
86 Sau đây tathƣ̉ xem nhƣ̃ng thành phần nào se ̃ ảnh hƣở ng đến đƣờ ng cong biên-tần. * Khở i đầu thêm tu ̣taọ tác duṇ g hồi tiếp nghic̣ h, lấy tín hiêụ ngõ ra trên chân C trả về ngõ vào trên chân B. Tụ C3 có trị là 120pF. Sau khi chaỵ trình PSpice vớ i kiểu phân tích AC Sweep , tacó kết quả nhƣ hình sau:
87 Đƣờng cong cho thấy , ở vùng tần số thấp , tác dụng hồi tiếp nghịch không đáng kế vì tri ̣của tu ̣C 3 nhỏ 120pF, nên đƣờ ng cong biên tần trong vùng này không có thay đổi . Nhƣng khi tần số của nguồn tăng cao thì tác dụng hồi tiếp nghịch đáng kể , biên đô ̣tín hiêụ ở vùng tần số cao bi ̣giảm xuống. Do vâỵ 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 thƣ̉ xem tác duṇ g của các tu ̣liên lac̣ có tri ̣số nhỏ . Tadùng tụ liên lac̣ C1, C2 có trị 1uF Kết quả phân tích cho thấy, khi dùng cá c tu ̣ liên lac̣ nhỏ , tín hiệu ở vùng tần số thấp bị giảm biên. Điều này dê ̃ hiểu, vì dung kháng XC của các tụ điêṇ có sƣ́ c cản dòng lớ n đối vớ i các tín hiêụ có tần số thấp , nó cản mạnh các tín hiệu vào ra mạch khuếc h đaị , nên kết quả biên đô ̣vùng tần thấp bi ̣giảm . Tathƣờ ng nói, nếu dùng các tu ̣liên lac̣ nhỏ se ̃ làm mất tín hiêụ vùng tần thấp.
88 Thƣ̉ xem vai trò của các cuôṇ dây trong các mac̣ h khuếch đaị . Gắn cuôṇ cảm L trên chân C, ta đƣơc̣ gi?̀
89 Ta biết cuôṇ dây có cảm kháng XL tăng theo tần số , tần số càng cao , cảm kháng càng lớn . Kết quả phân tích cho thấy : Vớ i cuôṇ dây đăṭ trên chân C, biên đô ̣tín hiêụ vùng tần cao tăng maṇ h taọ ra đỉnh, do đó cuô ̣n dây này quen goị 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 đôṇ g đa hài là gi?̀ Dao đôṇ g là chỉ loaị mac̣ h điêṇ , khi đƣơc̣ cấp nguồn nó tƣ ̣ phát r a tín hiêụ . Đa hài là ý nói tacó tín hiêụ daṇ g phi Sin, nhƣ sóng tam giác, sóng nhọn, sóng vuông , loại tín hiệu này có nhiều sóng hài (có thể xem các sóng hài trên đồ thi ̣phổ tần của PSpice). Vâỵ , các mạch điện tự tạo ra tín hiệu dạng phi Sin quen goị là mac̣ h dao đôṇ g đa hài.
90 Trong bài này tadùng 2 transistor ráp thành mac̣ h dao đôṇ g đa hài taọ ra tín hiêụ daṇ g xung vuông, các tín hiệu lấy ra trên các chân C. Nguyên lý làm viêc̣ của m ạch nhƣ sau: Bình thƣờng cả 2 transistor đều cho phân cƣc̣ ở traṇ g thái baõ hòa, khi bi ̣kích thích, tƣ̀ ng transistor se ̃ lần lƣơṭ tạm chuyển vào trạng thái ngƣng dẫn , và khi transistor từ ngƣng dẫn trở lại bão hòa thì lại đẩy transistor kia vào traṇ g thái ngƣng dâñ Sau khi dù ng PSpice phân tích mac̣ h, tacó kết quả như hình sau: Khi mƣ́ c áp trên chân B bị ghim ở mức 0.7V thì transistor ở thờ i kỳ baõ hòa, lúc này mức áp trên chân C xuống thấp và khi ch ân B bi ̣tu ̣C đẩy xuống mƣ́ c volt rất âm thì transistor bi ̣đẩy vào ngƣng dâñ , mƣ́ c áp trên chân C tăng lên bằng mƣ́ c nguồn , nhƣng do phải chờ tu ̣nap̣ nên mƣ́ c áp trên chân C lên không thẳng,, điều này làm cho đô ̣dốc lên không thẳng . Lúc này tụ C trên chân B se ̃ xả điêṇ , hình vẽ cho thấy đƣờng cong xả điện , và khi tụ C xả hết điêṇ chuyển qua nap̣ điêṇ , khi lên đến 0.7V thì bi ̣mối B -E ghim áp và transistor laị chuyển vào trạng thái bão hòa Sƣ ̣ nap̣ xả c ủa 2 tụ điện sẽ lần lƣơṭ làm cho 2 transistor lần lƣơṭ ngƣng dâñ rồi baõ hòa và tacó xung vuông trên 2 chân C của 2 transistor. Khi dùng xung để kích thích các cuôṇ cảm L phát ra điêṇ áp ƣ́ ng tacần có xung với bờ lên và bờ xuống phải thẳng. Vâỵ có cách sƣ̉ a đô ̣dốc lên của xung này không?
91 Sƣ̉ a đô ̣dốc lên củ a môṭ xung vuông Qua phân tích, tabiết khi transistor Q 2 chuyển vào ngƣng dâñ , mƣ́ c áp trên chân C của Q 2 sẽ phải tăng lên bằng mức nguồn , nhƣng do tu ̣C 2 phải nạp lại điện nên khiến cho độ dốc lên của xung không thẳng, vâỵ để tránh ảnh hƣở ng của tu ̣C 2 nạp điện làm cho độ dốc lên không thẳng , tacho tu ̣C 2 nạp lại điện qua R 5 và cách ly mức áp trên chân C vớ i tu ̣C 2 qua diode D1, điều này sẽ làm cho độ dốc lên rất thẳng . Ta thấy kết quả qua đồ thi ̣biên -thờ i của PSpice.
92 Kết quả phân tích của PSpice cho thấy ta dùng mạch R 5, D1 đa ̃ taọ đƣơc̣ đô ̣dốc lên đƣơc̣ cải thiêṇ , đô ̣dốc lên rất thẳng. Dùng cuộn cảm để nâng áp Tabiết khi dùng xung vuông cho kích thích cuôṇ dây L , quá trình sẽ cõ 2 giai đoaṇ : (1) Giai đoaṇ bơm dòng vào cuôṇ dây , lúc này cuộn dây L sẽ tạo ra dòng điện ứng có chiều chống lại dòng điện ch ảy vào cuộn dây. Ta nói đây là giai đoaṇ nap̣ điêṇ năng vào cuôṇ dây. Cuôṇ dây se ̃ chƣ́ a điêṇ năng dƣớ i daṇ g môṭ tƣ̀ trƣờ ng. (2) Giai đoaṇ xả điêṇ , khi cắt dòng nap̣ vào cuôṇ dây L , lƣơṇ g điêṇ năng tích chƣ́ a trong cuôṇ dây L se ̃ hoàn trả lại mạch điện dƣới dạng xung ứng, do biên đô ̣mƣ́ c xung ƣ́ ng tùy thuôc̣ vào thờ i gian ngắt mac̣ h dt, thờ i gian ngắt mac̣ h dt càng ngắn , càng nhanh thì biên độ xung ứng sẽ rất cao . Tadùng đăc̣ tính này của cuôṇ dây L để tạo mức volt cao cho mạch nâng áp.
93 Trong mac̣ h, tadùng xung ra trên chân C của Q 2, qua R6, để đóng mở transistor Q 3. Ở đây transistor Q 3 làm việc nhƣ một khóa điện đóng mở nhanh. Khi Q3 bão hòa, nó sẽ bơm dòng vào cuộn cảm L 1. Lúc này cuôṇ dây L ở thờ i kỳ nap̣ điêṇ năng. Mƣ́ c volt trên chân C của Q3 xuống gần bằng 0V. Khi Q3 ngƣng dâñ , nó cắt nhanh dòng chảy qua cuộn dây L , cuôṇ dây sẽ chuyển qua thời kỳ hoàn trả điêṇ năng, nó phát ra điện áp ứng biên cao trên chân C của Q 3. Biên của xung này sẽ cộng thêm với mức áp Vcc của nguồn nuôi, qua diode D2 cho nap̣ điêṇ vào tu ̣loc̣ C 3, trên tu ̣C3 tasẽ lấy đƣợc mức áp DC cao . Trong mac̣ h tadùng điêṇ trở tải R 7 để làm tải , vớ i R 7 tasẽ đaṭ đƣơc̣ sƣ ̣ cân bằng điêṇ năng của mac̣ h. Để hiểu đƣơc̣ mac̣ h làm viêc̣ ra sao , tadùng PSpice để phân tích mạch , kết quả phân tích nhƣ hình sau:
94 Đồ thị trên cho thấy , trong thờ i gian 1ms đầu tiên , điêṇ áp trên tu ̣C 3 đƣơc̣ cho nạp dòng, mƣ́ c áp trên tu ̣C 3 tăng lên đến 110V, sau đó biên đô ̣ giảm dần xuống do sự xả điện qua điện trở tải R7 và mức áp ngõ ra sẽ ổn định do sƣ ̣ cân bằng giƣ̃a qui trình nap̣ và xả. Có cách nào tạo ra một mƣ́ c áp DC ổn đi ṇ h trên tu ̣C 3 không? Mƣ́ c 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 mac̣ h tadùng đƣờ ng hồi tiếp vớ i diode Zener và transistor Q 4 cho tắt xung theo mƣ́ c áp ngõ ra, mạch làm việc nhƣ sau: Khi mƣ́ c áp trên tu ̣C 3 chƣa lên đủ cao thì diode zener D 3 không dâñ điêṇ , transistor Q4 còn ngƣng dẫn , và mạch phát xung đóng mở cấp cho Q 3 vâñ hoaṭ đôṇ g . Khi mƣ́ c áp trên tu ̣ C3 lên cao hơn mƣ́ c 30V thì diode zener D3 sẽ dẫn điện và nó làm bão hòa Q4, Q4 bão hòa sẽ làm tắt mạch dao động và ngƣng cấp xung đóng mở cho Q 3, vâỵ tu ̣C 3 tạm thời không đƣợc bơm điêṇ nƣ̃a. Nhƣng khi mƣ́ c áp trên tụ C 3 giảm xuống do cấp dòng cho tải , lúc này mức áp xuống dƣới mức 30V thì diode zener laị vào traṇ g thái tắt , không dâñ điêṇ nƣ̃a và transistor Q4 lại ngƣng dẫn và mạch dao đôṇ g se ̃ chaỵ laị và lại cấp điện cho tụ C3. Vớ i cách hoạt đôṇ g nhƣ vâỵ , ta thấy mƣ́ c áp trên tu ̣C3 sẽ đƣợc giữ ổn định ở mức 30V. Ta xem đồ thi ̣của PSpice se ̃ thấy , mƣ́ c áp trên tu ̣C3 qua cơ chế lúc nap̣ lúc xả đa ̃ đƣơc̣ giƣ̃ ổn điṇ h ở mƣ́ c 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 điṇ h thờ i 555. Trong phần này ta se ̃ ráp mac̣ h nâng áp dùng ic 555 làm mạch tạo xung đóng mở , và cho nâng áp với cuộn cảm L đặt trê n chân C của một transistor đóng mở nhanh và sau cùng cho ổn áp với mạch hồi tiếp điều khiển cho tác đôṇ g 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 mac̣ h dao đôṇ g vớ i IC 555. Mạch dùng IC 555 ráp thành mạch dao đôṇ g taọ xung. Tần số xung lấy theo tri ̣của R9, R10 và tụ C5. Xung ra trên chân số 3 có bờ lên và bờ xuống rất tốt. Để hiểu nguyên lý vâṇ hành của mac̣ h dao đôṇ g vớ i ic 555, Ta tìm xem laị các bài trƣớ c.
96 Kết quả phân tích cho thấy: * Khi mƣ́ c volt trên chân 2,6 giảm xuống đến mức 1/3 mƣ́ c áp nguồn thì ngõ ra trên chân 3 bâc̣ nhanh lên mƣ́ c áp cao , lúc này chân 7 hở masse và tạo điều kiêṇ cho tu ̣C 5 nạp điện, dòng nạp qua điện trở R 9, R10, và mức áp trên chân 2,6 đang tăng dần lên. * Khi mƣ́ c áp trên chân 2, 6 tăng lên đến mƣ́ c 2/3 mƣ́ c áp nguồn thì ngõ ra trên chân 3 sẽ giảm nhanh xuống mức áp thấp 0V, lúc này chân 7 cho nối masse và tu ̣C5 chuyển qua giai đoaṇ xả điêṇ , dòng xả qua R10 và mức áp trên chân 2/ 6 đang giảm dần xuống. Qui trình trên se ̃ lâp̣ đi lâp̣ laị và trên chân số 3 tasẽ có xung vuông với đô ̣dốc lên xuống rất thẳng và trên chân 2, 6 tacó tín hiệu dạng răng cƣa , Ta xem đồ thi. ̣ Tƣ̀ đồ thi ̣trên , tacó thể nói đƣợc biên độ của tín hiệu , chu kỳ của tín hiêụ và tính ra tần số của tín hiêụ và nói đƣơc̣ daṇ g sóng của tí n hiêụ . Trong thƣc̣ tiển, Ta phải dùng đến máy hiện sóng mớ i có thể thấy đƣơc̣ các tín hiêụ trên mac̣ h điêṇ 2. Dùng cuộn cảm L tạo ra xung ứng biên cao để nâng áp
97 Trong mac̣ h này tadùng xung vuông ra trên chân 3 của ic 555 làm xung đóng mở transis tor Q3. Và cũng giải thích tƣơng tƣ ̣ nhƣ các mac̣ h điêṇ trên , mỗi khi transistor Q3 dâñ điêṇ nó bơm điêṇ năng vào cuôṇ cảm L1 và mỗi khi Q3 ngƣng dâñ , tƣ̀ cuôṇ cảm L 1 sẽ "bung ra" xung ƣ́ ng có biên đô ̣rất cao , tacho nắn xung này vớ i diode D 2 và cho nạp điện vào tụ ổn áp C 3, lúc này trên tu ̣C 3 sẽ có mức áp DC cao . Trong mac̣ h này mƣ́ c áp ngõ ra se ̃ tƣ ̣ cân bằng theo điều kiêṇ tải R7. Sau khi chaỵ trình PSpice tacó kết quả nhƣ đồ thi ̣sau : Ta thấy mƣ́ c áp ngõ ra tƣ ̣ cân bằng ở mƣ́ c khoảng 42V, và mức áp này sẽ thay đổi theo trị của điêṇ trở tải.
98 3. Dùng mạch hồi tiếp để ổn định mức áp DC trên ngõ ra Câu hỏi: Có cách nào định đƣợc trƣớc đƣợc mức áp ngõ ra không ? Và tạo ra mƣ́ c áp ổn điṇ h ít bi ̣ảnh hƣở ng theo tri ̣số của điêṇ trở tải? Câu trả lời: Có. Ta sẽ dùng mạch hồi tiếp, cho tác đôṇ g vào chân số 4 của ic 555 để giữ cho điêṇ áp ngõ ra trên tu ̣C 3 lấy theo tri ̣Vz của diode zener . Nguyên lý điều khiển nhƣ sau: Khi mƣ́ c áp DC trên tu ̣C 3 còn thấp hơn mức áp Vz =30V của diode zener thì D 3 không dâñ điêṇ , vâỵ Q4 tắt và chân 4 của ic 555 cho ở mƣ́ c áp cao và ic 555 sẽ dao động liên tục phát ra xung đóng mở mạch, cuộn dây L sẽ liên tuc̣ bơm điêṇ năng vào tu ̣C3, mƣ́ c volt DC trên tu ̣C3 tăng lên cao. Khi mƣ́ c áp DC trên tu ̣C 3 lên cao quá mƣ́ c 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, cuôṇ dây L ngƣng bơm điêṇ năng vào tuc̣ C3.
99 Do tu ̣C3 liên tuc̣ xả dòng qua điêṇ trở tải, nên mƣ́ c áp DC trên tu ̣C3 sẽ giảm dần xuống, khi mƣ́ c áp trên tu ̣C 3 giảm xuống dƣới mức 30V thì diode zener lại ngƣng 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 nhƣ vậy cuộn dây L1 lại cho bơm điện năng vào tụ C3. Qui trình trên lâp̣ đi lâp̣ laị và giƣ̃ cho mƣ́ c áp DC ngõ ra trên tu ̣C 3 đƣơc̣ ổn điṇ h và điṇ h trƣớ c theo mƣ́ c áp Vz của diode zener. Dùng PSpice cho phân tích mạch trên, tathấy đƣờ ng biểu diêñ xem trên chân 3 của ic 555 đa ̃ nói lên đúng nguyên lý hoaṭ đôṇ g của mac̣ h , đúng theo nhƣ̃ng gì tađa ̃ biết. Nhìn vào đƣờng biểu diễn lấy trên chân số 3 của ic 555, Ta có thể nói đƣơc̣ diêñ tiến của mac̣ h theo truc̣ thờ i gian t , nói một cách định lƣợng và chính xác, Vì vậy dân điện tử nhà nghề rất thích dùng PSpice để tìm hiể u các mạch điện lạ, trƣớ c khi có ý điṇ h bỏ tiền bỏ công ra mua các linh kiêṇ về để lắp ráp các loaị mac̣ h điêṇ này. Bài tập hƣớng 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 nhƣ 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 nhƣ sau
101 Nhấn Play để mô phỏng mạch điện. Dạng sóng có đƣợc sau khi mô phỏng nhƣ sau (Hình 5.24):
102 Từ menu Trace-> Add trace, nhập vào khung Trace Expression phƣơng trình đƣờng tải nhƣ sau: (5V-V_V2)/50 với tải có giá trị 50Ω Kết quả mô phỏng nhƣ sau Bài 2: Mạch khuếch đại công suất Thiết kế mạch điện nhƣ trên, sau đó thiết lập Simulation settings nhƣ sau
103 Dạng sóng có đƣợc sau khi mô phỏng nhƣ sau (Hình 5.28):
104 Bài 3: Mạch dao động Thiết kế mạch điện dao động nhƣ trên, sau đó thiết lập thông số Mô phỏng nhƣ sau (Hình 5.30): Nhấn OK để lƣu thiết lập. nhấn Play để chạy mô phỏng, cửa sổ mô phỏng hiện ra nhƣ sau
105 Nhấp chuột vào Plot menu chọn thẻ Add Plot to Window
106 Màn hình xuất hiện nhƣ sau Nhấp chọn vào phần hiển thị sóng phía dƣới, 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 nhƣ sau
108 Sau đó ta chọn khung hiển thị sóng phía trên, làm lại các thao tác ở trên, nhƣng phần Add Trace ta chọn V(OUT2). Cuối cùng ta có kết quả mô phỏng cho mạch nhƣ sau: Bài tập 4: Mạch ứng dụng IC tƣơng 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 nhƣ sau
109 Sau đó nhấn Play để mô phỏng. Kết quả của mô phỏng nhƣ sau
110 Bài tập 5: Mạch ứng dụng IC số - Thực hiện mô phỏng một mạch giải mã 3 sang 8 nhƣ sau (Hình 5.41): - Thiết lập simulation settings nhƣ sau Kết quả mô phỏng nhƣ sau
111 Yêu cầu đánh giá: Lắp mạch đúng theo yêu cầu Sự dụng đƣợc phân mềm để khảo sát mạch Tỉ mỉ , cẩn thận, gọn gàng.
112 BÀI 2 KỸ THUẬT HÀN IC Mã bài: MĐ22-2 Giới thiệu Một mối hàn đạt yêu cầu kỹ thuật nếu đƣợc tiếp xúc tốt về điện,bền chắc về cơ, nhỏ gọn về kích thƣớc, tròn láng về mặt hình thức. Các mối hàn phải thao tác đúng kỹ thuật và mỹ thuật. Để đạt đƣợc các yêu cầu về mặt kỹ thuật ta phải tuân thủ các quy trình nhƣ: 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 nhƣng hữu cơ: Nếu cùng chỉ số nhiệt, khi gió tăng thì nhiệt giảm, và ngƣợc lại khi gió giảm thì nhiệt tăng. Để giảm thời gian IC giữ nhiệt, ngƣời thợ còn dùng hỗn hợp nhựa thông lỏng nhƣ một chất xúc tác vừa làm sạch mối hàn vừa đẩy nhiệt “cộng hƣởng” nhanh vào chì. Nhƣ 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 thƣờng linh kiên có diện tích bề mặt càng rộng thì đƣa nhiệt vào sâu càng khó khăn-nhiệt nhiều thì dễ chết IC; gió nhiều thì tuy có thể đƣa nhiệt sâu hơn nhƣng 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 Đƣờng kính đầu khò quyết định lƣợng nhiệt và gió. Tùy thuộc kích cỡ linh kiện lớn hay nhỏ mà ta chọn đƣờng kính đầu khò cho thích hợp, tránh quá to hoặc quá nhỏ: Nếu cùng một lƣợng nhiệt và gió, đầu khò có đƣờng kính nhỏ thì đẩy nhiệt sâu hơn, tập trung nhiệt gọn hơn, đỡ tản nhiệt hơn đầu to, nhƣng lƣợng nhiệt ra ít hơn, thời gian khò lâu hơn. Còn đầu to thì cho ra lƣợng nhiệt lớn nhƣng lực đẩy nhiệt nhẹ hơn, và đặc biệt nhiệt bị tản làm ảnh hƣởng sang các linh kiện lận cận nhiều hơn. 2. Phƣơng pháp hàn và tháo hàn Mục tiêu: + Biết cách tháo và tái tạo chân IC + Hàn đƣợc đúng kỹ thuật 2.1 Kỹ thuật tháo hàn Giai đoạn này ai cũng cố không để nhiệt ảnh hƣởng 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 chƣa bị chảy có thể làm đứt chân IC và mạch in. Để tránh những sự cố đáng tiếc nhƣ trên, ta phải đƣa ra các quy ƣớc sau đây: Phải giữ bằng đƣợc 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 thƣờng gặp đối với nhiều kỹ thuật viên ít kinh nghiệm. Khi khò lấy linh kiện chúng ta thƣờng 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 trƣớc khi ta gắp ra. Để khắc phục nhƣợc điểm này, ta làm nhƣ 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 đƣa 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 trƣớc (thƣờng “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 thƣờng bị hỏng là do “già” nhiệt vùng trung tâm trong giai đoạn khò lấy ra. Tất nhiên nếu “non” nhiệt thì chì chƣa chảy hết - khi nhấc IC nó sẽ kéo cả mạch in lên. Các bƣớc thực hiện nhƣ 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 nhƣ sau: Để đầu khò cách tờ giấy trắng 3cm, đƣa đầu khò lƣớt qua tờ giấy thấy tờgiấy xám đi là đƣợc 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 lƣng IC. Để đầu mỏ hàn khò cách lƣng IC khoảng 2 đến 3cm và thổi đều gió trên lƣng IC. - Thời gian khò từ 40 đến 50 giây là bạn nhấc đƣợc IC ra, không nên tháo ra quá nhanh hay quá chậm. - Trƣớc khi tháo bạn cần nhớ chiều gắn IC để khi thay thế không bị lắp ngƣợc. ● 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 nƣớc rửa mạch in rửa sạch.
116 2.2 Kỹ thuật hàn Trƣớc 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 đƣợc 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 chƣa tới hạn làm biến chất bán dẫn nhƣng nếu ta khò nhiều lần và khò lâu thì linh kiện vẫn bị chết. Trong trƣờng hợp bất khả kháng (do lệch định vị, nhầm chiều chân ) ta nên khò lấy chúng ra ngay trƣớc 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-nhƣng nếu lớn quá sẽ làm chết linh kiện. Gió là phƣơng tiện đẩy nhiệt tác động vào chân linh kiện bên trong gầm, để tạo thuận lợi cho chúng dễ đƣa sâu, ta phải tạo cho xung quanh chúng thông thoáng nhất là các linh kiện có diện tích lớn. Gió càng lớn thì càng đƣa nhiệt vào sâu nhƣng càng làm giảm nhiệt độ, và dễ làm các linh kiện lân cận bị ảnh hƣởng. 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 hƣởng” 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 bƣớc 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 đƣợc tạo sẵn. - Nếu là IC cũ, ta cần phải tạo lại chân cho IC
117 Cách tạo lại chân cho IC cũ: + Trong nhiều trƣờng hợp ta phải hàn lại IC cũ vào máy nhƣ khi: - Tháo IC ra và hàn lại trong trƣờng hợp IC bong mối hàn - Thay thử IC từ máy khác sang trƣớc 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 trƣờng hợp trên ta cần tạo lại chân cho IC. + Để tạo chân ta cần chuẩn bị các tấm làm chân nhƣ 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 nƣớc (ở thể dẻo, không đƣợc 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 dƣ 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 đƣợc.
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 đƣợc. b. Cách hàn IC vào máy - Sau khi làm sạch chân IC trên vỉ máy, bạn láng một lƣợt thiếc mỏng vào chân IC trên mạch in, chú ý láng đều thiếc, sau đó rửa sạch bằng nƣớc 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 nhƣ hình dƣới. - Chỉnh nhiệt độmáy hàn ở 50% (nhƣ lúc tháo ra) - Khò đều trên lƣng IC, sau khoảng 30 giây thì dùng Panh ấn nhẹ trên lƣng IC để tất cả các mối hàn đều tiếp xúc 2.3 Các điểm cần lƣu ý Trƣớc 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. Phƣơng 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 nƣớc biển), độ ẩm không khí, nấm, bụi và ăn mòn do môi trƣờng khắc nghiệt hay cực kỳ khắc nghiệt gây ra. Sơn phủ hay lấp phủ thƣờng đƣợc 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 nhƣ giúp chống lại tác động của sự mài mòn và các loại dung môi + Qui trình sơn/lấp phủ bảo vệ Trƣớc khi sơn/lấp phủ bảo vệ PCB, PCB phải đƣợc 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 88oC đến 98oC. Phƣơng pháp sơn/lấp phủ bảo vệ bao gồm phun sơn, dùng chổi quét sơn hoặc nhúng chìm. Với paraxylene thì dùng phƣơng pháp bay hơi lắng đọng hóa học. Các bƣớc của phun sơn/lấp bảo vệ đƣợc liệt kê dƣới đây a. Làm sạch PCB b.Che đậy các vùng không cần sơn nhƣ 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. lƣu ý : Chức năng hoạt động của PCB không bị ảnh hƣởng bởi qui trình sơn/lấp phủ 3.2 Phƣơng 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 đƣợc phải cắt bỏ bớt phần thừa dôi dƣ ra của chân linh kiện bởi vì muốn hàn tốt chân linh kiện phải có đủ độ dài
122 cần thiết để chống hiện tƣợng trồi ngƣợc 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 tƣợng 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 đƣợc gọi là cắt chân sửa lỗi c. Một số các lổi thƣờng 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 Dƣ 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 đƣợc vi mạch sau khi hàn Khắc phục đƣợc lỗi .
124 BÀI 3 MẠCH ĐIỆN TỬ NÂNG CAO Mã bài:MĐ22-3 Giới thiệu: Lúc đầu các bộ khuếch đại thuật toán đƣợc thiết kế nhằm mục đích thực hiện các phép toán: Cộng, trừ, tích phân, vi phân trong các máy tính tƣơng tự. Tuy nhiên, ngày nay các linh kiện này còn có thêm nhiều ứng dụng khác, đƣợc dùng làm linh kiện chủ yếu trong các mạch khuếch đại, ổn áp, dao động, mạch đo lƣờng 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 đƣợc 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 phƣơng pháp tiên tiến, hiệu quả nhất vì: - Vừa điều chỉnh đƣợc điện áp ra, vừa điều chỉnh đƣợc tần số. - Điện áp ra gần với hình sin. - Có thể dùng chỉnh lƣu không điều khiển ở đầu vào nghịch lƣu làm tăng hiệu quả của sơ đồ. Nội dung của phƣơng pháp biến điệu bề rộng xung là so sánh một sóng sin chuẩn, có tần số bằng tần số của điện áp ra nghịch lƣu mong muốn, với một điện áp răng cƣa tần số cao, cỡ 2 ÷ 10 kHz. Phƣơng 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 cƣa van đƣợc mở để đƣa điện áp ra tải, trong những khoảng điện áp sin chuẩn thấp hơn điện áp răng cƣa van khoá lại để điện áp ra tải bằng không. Điện áp ra sẽ đƣợc tạo thành riêng cho nửa chu kỳ dƣơng 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 cƣa và là -E khi sin chuẩn thấp hơn. Hình 5.12 mô tả nguyên lý hoạt động PWM cho hai trƣờng 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) Nhƣ vậy điện áp ra sẽ gồm dãy xung có độ rộng thay đổi với chu kỳ lặp lại bằng chu kỳ của sóng răng cƣa. Dạng áp nhƣ 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  rm, , Ucm, Ur,m: biên độ của sóng sin chủ đạo, Uc,m: biên độ sóng răng cƣa. 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 01  .
126 Điện áp ra sẽ chứa các thành phần sóng bậc cao với tần số bằng các bội số của tần số xung răng cƣa. Do tần số xung răng cƣa rất cao so với tần số sin chuẩn nên rất dễ dàng loại bỏ đƣợc các sóng hài bậc cao này. Đây là ƣu điểm cơ bản của phƣơng pháp biến điệu bề rộng xung. Nhƣợc điểm của phƣơng 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 dƣới và ngƣợc lại phải có một thời gian trễ tối thiểu nhằm đảm bảo van đã khoá lại chắc chắn trƣớc 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 nhƣ sau :