Giáo trình thực hành kỹ thuật xung

Trường Đại Học Cơng Nghiệp Tp.HCM Giáo trình thực hành kỹ thuật xung 1 THIẾT BỊ CHÍNH CHO CÁC BÀI THỰC TẬP I.Thiết bị chính bao gồm các phần chức năng :
Nguồn một chiều.
Nguồn tín hiệu.
Test Board dùng để cắm linh kiện khi lắp ráp mạch. II.Đặc trưng và chức năng của thiết bị chính như sau :
Nguồn +12V, -12V, dòng 3A, có bảo vệ quá dòng
Nguồn 5V, dòng 2A, có bảo vệ quá dòng
Nguồn dương 0..30V, nguồn âm 0..-30V, dòng 1.5A có bảo vệ quá dòng (mass riêng)
Nguồn tín hiệu có công tắc xoay để chọn các loại tín hiệu gồm tín hiệu sin, tín hiệu tam giác, xung vuông đơn cực và xung vuông lưỡng cực, có:
Biên độ 0..10V
Tần số 1Hz..50KHz
Các nguồn có led hiển thi báo có nguồn và báo quá dòng.
Các nguồn ± 12V, +5V và nguồn tín hiệu được nối chung mass, nên chúng có ký hiệu mass giống nhau.
Các nguồn DC thay đổi được từ 0 tới ± 30V được nối chung mass, nên chúng có ký hiệu mass giống nhau.
Các nguồn DC và nguồn tín hiệu đều được đưa lên Test Board. III.CÁC BÀI THỰC TẬP STT NỘI DUNG THIẾT BỊ VẬT TƯ 1
Bài 1: Sử dụng máy OSC và mô hình THKTX I. Máy OSC: 1. Cấu tạo của OSC. 2. Chức năng và cách sử dụng các bộ phận trên OSC. II. Mô hình THKTX: 1. Giới thiệu. 2. Cách sử dụng III. Thực hành: 1. Xác định hình dạng, biên độ, tần số của tín hiệu. • Mô hình thực hành kỹ thuật xung • Máy OSC Trường Đại Học Cơng Nghiệp Tp.HCM Giáo trình thực hành kỹ thuật xung 2 2. Chỉnh một nguồn sao cho có hình dạng, biên độ theo yêu cầu. 2
Bài 2: Mạch tích phân và vi phân I. Mạch tích phân: 1. Mạch tích phân dùng RC 2. Mạch tích phân dùng RL 3. Mạch tích phân dùng Op-Amp II. Mạch vi phân: 1. Mạch vi phân dùng RC 2. Mạch vi phân dùng RL 3. Mạch vi phân dùng Op-Amp • Mô hình thực hành kỹ thuật xung • Máy OSC R: 100Ω, 1KΩ. C: 1uF, 0.1uF OpAmp: 741 3
Bài 3: Mạch xén – Mạch kẹp I. Mạch xén dương: 1. Mạch xén song song 2. Mạch xén nối tiếp II. Mạch xén âm: 1. Mạch xén song song 2. Mạch xén nối tiếp 3. Mạch xén hai mức độc lập III.Mạch kẹp • Mô hình thực hành kỹ thuật xung • Máy OSC Diode: 1N4148 R: 47KΩ C: 0.1uF, 1uF 4
Bài 4: Mạch dao động I. Mạch dao động đa hài dùng transistor. 1. Mạch lưỡng ổn 2. Mạch đơn ổn. 3. Mạch phi ổn. II. Mạch dao động đa hài dùng OP- Amp 1. Mạch lưỡng ổn 2. Mạch đơn ổn. 3. Mạch phi ổn. • Mô hình thực hành kỹ thuật xung • Máy OSC Q: C1815 OpAmp: 741 Diode: 1N4148 R:220Ω, 330Ω, 1KΩ, 33KΩ, 47KΩ C: 0.1uF, 1uF 5
Bài 5: Mạch tạo xung thông dụng I. Mạch tạo xung dùng UJT 1.Nguyên lý hoạt dộng 2.Dạng sóng ra • Mô hình thực hành kỹ thuật xung • Máy OSC UJT: IC 555 Diode: 1N4148 R:220Ω, 330Ω, Trường Đại Học Cơng Nghiệp Tp.HCM Giáo trình thực hành kỹ thuật xung 3 3.Ứng dụng II. Mạch tạo xung dùng 555 1.Mạch đơn ổn 2.Mạch bất ổn 1KΩ, 33KΩ, 47KΩ C: 0.1uF, 1uF Trường Đại Học Cơng Nghiệp Tp.HCM Giáo trình thực hành kỹ thuật xung 4 BÀI 1: SỬ DỤNG OSC VÀ MÔ HÌNH THỰC HÀNH KỸ THUẬT XUNG I.THIẾT BỊ SỬ DỤNG : • Mô hình thực hành kỹ thuật xung • Máy OSC II.MỤC TIÊU: • Sau khi học xong SV viên có khả năng: - Sử dụng được mô hình kỹ thuật xung và máy hiện sóng. III.NỘI DUNG: A. Máy OSC 1. Cấu tạo của OSC 2. Chức năng và cách sử dụng các bộ phận trên OSC
POWER − Power: Công tắc nguồn. Khi ở vị trí “ON” thì LED sẽ sáng.
INTENSITY CONTROL − Intensity control: Dùng để thay đổi cường độ sáng của tia. Để tăng độ sáng ta vặn theo chiều kim đồng hồ.
FOCUS − Điều chỉnh độ hội tụ của tia (điều chỉnh độ sắc nét). Trường Đại Học Cơng Nghiệp Tp.HCM Giáo trình thực hành kỹ thuật xung 5
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 trigger (trigger mode). − AUTO: Ở chức năng này, tín hiệu quét được phát ra khi không có tín hiệu trigger thích hợp; tự động chuyển về vận hành quét trigger (triggered sweep) khi có tín hiệu trigger thích hợp. − NORM: Ở chức năng này, tín hiệu quét chỉ được phát ra khi có tín hiệu trigger thích hợp. − TV-V: Dải tần trigger trong khoảng DC- 1KHz. − TV-H: Dải tần trigger trong khoảng 1KHz- 100KHz.
TRIGGER SOURCE Dùng để lựa chọn nguồn lấy trigger. − CH 1: Tín hiệu của kênh CH1 trở thành nguồn trigger bất chấp vị trí của VERTICAL MODE. − CH 2: Tín hiệu của kênh CH2 trở thành nguồn trigger. − LINE: Tín hiệu AC line được dùng như là nguồn lấy trigger. − EXT: Tín hiệu Trigger được lấy từ đầu nối EXT TRIG. Trường Đại Học Cơng Nghiệp Tp.HCM Giáo trình thực hành kỹ thuật xung 6
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 − Dùng thay đổi tỉ lệ quét một cách liên tục.
TIME / DIV − Dùng để chọn tỉ lệ trên trục thời gian. Trường Đại Học Cơng Nghiệp Tp.HCM Giáo trình thực hành kỹ thuật xung 7
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 − 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. Trường Đại Học Cơng Nghiệp Tp.HCM Giáo trình thực hành kỹ thuật xung 8
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
CAL − Dùng để lấy tín hiệu chuẩn trước khi đo. 3. Trước khi sử dụng máy hiện sóng − Để POWER ở vị trí “OFF”. − Để INTENSITY, FOCUS ở vị trí giữa. − Để VERT MODE ở vị trí CH1. − Núm Amplitude VAR của CH1 và CH2 ở vị trí CAL. − Điều chỉnh CH1 – position, CH2 – position và POS (Time) ở vị trí giữa. − Đặt AC - GND - DC tại vị trí GND. − VOLT/DIV: 50 mV/DIV. − TIME/DIV: 0.5 mS/DIV. − Sweep VAR chỉnh ở vị trí CAL. Trường Đại Học Cơng Nghiệp Tp.HCM Giáo trình thực hành kỹ thuật xung 9 − 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. Trường Đại Học Cơng Nghiệp Tp.HCM Giáo trình thực hành kỹ thuật xung 10 B. Mô Hình Thực Hành Kỹ Thuật Xung 1. Giới Thiệu
Nguồn +12V, -12V, dòng 3A, có bảo vệ quá dòng
Nguồn 5V, dòng 2A, có bảo vệ quá dòng
Nguồn dương 0..30V, nguồn âm 0..-30V, dòng 1.5A có bảo vệ quá dòng (mass riêng)
Nguồn tín hiệu có công tắc xoay để chọn các loại tín hiệu gồm tín hiệu sin, tín hiệu tam giác, xung vuông đơn cực và xung vuông lưỡng cực, có: − Biên độ 0..10V − Tần số 1Hz..50KHz
Các nguồn có led hiển thi báo có nguồn và báo quá dòng.
Các nguồn ± 12V, +5V và nguồn tín hiệu được nối chung mass, nên chúng có ký hiệu mass giống nhau.
Các nguồn DC thay đổi được từ 0 tới ± 30V được nối chung mass, nên chúng có ký hiệu mass giống nhau.
Các nguồn DC và nguồn tín hiệu đều được đưa lên Test Board. 2. 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 3. 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) Trường Đại Học Cơng Nghiệp Tp.HCM Giáo trình thực hành kỹ thuật xung 11
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: Điện áp Chu kỳ Lần đo Biên độ (ô) Giai đo (V/ô) Biên độ (V) Chu kỳ (ô) Giai đo (s/ô) Chu kỳ (s) Tần số (Hz) Dạng sóng 1 2 3 4 5 4. Chỉnh một nguồn sao cho có hình dạng, biên độ theo yêu cầu
VD: Điều chỉnh một nguồn xoay chiều hình Sin có biên độ 10V, tần số 1KHz.
Các bước thực hiện: − Bước 1: Điều chỉnh núm chọn dạng sóng theo yêu cầu. − Bước 2: Điều chỉnh biên đô. • Chọn giai đo thích hợp. • Chỉnh núm chỉnh biên độ trên mô hình sao cho: Độ cao của biên độ (ô) = Biên độ cần có (V) ÷ Giai đo (V/ô) − Bước 3: Điều chỉnh tần số. • Tính chu kỳ cần có: f T 1 = • Chọn giai đo thích hợp. • Chỉnh núm chỉnh tần số trên mô hình sao cho: Chiều dài của chu kỳ (ô) = Chu kỳ cần có (s) ÷ Giai đo (s/ô)
Bài tập áp dụng: − Điều chỉnh một xung vuông đơn cực có biên độ 2V, tần số 500Hz. − Điều chỉnh một xung vuông lưỡng cực có biên độ 3V, tần số 5KHz. − Điều chỉnh một xung tam giác có biên độ 7V, tần số 3KHz. − Điều chỉnh một sóng sin có biên độ 9V, tần số 10KHz. Trường Đại Học Cơng Nghiệp Tp.HCM Giáo trình thực hành kỹ thuật xung 12 BÀI 2 : MẠCH VI PHÂN & MẠCH TÍCH PHÂN I.THIẾT BỊ SỬ DỤNG : • Mô hình thực hành kỹ thuật xung • Máy OSC II.MỤC TIÊU: • Sau khi học xong SV viên có khả năng: - Nhớ và ráp được mạch vi phân, tích phân. - Đo, vẽ và giải thích được dạng sóng ngõ vào, ngõ ra của mạch vi phân, tích phân. - Phân biệt được hai trường hợp T >> τ và T << τ. - Trình bày được nguyên lý hoạt động của mạch tích phân và vi phân. - Giải thích và vẽ được dạng sóng ngõ vào và ngõ ra của mạch vi phân và tích phân. III.NỘI DUNG: A. Mạch Tích Phân 5. Mạch tích phân dùng RC
Lần 1: − Sinh Viên mắc mạch như hình vẽ ( Ω= 100R , FC µ1= ): − Điều chỉnh nguồn tín hiệu là xung vuông, biên độ 5V, tần số 1KHz và cấp vào VI của mạch trên. − Đo và vẽ điện áp VI (kênh 1) và Vo (kênh 2) vào hình H1. ♦ Kênh 1: − Time/Div: − Volts/Div: ♦ Kênh 2: − Time/Div: − Volts/Div: R CVi Vo 100 90 10 0% Hình H1. Trường Đại Học Cơng Nghiệp Tp.HCM Giáo trình thực hành kỹ thuật xung 13
Lần 2: − Thực hiện như lần một nhưng thay Ω= KR 1 , FC µ1= − Đo và vẽ điện áp VI (kênh 1) và Vo (kênh 2) vào hình H2. ♦ Kênh 1: − Time/Div: − Volts/Div: ♦ Kênh 2: − Time/Div: − Volts/Div:
Nhận xét: 1/. So sánh dạng điện áp Vo ở hai lần đo (Vmax, Vmin, tần số tín hiệu vào và tín hiệu ra)? Khi nào mạch trên trở thành mạch tích phân? ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... 2/. Giải thích tại sao dạng điện áp Vo của lần 1 và lần 2 không giống nhau? ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... 3/. So sánh dạng điện áp ngõ vào và ngõ ra của hai lần đo với lý thuyết đã học? Nếu khác thì tại sao? ......................................................................................................................... 100 90 10 0% Hình H2. Trường Đại Học Cơng Nghiệp Tp.HCM Giáo trình thực hành kỹ thuật xung 14 ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... 4/. Trình bày quá trình hoạt động của mạch? ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... 6. Mạch tích phân dùng OpAmp
Lần 1: − Sinh Viên mắc mạch như hình vẽ ( Ω= 100R , FC µ1= ): − Điều chỉnh nguồn tín hiệu là xung vuông, biên độ 5V, tần số 1KHz và cấp vào VI của mạch trên. − Đo và vẽ điện áp VI (kênh 1) và Vo (kênh 2) vào hình H1. ♦ Kênh 1: − Time/Div: − Volts/Div: ♦ Kênh 2: − Time/Div: − Volts/Div:
Lần 2: c R R + - Vo Vi 100 90 10 0% Hình H1. Trường Đại Học Cơng Nghiệp Tp.HCM Giáo trình thực hành kỹ thuật xung 15 − Thực hiện như lần một nhưng thay Ω= KR 1 , FC µ1= − Đo và vẽ điện áp VI (kênh 1) và Vo (kênh 2) vào hình H2. ♦ Kênh 1: − Time/Div: − Volts/Div: ♦ Kênh 2: − Time/Div: − Volts/Div:
Nhận xét: 1/. So sánh dạng điện áp Vo ở hai lần đo (Vmax, Vmin, tần số tín hiệu vào và tín hiệu ra)? Khi nào mạch trên trở thành mạch tích phân? ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... 2/. Giải thích tại sao dạng điện áp Vo của lần 1 và lần 2 không giống nhau? ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... 3/. So sánh dạng điện áp ngõ vào và ngõ ra của hai lần đo với lý thuyết đã học? Nếu khác thì tại sao? ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... 100 90 10 0% Hình H2. Trường Đại Học Cơng Nghiệp Tp.HCM Giáo trình thực hành kỹ thuật xung 16 4/. Trình bày nguyên lý hoạt động của mạch? ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ B. Mạch Vi Phân Mạch vi phân dùng RC
Lần 1: − Sinh Viên mắc mạch như hình vẽ ( Ω= 100R , FC µ1= ): − Điều chỉnh nguồn tín hiệu là xung vuông, biên độ 5V, tần số 1KHz và cấp vào VI của mạch trên. − Đo và vẽ điện áp VI (kênh 1) và Vo (kênh 2) vào hình H1. ♦ Kênh 1: − Time/Div: − Volts/Div: ♦ Kênh 2: − Time/Div: − Volts/Div:
Lần 2: c Vi Vo R 100 90 10 0% Hình H1. Trường Đại Học Cơng Nghiệp Tp.HCM Giáo trình thực hành kỹ thuật xung 17 − Thực hiện như lần một nhưng thay Ω= KR 1 , FC µ1= − Đo và vẽ điện áp VI (kênh 1) và Vo (kênh 2) vào hình H2. ♦ Kênh 1: − Time/Div: − Volts/Div: ♦ Kênh 2: − Time/Div: − Volts/Div:
Nhận xét: 1/. So sánh dạng điện áp Vo ở hai lần đo (Vmax, Vmin, tần số tín hiệu vào và tín hiệu ra)? Khi nào mạch trên trở thành mạch vi phân? ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... 2/. Giải thích tại sao dạng điện áp Vo của lần 1 và lần 2 không giống nhau? ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... 3/. So sánh dạng điện áp ngõ vào và ngõ ra của hai lần đo với lý thuyết đã học? Nếu khác thì tại sao? ......................................................................................................................... ..................................