Báo cáo đồ án Thiết kế mạch dao động đa hà phi ổn dùng IC555, có tần số f = 150kHz dạng xung không cân xứng. Xác định tần số f lớn nhất để mạch còn hoạt động
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.65 MB, 35 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
BÁO CÁO HỌC PHẦN
MẠCH XUNG SỐ
Nhóm 9
CHỦ ĐỀ
Thiết kế mạch dao động đa hài phi ổn dùng IC555, có tần
số f = 150kHz dạng xung không cân xứng. Xác định tần số
f lớn nhất mà mạch còn hoạt động.
CBHD: Nguyễn Khắc Nguyên
Sinh viên thực hiện:
1. Nguyễn Nhật Linh
2. Nguyễn Mạnh Hà
3. Trịnh Chí Bằng
4. Trần Văn Khang
Cần Thơ, 05/2022
B2012513
B2012497
B2012486
B2012507
I. MỤC TIÊU VÀ THẾT KẾ ĐỒ ÁN
ĐƯỢC GIAO
1. Mục tiêu.
Tìm hiểu về IC555 (IC định thời):
Thơng số của ic 555
• Điện áp đầu vào (điện áp hoạt động): 5-15 V
• Dịng điện cung cấp: 10-15 mA
• Điện áp logic mức cao: 0.5-15 V
• Điện áp logic mức thấp: 0.03-0.06 V
• Nhiệt độ hoạt động: 0-70
• Cơng suất lớn nhất là: 600 mW
Chức năng và ứng dụng:
• Chức năng:
+ Là thiết bị tạo xung chính xác
+ Điều chế được độ rộng xung ( PWM)…
IC 555
I. MỤC TIÊU VÀ THẾT KẾ ĐỒ ÁN
ĐƯỢC GIAO
1. Mục tiêu.
Tìm hiểu về IC555 (IC định thời):
• Ứng dụng:
+ Dùng làm mạch đèn led nhấp nháy
+ Dùng điều chỉnh độ sáng của đèn…
Thông số chân của IC555 (Datasheet): gồm có 8 chân
Sơ đồ chân của IC 555
I. MỤC TIÊU VÀ THẾT KẾ ĐỒ ÁN
ĐƯỢC GIAO
1. Mục tiêu.
Tìm hiểu về IC555 (IC định thời):
•
•
•
•
•
•
•
•
Chân 1: (Ground) là chân nối mass để tạo dòng điện
Chân 2: (Trigger) chân so sánh với mức áp chẩn là 1/3 VCC
Chân 3: (Output) chân tín hiệu ra ( ở dạng xung )
Chân 4: (Reset) thường được nối lên dương nguồn thì IC hoạt
động bình thường, cịn ở mức thấp nó sẽ xóa về 0
Chân 5: (Control) chân điều chỉnh điện áp, độ rộng xung có thể
để hở, nhưng thường mắc thêm tụ để chống nhiễu.
Chân 6: (Threshold) chân so sánh mức áp chuẩn 2/3 VCC
Chân 7: (Discharge) chức năng để xả tụ
Chân 8: (Vcc) Đây là chân cấp nguồn ( từ 5-15V).
I. MỤC TIÊU VÀ THẾT KẾ ĐỒ ÁN
ĐƯỢC GIAO
1. Mục tiêu.
Vấn đề cần thực hiện:
Thiết kế mạch dao động đa hài phi ổn dùng IC555 với tần
số f = 150Khz ( dạng xung vuông không cân xứng).
Xác định tần số f lớn nhất () mà mạch này cịn hoạt động.
Dự kiến sẽ đạt được:
• Mạch sẽ hoạt động được với tần số đã chọn thiết kế
(150Khz).
• Tìm được giá trị mà mạch cịn hoạt động bằng cách giảm
giá trị điện trỡ.
I. MỤC TIÊU VÀ THẾT KẾ ĐỒ ÁN
ĐƯỢC GIAO
2. Thiết kế
Thiết kế mạch dao động đa hài phi ổn dùng IC555
(chuỗi xung không cân xứng)
Chọn
nguồn cấp cho mạch cũng như cấp cho IC555 là: 4.5 V
Chọn tụ chống nhiễu mắc vào chân số 5 của IC là: 0.1
Chuỗi xung khơng cân xứng : ⧣ T/2
• Trong đó: là độ rộng xung
T là chu kì
Một số biểu thức tính tốn:
• T = ( R1 + 2R2 ).ln(2).C
• f = 1/T
• = ln(2).(R1 + R2).C
• = ln(2).R2.C
I. MỤC TIÊU VÀ THẾT KẾ ĐỒ ÁN
ĐƯỢC GIAO
2. Thiết kế
Thiết kế mạch dao động đa hài phi ổn dùng IC555
(chuỗi xung khơng cân xứng)
Dạng
tín hiệu ngõ ra ở chân 3 IC555 là hình vng với chu kì :
T= +
•
Suy ra: T = ln(2).(R1 + 2R2).C
Do thời gian nạp và thời gian xả không bằng nhau ( > )
Nên tín hiệu xung vng ra khơng đối xứng và có tần số f là:
f= =
I. MỤC TIÊU VÀ THẾT KẾ ĐỒ ÁN
ĐƯỢC GIAO
2. Thiết kế
Thiết kế mạch dao động đa hài phi ổn dùng IC555
(chuỗi xung khơng cân xứng)
Đơn
vị tính tốn:
+) T đơn vị là: (s) +) f đơn vị là: (Hz) +) R đơn vị là: (Ω))
+) C đơn vị là: (F)
Để tạo được xung vuông:
R1 = R2
Tạo xung vng với tần số f = 150Khz.
Ta có: T = 1/f T = 1/150. (s)
I. MỤC TIÊU VÀ THẾT KẾ ĐỒ ÁN
ĐƯỢC GIAO
2. Thiết kế
Thiết kế mạch dao động đa hài phi ổn dùng IC555
( dạng xung không cân xứng)
Từ công thức: f = 1/T
(Hz)
150. =
150.
150.+2R2)=
( R1+2R2) = .
Mà ta có: R1 = R2 nên suy ra:
I. MỤC TIÊU VÀ THẾT KẾ ĐỒ ÁN
ĐƯỢC GIAO
2. Thiết kế
Thiết kế mạch dao động đa hài phi ổn dùng IC555
( dạng xung không cân xứng)
3R
.
R = 971,51 )
Vậy: R1 = R2 = 971,51 (Ω))
Chọn giá trị điện trở (gần nhất) 1000 Ω) thay cho giá trị
971,51 Ω)..
I. MỤC TIÊU VÀ THẾT KẾ ĐỒ ÁN
ĐƯỢC GIAO
2. Thiết kế
Vậy mạch dao động đa hài phi ổn với tần số 150Khz
được lắp với các linh kiện có giá trị sau đây:
• Nguồn cấp cho mạch: 4.5V DC
• IC định thời (IC555)
• Tụ C1 có giá trị là: 3.3nF
• Tụ C2 (tụ chống nhiễu): 0.1
• Điện trở: R1 = R2 = 1kΩ).
I. MỤC TIÊU VÀ THẾT KẾ ĐỒ ÁN
ĐƯỢC GIAO
2. Thiết kế
Lựa chọn linh kiện:
IC 555
Trở 1kΩ)
Tụ hóa 0.1F
…
Tụ gốm 3.3nF
II. THÍ NGHIỆM TRÊN MƠ PHỎNG
VÀ LẮP MẠCH THỰC TẾ
1. Mô phỏng mạch trên phần mềm Proteus.
Sơ đồ mạch dao động đa hài phi ổn
1k
5V
DC
0.1F
1k
IC 555
3.3nF
Hình 1: Sơ đồ mạch dao động đa hài
phi ổn.
Hình 2: Sơ đồ PCB
của mạch
II. THÍ NGHIỆM TRÊN MƠ PHỎNG
VÀ LẮP MẠCH THỰC TẾ
2. Chạy thử mạch dao động trên phần mềm Proteus.
Mô phỏng:
t n ạ p
V
t
x ả
out
II. THÍ NGHIỆM TRÊN MƠ PHỎNG
VÀ LẮP MẠCH THỰC TẾ
2. Chạy thử mạch trên phần mềm Proteus.
Kết quả:
• Điện áp ngõ đạt cao nhất là: 2.45 V
• 4.57 s
•
= 2.17
• T = + = 4.57 + 2.17 = 6.74 s
• Ta có: f = 1/T = 1/ (6.74.10^-6)
f 148 367 (Hz)
Giá trị gần đúng so với yêu cầu là 150kHz sai lệch ở đây
do quá trình chọn giá trị điện trở từ 971 thành 1kΩ).
II. THÍ NGHIỆM TRÊN MƠ PHỎNG
VÀ LẮP MẠCH THỰC TẾ
3. Lắp mạch thực tế và chạy thử:
Hình: Mạch chạy thực tế trên Oscilloscope.
II. THÍ NGHIỆM TRÊN MƠ PHỎNG
VÀ LẮP MẠCH THỰC TẾ
3. Lắp mạch thực tế và chạy thử:
Tần số
Hình: Mạch chạy thực tế trên Oscilloscope.
II. THÍ NGHIỆM TRÊN MƠ PHỎNG
VÀ LẮP MẠCH THỰC TẾ
3. Lắp mạch thực tế và chạy thử:
Hình: Mạch chạy thực tế trên Oscilloscope.
II. THÍ NGHIỆM TRÊN MƠ PHỎNG
VÀ LẮP MẠCH THỰC TẾ
3.
Xác định mà mạch còn hoạt động:
Xác định lớn nhất để mạch còn hoạt động bằng cách giảm
giá trị điện trở R1 và R2 và giữ giá trị cố định tụ C1 =
3.3nF cũng như điện áp đầu vào 4,5V.
- Theo cơng thức:
f= =
• Khi : R1 = R2 = 972 = 150 kHz (theo yêu cầu)
• Khi : R1 = R2 = 800 f 182 kHz
• Khi : R1 = R2 = 700 f 208 kHz
• Khi : R1 = R2 = 600 f 243 kHz
• Khi : R1 = R2 = 500 f 291 kHz
• Khi : R1 = R2 = 400 f 364 kHz
II. THÍ NGHIỆM TRÊN MƠ PHỎNG
VÀ LẮP MẠCH THỰC TẾ
3.
Xác định mà mạch cịn hoạt động:
• Khi : R1 = R2 = 300 f 485 kHz
• Khi : R1 = R2 = 200 f 728 kHz (f gần như max).
Kết luận: Khi ta giảm giá trị R càng thấp thì f sẽ càng tăng
lên tùy theo giá trị R mà ta chọn.
