ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XUNG SỐ docx

ĐỒ N KÁ Ỹ THUẬT XUNG SỐ GVHD :TRẦN THANH SƠN

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với môn học kỹ thuật điện tử môn học kỹ thuật xung số là môn học
kỹ thuật cơ sở quan trọng của bộ môn kỹ thuật mạch và vi xử lý tín hiệu. Nó
đặc biệt quan trọng đối với học sinh, sinh viên của tất cả các nghành trong
trường nhất là ngành điện tử và điện xí nghiệp của trường ta. Bởi vậy thông qua
việc làm đồ án sẽ giúp cho mỗi sinh viên sẽ có cái nhìn sâu hơn về môn học kĩ
thuật xung số này, và qua đây sẽ giúp cho học sinh – sinh viên đánh giá được
khả năng tích luỹ kiến thức về môn này đồng thời biết cách vận dụng môn học
vào thực tế.
Dù em đã cố gắng nhưng vẫn không tránh khỏi hạn chế thiếu xót vì thiếu
kinh nghiệm cũng như kiến thức chuyên môn, rất mong được sự đóng góp ý
kiến của toàn thể thầy cô cùng các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Nam Định, ngày… tháng… năm2008
sinh viên thực hiện
Đỗ Duy Hà
ĐỖ DUY H :LÀ ỚP ĐK-KTĐ1 1 LỚP: ĐK -KTĐ1
ĐỒ N KÁ Ỹ THUẬT XUNG SỐ GVHD :TRẦN THANH SƠN

PHẦN I. Ý TƯỞNG THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN
Đề tài: Thiết kế một mạch quảng cáo gồm 5 chu trình hoạt động giao tiếp 16
bóng đèn 220v/100w dùng rơle hoặc SCR
Để làm được điều một chương trìng quảng cáo,dưới dạng mạch số thì ta
phải sử dụng các loại IC số, căn cứ vào đề tài đưa ra ý tưởng thiết kế mạch gồm
5 chu trình:
1. Mạch đèn 2 sáng 2 tối xen kẽ từ trái qua phải.
2. Mạch sáng dần từ phải sang trái, tắt dần từ phải sang trái.
3. Một sáng một tối dịch xen kẽ từ trái sang phải,tắt dần từ trái sang phải.

4. sáng từ hai đầu vào,rồi tắt từ giữa ra.
5. hai diểm sáng chạy từ hai đầu vào.
Sau khi đã đưa ra ý tưởng thiết kế mạch thì ta phải lựa chọn linh kiện nào để
phù hợp với mạch ta định làm 16 bóng đèn được coi là 16 đối tượng điều khiển,
sử dụng IC ghi dịch có nhiều loại IC ghi dịch nhưng dùng IC 74164 vì đây là
loại IC thông dụng trên thị trường, đây là loại IC ghi dịch 8 bit.
Số lượng IC cần để đảm bảo cho 5 chu trình diễn ra là 4 con IC 74164 có
ngã vào dữ liệu nối tiếp và các ngã ra song song, muốn chương trình điều khiển
có các trạng thái khác nhau thì phải có mạch đến chương trình. Số trạng thái
khác nhau được gọi là dung lượng của mạch đếm, có nhiều loại IC đếm nhưng
ở đây ta chọn IC đếm là 4017, đây là IC đếm thập phân khi mạch đếm đến trạng
thái thứ 10 nếu cứ tiếp tục có xung đếm thì mạch đếm tự động trở về trạng thái
ban đầu và đếm lại, ta có thể khống chế ở bất kỳ trạng thái nào. Ta dùng 3 IC
4017, một con dùng để nhân số xung CK,hai con dùng để đếm chương trình và
một con dùng để điều khiển chương trình.
Các trạng thái đầu ra cần phải đưa qua các cổng logic, các cổng cần dùng đó
là cổng OR 2 đầu vào, cổng OR 3 đầu vào, cổng OR 4 đầu vào, cổng AND 2
đầu vào.
ĐỖ DUY H :LÀ ỚP ĐK-KTĐ1 2 LỚP: ĐK -KTĐ1
ĐỒ N KÁ Ỹ THUẬT XUNG SỐ GVHD :TRẦN THANH SƠN

Điều kiện để cho các IC làm việc được thì phải có bộ tạo xung CK và nguồn
cấp cho IC. Chọn IC 555 để tạo xung, yêu cầu có nguồn 12v DC cấp cho rơle
hoặc phần tử công suất để giao tiếp, ta có thể dùng đèn đệm và là đèn thuận để
khi nó khoá thì đèn đóng TZT dẫn bão hoà mục đích để khoá K đóng ngắt dứt
khoát.
Từ dòng tải để đến dòng tiêu thụ, chọn điôt và tụ lọc chọn biến áp (sơ cấp,
thứ cấp) phân tử cần ổn áp để IC làm việc đúng tốc độ, ổn định CK. Chọn IC ổn
áp 7805.
Giao tiếp với rơle hoặc SCR đều có ưu nhược điểm của nó dùng rơle có

nhược điểm là đóng ngắt nhiều dẫn đến hỏng move và đắt hơn, cồng kềnh hơn,
dùng SCR rẻ, tiện dụng, linh hoạt hơn.
Chọn TZT thuận (nếu dùng rơle) là A1015 làm đèn đệm.
Chọn TZT ngược (nếu dùng SCR) là C828 hoặc C1815 làm đệm để khi TZT
hơi dẫn thì SCR dẫn bão hoà.
Sau khi đã lựa chọn được những phần tử cần phục vụ cho ý tưởng thiết kế
mạch ta có thể khái quát mạch quảng cáo dưới dạng sơ đồ khối như sau:

ĐỖ DUY H :LÀ ỚP ĐK-KTĐ1 3 LỚP: ĐK -KTĐ1
ĐỒ N KÁ Ỹ THUẬT XUNG SỐ GVHD :TRẦN THANH SƠN

Nhiệm vụ các khối:
* Khối nguồn: có nhiệm vụ tạo ra nguồn cấp cho các IC số hoạt động, cấp cho
rơle đóng cắt và bóng đèn, như vậy nguồn yêu cầu cả AC và DC.
-
Sơ đồ mạch điện:
-
Tác dụng linh kiện:
L
1
, L
2
là sơ cấp và thứ cấp máy biến áp, biển đổi áp xoay chiều U
1
thành áp
xoay chiều U
2
có giá trị phù hợp với tải.
D
1

→ D
4
là cầu chỉnh lưu đổi áp xoay chiều thành áp 1 chiều nhấp nhô.
C
1
, C
4
là các tụ lọc nguồn san bằng điện áp 1 chiều nhấp nhô.
C
2
, C
3
là các tụ cải thiện quá trình quá độ.
-
Để các IC số hoạt động được ổn định thì nguồn cấp cho nó cũng phải được
ổn định, vì các IC số hoạt động tốt ở nguồn +5v do vậy chọn IC ổn áp loại 7805
được dùng thông dụng hơn trong số các loại IC khác cùng họ, nó có điện áp ra
ổn định cực tính dương là +5v và dòng ra là 1A.
-
Chức năng các chân của IC 7805:
Chân 1: chân vào
Chân 2: chân mass
Chân 3: chân ra
Tụ C
2
thường được chọn C = 0,1µF để cải thiện quá trình quá độ và giữa cho
điện trở ra của mạch đủ nhỏ ở tần số cao.
ĐỖ DUY H :LÀ ỚP ĐK-KTĐ1 4 LỚP: ĐK -KTĐ1
7805
in out

2
3
1
C
1
C
2
2 2 0 V A C
n g u o n
+
C1
2200uF
+
C4
1uF
+5v
+12v
2
OUT
3
GND
1
VIN
7805
+
C10
C3
L1
F1
T1

1
2
3
4
D1
+
C8
C2
C3
C4
ĐỒ N KÁ Ỹ THUẬT XUNG SỐ GVHD :TRẦN THANH SƠN

Các IC ổn áp được cấu trúc bao gồm các khối tạo điện áp chuẩn lấy mẫu,
khuyếch đại so sánh, phần tử điều chỉnh, bảo vệ quá tải. IC ổn áp có thể có cấu
trúc như hình vẽ sau:
-
Với loại có 3 chân ra (họ 78, 79) điện trở R
1
và R
2
được đấu bên trong IC
điện áp ra có trị số cố định.
-
Với loại có 4 chân, chân số 4 được để ngỏ khi đó có thể điều chỉnh điện áp
ra tải ở chân 3 theo công thức:









+=
1
2
1
R
R
UU
chr
với U
ch
= U
ĐZ1
Để bảo vệ IC người ta thiết kế 2 mạch bảo vệ qua áp và bảo vệ quá dòng.
R
3
, R
4
và Q
3
tạo thành một bảo vệ quá dòng nếu dòng tải lớn U
R3
lớn Q
3
mở hạn
chế dòng vào B
Q4
.

Khi điện áp vào quá lớn hoặc do chập tải lớn làm điện áp ra quá nhỏ dẫn đến
U
V
– U
R
> U
t
(U
t
là điện áp đánh thủng của D
Z
) D
Z
thông có dòng qua R
5
, R
4
, R
3
làm cho Q
3
mở ngay khi dòng qua R
3
chưa đạt tới giá trị max do đó bảo vệ
được Q
5
không quá nhiệt.
Điện áp vào U
in
= U

out
+ 3v là tốt nhất nếu nhỏ hơn điện áp ra không đúng. Nếu
điện áp vào lớn thì điện áp ra vẫn ổn áp nhưng công suất chịu đựng của IC rẽ
giảm làm cho Ic nóng.
-
Chọn tụ chú ý điện áp chiu đựng, chọn điôt cần chú ý khả năng chụi đựng
dòng của tải và điện áp ngược.
ĐỖ DUY H :LÀ ỚP ĐK-KTĐ1 5 LỚP: ĐK -KTĐ1
ĐỒ N KÁ Ỹ THUẬT XUNG SỐ GVHD :TRẦN THANH SƠN

Các thông số:
Symbol Nom Unit
Power suply Vin +5 V
Output current I
0
1 A
Operating temperature T
opr
0 ÷ 125
0
0
C
Storage temperature T
stg
- 65 ÷ +150
0
0
C
* Khối dao động:
-

Đặt vấn đề: mạch dao động đa hài tạo xung vuông có nhiều mạch sử dụng
nhiều loại linh kiện khác nhau để lắp ráp, sử dụng nhiều chế độ làm việc khác
nhau. Xung vuông được tạo ra được ứng dụng rộng rãi có thể làm xung nhịp
xung điều khiển….
-
Ta có một số mạch dao động đa hài tạo xung vuông như: mạch dao động đa
hài dùng TZT, mạch dao động đa hài dùng IC 741, mạch dao động đa hài dùng
IC 555.
-
Chọn mạch dao động dùng IC 555: chu trình làm việc có thể thay đổi được,
khả năng cho dòng ra lớn, có khả năng cung cấp dòng đến 200 mA. Điện thế
nguồn nuôi cho phép biến đổi rộng từ 4,5v ÷ 16v, đầu ra tương thích TTL, độ
ổn định làm việc cao (biến đổi 0,005% trong mỗi
0
C).
-
Sơ đồ mạch điện
ĐỖ DUY H :LÀ ỚP ĐK-KTĐ1 6 LỚP: ĐK -KTĐ1
ĐỒ N KÁ Ỹ THUẬT XUNG SỐ GVHD :TRẦN THANH SƠN

-
Tác dụng linh kiện: IC 555 dùng để tạo dao động.
R
1
, VR
1
, C
1
: định tần số .
C

2
chống nhiễu.
-
Sơ đồ chân IC 555
-
Sơ đồ cấu trúc bên trong IC 555
Chân 8: cấp nguồn 4,5v ÷ 16v
Chân 1: mass
Chân 2: chân nảy (trigger)
Chân 3: output
Chân 4: preset khôi phục lại trạng thái ban đầu
Chân 5: điều khiển (control)
Chân 6: chân thềm
Chân 7: chân xả
-
Các điện trở R tạo thành bộ phân áp sao cho:
3
2
;
3
B
V
B
V
JI
++
==
-
O
1

, O
2
là 2 opam
ĐỖ DUY H :LÀ ỚP ĐK-KTĐ1 7 LỚP: ĐK -KTĐ1
ĐỒ N KÁ Ỹ THUẬT XUNG SỐ GVHD :TRẦN THANH SƠN

-
A
1
là một chuyển mạch, A
2
khuyếch đại đảo
-
FF là loại Flip – Flop RS
-
Nguyên lý làm việc: Khi cấp nguồn cho mạch ta có ngay
V
C
= V
pin 6
= V
pin 2
<
3
B
V
I
+
=
nên : S = 1, R = 0, Q = 1,

0=Q
(trạng thái 1 của
bảng chân lý).
⇔ Out = 1, A
1
khoá, V
pin 7
= 1⇔ tụ C nạp điện từ
+
B ÷ R
1
÷ VR
1
⇔ V
C
tăng lên
đến
3
2
3
B
V
B
C
++
<<
lúc đó S = 0, R = 0 nên các đầu ra Q và
Q
không thay đổi
tức là

0=Q
tụ C tiếp tục nạp điện (trạng thái 2).
Khi V
C
tăng bằng
3
2 B
+
lúc này ta có R = 1, S = 0,
1=Q
. Tụ C bắt đầu xả điện
từ +C ÷ VR
1
÷ R
CEA1
÷ mass làm cho V
C
giảm xuống.
Khi
3
2 B
V
C
+
<
thì ta có S = 0, R = 0 đầu ra không đổi tức là
1=Q
tụ C tiếp tục
phóng điện cho đến khi
3

B
V
C
+
=
thì lúc này R vẫn = 0 còn S = 1 làm cho đầu ra
0=Q
lúc này đầu ra lên cao còn A
1
khoá lại tụ C bắt đầu nạp để hình thành 1
chu kỳ mới.
-
Bảng chân lý
S R
Q
1 0 0 Tụ C bắt đầu nạp
0 0 Q
0
Tụ C nạp
0 1 1 Tụ C xả đầu ra xuống thấp
0 0 Q
0
Tụ C xả
ĐỖ DUY H :LÀ ỚP ĐK-KTĐ1 8 LỚP: ĐK -KTĐ1
ĐỒ N KÁ Ỹ THUẬT XUNG SỐ GVHD :TRẦN THANH SƠN

* Khối điều khiển chương trình: Chọn IC số họ CMOS 4017
+ Đặc điểm của IC số CMOS : CMOS được sử dụng trong kỹ thuật hàng không
vũ trụ có đặc tính không phụ thuộc vào lưới điện, miễn nhiễu … ngày nay
CMOS được dùng rộng rãi trong điện tử công nghiệp, điện tử Y khoa, kỹ thuật

xe hơi và kỹ thuật máy tính điện tử.
-
CMOS do hãng RCA (Mỹ) sản xuất.
• Loạt đầu tiên mang tên CD 4000 (CD 4000A)
• Loạt công nghiệp tên CD 4000B có thên tầng đệm ra.
• Loạt CD 4500 và CD 4700.
-
Hãng motorola sản xuất : MC 14000, MC14000B, MC14500
-
Loạt 74 HC và 74 HCT loại CMOS tốc độ cao có khả năng thay thế tương
đương TTL 74, 74LS.
-
Đặc tính điện của CMOS gồm các đặc tính giống loại TTL, điện thế cấp
điện V
ĐD
của các loạt rất khác nhau
-
Loạt CMOS Điện thế V
ĐD
CD 4000A, B, CD 4500
3v ÷ 15v (max 18v)
MC 14000A, B, MC 14500
3v ÷ 15v (max 18v)
74HC
2v ÷ 6v
74HCT
4,5v ÷ 5,5v
ĐỖ DUY H :LÀ ỚP ĐK-KTĐ1 9 LỚP: ĐK -KTĐ1
3
2 B

+
3
B
+
V
out
3
2 B
+
Vc
ĐỒ N KÁ Ỹ THUẬT XUNG SỐ GVHD :TRẦN THANH SƠN

+ Điện thế logic ngõ vào V
i
:
Thông số 4000B 74HC 74HCT
V
iHmin
3,5 3,5 2
V
iLmax
1,5 1 0,8
V
oHmin
7,95 4,9 4,9
V
oLmax
0,05 0,1 0,1
+ Điện thế ngõ ra V
o

.
+ Dòng điện vào và dòng ra
+ Công suất tiêu tán nhỏ 2,5 nw
+ CMOS có tính miễn nhiễu tốt: là khả năng của mạch logic không bị nhầm lẫn
logic khi điện thế ngõ vào của mạch có lẫn nhiễu.
+ Khoảng nhiệt độ làm việc: - 40
0
C ÷ + 85
0
C
- 55
0
C ÷ + 125
0
C
+ Điện dung ngõ ra/ ngõ vào : điện dung ngõ vào của CMOS = 1,5pF ÷ 5pF và
điện dung ngõ ra = 3pF ÷ 7,5pF
+ Thời gian trễ điện áp càng cao thì CMOS hoạt động càng nhanh, thời gian trễ
ra tăng với nhiệt độ tải điện dung.
-
Khảo sát IC 4017 :+ Sơ đồ chân
ĐỖ DUY H :LÀ ỚP ĐK-KTĐ1 10 LỚP: ĐK -KTĐ1
ĐỒ N KÁ Ỹ THUẬT XUNG SỐ GVHD :TRẦN THANH SƠN

+ Sơ đồ cấu trúc
+ Chức năng các chân gồm 16 chân: chân 1, 2, 3, 4,5, 6, 7, 9, 10, 11 là
chân đầu ra.
Chân 8: chân mass
Chân 16: cấp nguồn
Chân 15: MR thiết lập lại trạng thái ban đầu, tích cực mức cao

Chân 14: cấp xung tích cực mức cao
Chân 13:
1
CP
cấp xung tích cực mức thấp
+ Bảng trạng thái
MR CP
0
1
CP
Operation
H x x
LQQHQQ =÷==
− 91950
;
L H
H → L
Counter advance
L
L → H
L Counter advance
L L x No change
L x H No change
L H
L → H
No change
L
H → L
L No change
Từ bảng trạng thái ta thấy MR tích cực mức cao, khi MR ở mức thấp và

xuất hiện sườn lên cạnh xung ở chân CP
o
và sườn xuống cạnh xung ở chân
1
CP
thì IC mới thực hiện đếm.
-
Dạng sóng.
ĐỖ DUY H :LÀ ỚP ĐK-KTĐ1 11 LỚP: ĐK -KTĐ1
ĐỒ N KÁ Ỹ THUẬT XUNG SỐ GVHD :TRẦN THANH SƠN

-
Bảng chân lý.
CP
0
Q
0
Q
1
Q
2
Q
3
Q
4
Q
5
Q
6
Q

7
Q
8
Q
9
Q
5
-Q
9
↑
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
↑
0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1
↑
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1
↑
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1
↑
0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1
↑
0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1
↑
0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1
↑
0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1
↑
0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1
↑
0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1
↑

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
ĐỖ DUY H :LÀ ỚP ĐK-KTĐ1 12 LỚP: ĐK -KTĐ1
ck
Q
0
Q
1
Q
2
Q
3
Q
4
Q
5
Q
6
Q
7
Q
8
Q
9
ĐỒ N KÁ Ỹ THUẬT XUNG SỐ GVHD :TRẦN THANH SƠN

Các IC chứa các cổng logic.
Chọn IC 7408, IC 7432, IC 4072, IC 4075 đây là những IC thông dụng,dễ
kiếm trên thị trường.
+ IC 4072 (CD 4072B)
Đây là sơ đồ IC chứa cổng OR 4 đầu vào, gồm 14 chân và có 2 cổng.

Chân 14 cấp nguồn
Chân 7 nối mass
Chân 1 và 3 là đầu ra
Các chân 2, 3, 4, 5, 9, 10, 11, 12 là các chân đầu vào
Dạng sóng của cổng OR
ĐỖ DUY H :LÀ ỚP ĐK-KTĐ1 13 LỚP: ĐK -KTĐ1
A
B
Y
ĐỒ N KÁ Ỹ THUẬT XUNG SỐ GVHD :TRẦN THANH SƠN

Bảng chân lý
IN Out
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0

0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1

1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
0
1
1

1
1
1
1
1
1
1
1
Nhìn vào bảng chân lý ta thấy rằng đầu ra sẽ ở mức cao khi một trong 4
đầu vào ậ mức cao. Tức là chỉ cần 1 đầu vào lên mức cao thì đầu ra lên mức
cao.
+ IC 4075B:
Đây là IC chứa cổng OR 3 đầu vào gồm 14 chân và có 3 cổng OR
Chân 14 cấp nguồn
Chân 7 nối mass
Các chân 1, 2, 3, 4, 5, 8, 11, 12, 13 là các chân tín hiệu vào
Các chân 6, 10, 9 là các chân lấy tín hiệu ra.
Bảng chân lý:
ĐỖ DUY H :LÀ ỚP ĐK-KTĐ1 14 LỚP: ĐK -KTĐ1
ĐỒ N KÁ Ỹ THUẬT XUNG SỐ GVHD :TRẦN THANH SƠN

IN Out
0
0
0
0
1
1
1
1

0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
O
1
1
1
1
1
1
1
Nhìn vào bảng chân lý ta thấy chỉ cần một trong 3 đầu vào lên 1 thì đầu ra
lên 1.
+ IC SN 7408:
Đây là IC chứa cổng AND 2 đầu vào, trong đó có 4 cổng và gồm 14 chân.
Chân 14 cấp nguồn
Chân 7 nối mass

Chân 8, 11, 3, 6 là các chân đầu ra
Các chân 1, 2, 4, 5, 9, 10, 12, 13 là các chân đầu vào
Dạng sóng của cổng AND
ĐỖ DUY H :LÀ ỚP ĐK-KTĐ1 15 LỚP: ĐK -KTĐ1
A
B
Y
ĐỒ N KÁ Ỹ THUẬT XUNG SỐ GVHD :TRẦN THANH SƠN

Bảng chân lý:
IN Out
0
0
1
1
0
1
0
1
0
0
0
1
Nhìn vào bảng chân lý ta thấy đầu ra chỉ lên 1 khi tất cả các đầu vào lên 1.
+ IC SN 7432:
Đây là IC chứa cổng OR 2 đầu vào gồm 14 chân và 4 cổng OR
Chân 14 cấp nguồn
Chân 7 nối mass
Các chân 1, 2, 4, 5, 9, 10, 12, 13 là các chân đầu vào
Các chân 6, 8, 11, 3 là các chân đầu ra.

Bảng chân lý:
A B Y
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
1
Nhận xét: đầu ra lên 1 khi một trong 2 đầu vào lên 1
* Khối ghi dịch
ĐỖ DUY H :LÀ ỚP ĐK-KTĐ1 16 LỚP: ĐK -KTĐ1
ĐỒ N KÁ Ỹ THUẬT XUNG SỐ GVHD :TRẦN THANH SƠN

Chọn IC ghi dịch 7464 họ TTL với IC logic dùng TZT lưỡng cực có nhiều họ
chúng có nhiều đặc tính khác nhau, một số IC thuộc họ 74 và 74LS.
Định dạng tối đa 74 74LS Đơn vị
Min Nomi Max Min Nomi Max
Vcc 4,75 5 5,25 4,75 5 5,25 Vol
I
out
ở mức cao (H) - 400 - 400
µA
I
out

ở mức thấp (H) 16 8
µA
Nhiệt độ làm việc TA 0 70 0 75
0
C
Đặc tính điện 74 74LS Đơn vị
Min Typ Max Min Typ Max
V
in
(H) 2 2 Vol
V
in
(L) 0,8 0,8 Vol
V
out
(H) 2,4 3,4 16 2,5 3,5 8 Vol
V
out
(L) 0,2 0,4 0 0,25 0,15 Vol
I
in
(H) 40 20
µA
I
in
(L) 1,6 - 0,4 MA
I
out
nối tắt 1,8 - 55 - 20 - 100 MA
+ Đặc tính kỹ thuật của các IC logic:

-
Các định trị tối đa tuyệt đối là các trị số tối đa mà ta không vượt qua vì sẽ
làm hỏng IC.
-
Các điều kiện hoạt động khuyến cáo thường chỉ liên quan đến điện thế
cấp Vcc, điện thế ra mức cao V
out
(H) điện thế ra mức thấp V
ol
, khoảng nhiệt độ
làm việc, đây là các trị số mà ta không nên vượt qua vì sẽ không đảm bảo logic
hoạt động bình thường cho các IC.
-
Các định tính điện: trong khoảng nhiệt độ cho phép nhiều đặc tính điện
cần cho việc sử dụng thiết kế mạch logic.
-
Các đặc tính chuyển mạch thường phát biểu ở điện thế cấp điện Vcc = 5v
và nhiệt độ phòng 20
0
C đây là các đặc tính liên quan đến các trì hoãn cũng như
thời tăng thời giảm. Khi chuyển mạch các thông số này phụ thuộc vào tải ở ngõ
ra nhất thiết là điện dung của tải.
-
Đặc trưng tiêu biểu của họ 74 xx
Công suất tiêu tán của 74LSxx: P = 2mw + 0,25mw/ MHZ (với C
tải
= 15pF)
ĐỖ DUY H :LÀ ỚP ĐK-KTĐ1 17 LỚP: ĐK -KTĐ1
ĐỒ N KÁ Ỹ THUẬT XUNG SỐ GVHD :TRẦN THANH SƠN

Nguồn nuôi
Logic “O
v
điện áp ra
Logic “1
”
điện áp ra
Khoảng an toàn
Khoảng nhiệt độ làm việc
Khoảng nhiệt độ bảo quản
Điện áp cao nhất cho phép
Điện áp thấp nhất
Điện áp cao nhất giữa 2 ngõ vào
Điện áp cao nhất giữa 2 ngõ vào và đất
Điện áp cao nhất giữa 2 ngõ ra và đất
Điện áp thấp nhất giữa 2 ngõ vào và đất
Điện áp thấp nhất giữa 2 ngõ ra và đất
(tốt nhất giữa 2 dòng điện < 1mA)
Nhiệt độ hàn với mỏ hàn
Nhiệt độ hàn cao nhất với bể thiếc/ chì hàn
15v
0,2v
3v
1v
0
0
C - 70
0
C
- 65

0
+ 150
0
C
+ 7v
- 0,5v
+ 5,5v
=5,5v
+5,5v
- 0,8v
- 0,8v
265
0
C
240
0
C
-
Sơ đồ chân và chức năng của IC SN 74164
-
Sơ đồ cấu trúc
-
SN 74164 gồm 14 chân
ĐỖ DUY H :LÀ ỚP ĐK-KTĐ1 18 LỚP: ĐK -KTĐ1
ĐỒ N KÁ Ỹ THUẬT XUNG SỐ GVHD :TRẦN THANH SƠN

Chân 14 cấp nguồn
Chân 7 nối mass
Chân 1, 2 nối 2 chân dữ liệu đầu vào
Chân 3, 4, 5, 6, 10, 11, 12, 13 các chân đầu ra

Chân 9 xung xoá
Chân 8 xung nhịp
Bảng chân lý
inputs Outputs
Clear Clock A B QA QB ……… QH
L
H
H
H
H
x
L
↑
↑
↑
x
x
H
L
x
x
x
H
x
L
L
QA
0
H
L

L
L
ABo
QAn
QAn
QAn
………
………
………
………
………
L
QHo
QGn
QGn
QGn
Nhìn vào bảng chân lý ta thấy khi có xung thì tất cả các đầu ra đều xuống thấp
(CL tích cực mức thấp). Và trạng thái tín hiệu đầu ra phụ thuộc vào dữ liệu đầu
vào A và B. Khi chưa có xung nhịp thì tín hiệu đầu ra ở trạng thái trước đó, khi
xuất hiện xung nhịp nếu một trong 2 đầu vào dữ liệu xuống thấp thì đầu ra cũng
xuống thấp, đầu ra chỉ lên mức cao khi cả 2 đầu vào dữ liệu lên cao và có xung
nhịp xuất hiện ở cạnh lên của xung.
Theo nguyên tắc dịch bít nếu đầu vào bit 1 thì nó sẽ được dịch sang bit
Q
A
,Q
A
→
Q
B

…… Q
H
Nếu CK=0 bất chấp đầu vào đầu ra khôngthay đổi
ĐỖ DUY H :LÀ ỚP ĐK-KTĐ1 19 LỚP: ĐK -KTĐ1
ĐỒ N KÁ Ỹ THUẬT XUNG SỐ GVHD :TRẦN THANH SƠN

+ Giản đồ thời gian của Ic 74164
Bảng trạng thái:
Clock D Q
0
Q
1
Q
2
Q
3
Q
4
Q
5
Q
6
Q
7
K
0
có x 0 0 0 0 0 0 0 0
1 1 1 0 0 0 0 0 0 0
2 0 0 1 0 0 0 0 0 0
3 1 1 0 1 0 0 0 0 0

4 0 0 1 0 1 0 0 0 0
5 1 1 0 1 0 1 0 0 0
6 0 0 1 0 1 0 1 0 0
7 1 1 0 1 0 1 0 1 0
8 0 0 1 0 1 0 1 0 1
Từ bảng chân lý ta thấy cứ sau một xung nhịp ck mạch lưu giữ trạng thái mới
đồng thời dữ liệu được dịch đi một bit (trong khoảng thời gian không có xung
ck thì mạch giữ nguyên trạng thái).
*Khối hiển thị:
Gồm có 16 bóng đèn 220v/100w giao tiếp qua rơle hoặc SCR.
ĐỖ DUY H :LÀ ỚP ĐK-KTĐ1 20 LỚP: ĐK -KTĐ1
Cloc
k
Clear
D
Q
0
Q
1
Q
2
Q
3
Q
4
Q
5
Q
6
Q

7
ĐỒ N KÁ Ỹ THUẬT XUNG SỐ GVHD :TRẦN THANH SƠN

PHẦN II. LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN KHỐI NGUỒN
I. MẠCH CUNG CẤP NGUỒN
1. Khái niệm về mạch cung cấp nguồn .
Nhiệm vụ của mạch cung cấp nguồn là tạo ra năng lượng cần thiết để cung
cấp cho các thiết bị điện và điện tử làm việc.
Thông thường nguồn năng lượng do bộ nguồn tạo ra là nguồn một chiều lấy
từ nguồn điện xoay chiều hoặc từ pin acquy.
Sơ đồ khối của một bộ nguồn hoàn chỉnh:
-
Biến áp :để biến đổi điện áp xoay chiều U
1
thành điện áp xoay chiều
U
2
có giá trị phù hợp với tải.
-
Mạch chỉnh lưu: có nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp
một chiều nhấp nhô Ut (điện áp một chiều có độ lớn thay đổi theo thời gian).
-
Bộ lọc: san bằng điện áp một chiều nhấp nhô thành điện áp một chiều
bằng phẳng U
01
.
-
Bộ ổn áp (ổn dòng ): có nhiệm vụ tạo ra điện áp một chiều (dòng điện
một chiều) ổn định Ut (It) cung cấp cho tải khi điện áp vào U
01

hoặc trị số tải
thay đổi. Tuỳ theo yêu cầu cụ thể mà bộ nguồn có thể có đầy đủ hoặc không
đầy đủ các khối trên.
2. Mạch chỉnh lưu cầu
Sơ đồ nguyên lý
ĐỖ DUY H :LÀ ỚP ĐK-KTĐ1 21 LỚP: ĐK -KTĐ1
R
1

Biến
áp
Mạch
chỉnh
lưu
Bộ
lọc
ổn áp
(dòng
)
U
1
∼
U
2
∼
U
t

U
01

U
r

I
t

ĐỒ N KÁ Ỹ THUẬT XUNG SỐ GVHD :TRẦN THANH SƠN

-
Mạch chỉnh lưu dùng 4 điôt D
1
, D
2
, D
3
, D
4
-
Biến áp nguồn không có điểm giữa
* Nguyên lý làm việc
-
ở 1/2 chu kỳ đầu của điện áp vào ,U
2
có chiều dương trên âm dưới D
1
và
D
3
dẫn D

2
và D
4
khoá có dòng qua tải: +U
2
→ D
1
→Rt→ D
3
→-U
2
-
ở 1/2 chu kỳ sau điện áp U
2
có chiều âm trên dương dưới D
1
và D
3
khoá
D
2
và D
4
dẫn có dòng qua tải :+U
2
→ D
2
→Rt→ D
4
→-U

2
như vậy trong mỗi
nửa chu kỳ có 2 diode dẫn dòng qua tải xuất hiện cả trong 2 nửa chu kỳ và đi
theo một chiều nhất định.
Tacó U
0
là điện áp trung bình trên tải được xác định
U
0
=
29,02
22
2
2
sin2
1
0
UUmUtdtmU ===
∫
ππ
ω
π
π
I
0
=
ItItI
tm
9,0
222

==
ππ
ĐỖ DUY H :LÀ ỚP ĐK-KTĐ1 22 LỚP: ĐK -KTĐ1
U
2
U
n
g
U
ngm
π
2π
3π
U
t
3π
2π
π
t
t
t
U
2m
U
21
0
0
0
ĐỒ N KÁ Ỹ THUẬT XUNG SỐ GVHD :TRẦN THANH SƠN

I
Dmax
=
0
2
II
tm
π
=
Ungmax =U
2m
=
0
2
U
π
Sơ đồ chỉnh lưu cầu diode được dùng rộng rãi trong thực tế nó có ưu sđiểm
là tận dụng được công suất của biến áp tần số
U
cao hơn do đó yêu cầu lọc
U
thấp hơn điện áp ngượcđặt lên diode thấp hơn.
3. Lọc thành phần xoay chiều của dòng điện ra tải
Trong các mạch điện chỉnh lưu dòng điện ra tải tuy có cực tính không đổi
(dòng một chiều ) nhưng giá trị (độ lớn ) của chúng thay đổi theo thời gian một
cách có chu kỳ được gọi là sự đập mạch củadòng điện hay điện áp sau chỉnh
lưu.
Dùng chuỗi Fourier để phân tích dòng điện đập mạch ta có:
tdt
T

nt
T
Bn
tdt
T
nt
T
An
tdt
T
I
tnBtnAIi
tt
t
tt
t
tt
t
n
n
n
nt
∫
∫
∫
∑∑
+
+
+
∞

=
∞
=
=
=
=
++=
0
0
0
0
0
0
2
sin.sin
2
2
cos.sin
2
sin
1
sincos
0
11
0
π
ω
π
ω
ω

ωω
I
0
là thành phần một chiều
tnBtnA
n
n
n
n
ωω
sincos
11
∑∑
∞
=
∞
=
+
là tổng các sóng hài xoay chiều có độ lớn pha và tần số phụ thuộc vào loại
mạch chỉnh lưu.
-
Thành phần xoay chiều có tần số ω - hài bậc 1.
-
Thành phần xoay chiều có tần số 2ω - hài bậc 2.
-
Để cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử làm việc phải lọc bỏ các
thành phần hài.
ĐỖ DUY H :LÀ ỚP ĐK-KTĐ1 23 LỚP: ĐK -KTĐ1
ĐỒ N KÁ Ỹ THUẬT XUNG SỐ GVHD :TRẦN THANH SƠN

-
Để đặc trưng cho chất lượng điện áp (hay dòng điện) sau chỉnh lưu người
ta đưa ra hệ số đập mạch Kp
Nếu K
P

càng nhỏ thì chất lượng của bộ nguồn càng cao.
-
Với mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ Kp=0,667
-
Với mạch chỉnh lưu 1/2 chu kỳ Kp=1,58
Thường dùng dùng tụ điện, điện cảm của mạch lọc tích cực để lọc bỏ các thành
phần sóng hài.
+ Lọc bằng tụ điện.
-
Sơ đồ nguyên lý:
-
Tụ C mắc song song với tải R
t
thường có trị số vài trăm µF đến vài nghìn
µF. Khi điôt thông thì tụ C nạp điện và tích trữa năng lượng khi điôt khoá thì tụ
C phóng điện qua R
t
bằng cách đó có thể giảm độ gợn sóng của điện áp ra.
-
Nguyên lý: Khi không có tụ C điện áp trên tải có độ nhấp nhô lớn.
Khi mắc tụ C // Rt trong mạch xảy ra quá trình phóng nạp:
ĐỖ DUY H :LÀ ỚP ĐK-KTĐ1 24 LỚP: ĐK -KTĐ1
Biên độ sóng h i là ớn nhất của I
t

(hay U
t
)
Giá trị trung bình của I
0
(hoặc U
0
)
K
P
=
U
t
t
U
t
(có tụ C)
t
3
t
2
t
1
t
0
0
ĐỒ N KÁ Ỹ THUẬT XUNG SỐ GVHD :TRẦN THANH SƠN

+ Từ 0
÷

t
1
điện áp sau chỉnh lưu tăng tụ C được nạp điện từ : + nguồn
→tụ C→mass.
+ Từ t
1
÷
t
2
điện áp sau chỉnh lưu giảm tụ c phóng điện qua tải: + C
→Rt→mass→-c
+ Từ t
2
÷
t
3
điện áp ra lớn hơn điện áp trên tụ, tụ C lại được nạp điện kết
quả điện áp ra trên tụ có dạng tương đối bằng phẳng.
Mạch lọc bằng tụ phù hợp với tải tiêu thụ dòng điện nhỏ (trị số R
t
lớn).
4. Ổn định điện áp
Các mạch ổn định có nhiện vụ giữ cho điện áp ra hoặc dòng điện ra của
một thiết bị cung cấp không đổi khi điện áp vào thay đổi cũng như khi tải hoặc
nhiệt độ thay đổi .Thông thường các mạch ổn định có tác dụng giảm
U
~
và giảm
tạp âm do đó dùng mạch ổn định có thể giảm nhỏ kích thước của thiết bị cung
cấp nhờ tiết kiệm được các tụ điện và điện cảm lọc.

+ ổn áp bù tuyến tính dùng IC ổn áp:
-
Để thu nhỏ kích thước cũng như chuẩn hoá các tham số của các bộ ổn áp
một chiều kiểu bù tuyến tính người ta chế tạo chúng dưới dạng vi mạch do vậy
thuận tiện cho việc sử dụng.
-
IC ổn áp có dòng ra khoảng 100mA đến vài A thậm chí vài chục A, điện
áp ra có thể cố định hoặc điều chỉnh được ,công suất tiêu tán vài w đến vài chục
w tuỳ từng loại IC sử dụng ta sẽ có những thông số cần thiết.
-
Các IC ổn áp thông dụng hiện nay là họ 78xx,79xx LM105, LM309,
LM317.
-
Các IC ổn áp được cấu trúc bao gồm các khối tạo điện áp chuẩn lấy mẫu,
khuyếch đại so sánh, phần tử điều chỉnh, phần tử bảo vệ quá tải.
+ Sơ đồ ổn áp có điện áp ra cố định dùng IC 7805.
IC 7805 cho ra điện áp ổn định 5v có cực tính dương
Tụ C
2
= 0,1 µF để cải thiện quá trình quá độ và giữ cho điện trở ra của mạch đủ
ĐỖ DUY H :LÀ ỚP ĐK-KTĐ1 25 LỚP: ĐK -KTĐ1
7805
+ U
v
7 ÷ 35v
+ U
r
+5v
C
2

0,1µF
C
1
0,33µF
1
2
3