THI CÔNG THIẾT KẾ MẠCH TẠO TÍN HIỆU

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM
Khoa Công Nghệ Điện Tử
ĐỒ ÁN 1
TÊN ĐỀ TÀI:
THI CÔNG, THIẾT KẾ MẠCH TẠO TÍN HIỆU
Sinh viên thực hiện: Lê Văn Hòa
Lớp: DHDT6B
Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Minh Ngọc
Bộ Môn: Điện tử Công nghiệp
NĂM 2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM
Khoa Công Nghệ Điện Tử
ĐỒ ÁN 1
TÊN ĐỀ TÀI:
THI CÔNG , THIẾT KẾ MẠCH TẠO TÍN HIỆU
Sinh viên thực hiện: Lê Văn Hòa
Lớp: DHDT6B
Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Minh Ngọc
Bộ Môn: Điện tử Công nghiệp
NĂM 2014
MỤC LỤC
Trang
I. GIỚI THIỆU 1
II. THIẾT KẾ CHỨC NĂNG 2
III. THIẾT KẾ CHI TIẾT 3
A. Giới thiệu các linh kiện liên quan
1) Điện trở 3
2) Tụ điện 5
3) Diode 6
4) Biến áp 8

5) Led 7 đoạn 10
6) IC ổn áp 11
7) IC 555 12
8) IC 74164 15
B. Thiết kế mạch nguyên lý
1) Mạch nguồn 18
2) Mạch tạo xung dùng IC 555 22
3) Mạch điều khiển led bằng IC 74164 26
C. Sơ đồ nguyên lý tổng quan sau thiết kế 27
IV. LẮP RÁP – THI CÔNG 28
V. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 29
I. GIỚI THIỆU
Sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ trên thế giới hiện nay đã tác
động mạnh mẽ và ảnh hưởng to lớn đến đời sống, khoa học công nghệ. Trong đó,
nghành điện tử đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra thiết bị công nghệ phục vụ
việc nghiên cứu chế tạo và ảnh hưởng đến sự phát triển của các ngành khác.
Việc thực hiện Đồ án 1 do khoa Công nghệ điện tử - Trường Đại Học Công
Nghiệp TP.HCM tổ chức là bước đầu nhằm giúp sinh viên vận dụng kiến thức học
được vào thực hành, để thấy được ứng dụng của của các linh kiện điện tử tạo ra
những thiết bị từ đơn giản đến phức tạp cũng như thấy được những hạn chế, khó
khăn khi làm trên thực tế so với lý thuyết, đồng thời qua đó sinh viên tích lũy thêm
kinh nghiệm, thấy rõ những điểm còn thiếu trong kiến thức từ đó tích cực học tập
rèn luyện bổ xung thêm.
Trong quá trình thực hiện, dù đã rất cố gắng nhưng do trình độ còn hạn chế và
kinh nghiệm còn ít nên không thể tránh khỏi sai sót. Em mong nhận được sự chỉ bảo
giúp đỡ và ý kiến đóng góp của các thầy cô trong khoa để việc thực hiện những Đồ Án
kế tiếp của chúng em đạt kết quả tốt hơn.
Em xin chân thành cảm
ơ
n!

TP.HCM, ngày tháng 5 năm 2014
5
II. THIẾT KẾ CHỨC NĂNG
Nội dung: Thiết kế thi công mạch điều khiển chữ HELLO (trên LED 7 đoạn)
lần lượt trên sáng dần và tắt dần sử dụng IC NE555 và IC 74164 cho phép hoạt
động độc lập/điều khiển từ Vi điều khiển PIC.
Sơ đồ khối chức năng của mạch thiết kế.
Chức năng từng khối:
- Khối mạch tạo xung (NE555): tạo xung vuông để đưa vào IC 74164, có thể
điều chỉnh được tần số từ 0,5hz – 50hz.
- Khối mạch điều khiển (sử dụng IC 74164): dùng để điều khiển led 7 đoạn
hoạt động khi nối tương ứng các ngõ ra của IC 74164 ( ngõ ra mức 1 hoặc 0)
với các chân anode của led 7 đoạn.
- Khối PORT kết nối với PIC: kết nối ngõ ra của PIC bằng 1 PORT nào đó kết
nối với IC 74164 bằng chương trình tạo xung thay thế cho xung tạo từ IC
555 ( chuyển điều khiển bằng JUMPER).
III. THIẾT KẾ CHI TIẾT
A. Giới thiệu các linh kiện liên quan
1) Điện trở
- Điện trở là loại linh kiện thụ động đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất
cản trở dòng điện, tạo sụt áp để thực hiện chức năng tùy theo vị trí của điện
trở trong mạch.
Ký hiệu:
Biểu thức xác định giá trị: R = (1.1)
Trong đó:
U: là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện, đo bằng Volt (V).
I: là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn đo bằng Ampe (A).
R: là điện trở, đo bằng Ohm (Ω).
- Phân loại:
Có 3 loại điện trở chính (theo cấu tạo):

• Than ép: có công suất nhỏ hơn 3W và hoạt động ở tần số thấp.
• Màn than: có công suất lớn hơn 3W và hoạt động ở tần số cao.
• Dây quấn: có công suất lớn hơn 5W và hoạt động ở tần số thấp.
- Đặc điểm của điện trở:
Điện trở làm việc phụ thuộc vào nhiệt độ, do đó trị số thay đổi khi có dòng
chạy qua làm cho năng lượng điện biến đổi thành năng lượng nhiệt trên
than điện trở.
• Công suất của điện trở: P = UI = RI
2
(1.2)
Với:
P: công suất (W).
U: là hiệu điện thế(V).
I: là cường độ dòng điện(A).
R: là giá trị của điện trở(Ω).
• Giá trị của điện trở còn thay đổi theo thời gian hay trong những điều kiện
đặc biệt theo tần số tín hiệu xoay chiều tác động lên nó.
• Khi có hai hay nhiều điện trở R
1
, R
2
, R
3
,…Rn mắc nối tiếp nhau thì điện
trở tổng cộng bằng tổng các điện trở:
R
t
= R
1
+ R

2
+ R
3
+…+R
n
. (1.3)
I
t
= I
1
= I
2
= I
3
= … = I
n
. (1.4)
U
t
= U
1
+ U
2
+ U
3
+ …+ U
n
. (1.5)
• Khi có hai hay nhiều điện trở R1, R2, R3,…Rn mắc song song thì điện
trở tổng cộng bằng tổng các điện trở:

1/R
t
= 1/R
1
+ 1/R
2
+ 1/R
3
+ … + 1/R
n
(1.6)
I
t
= I
1
+ I
2
+ I
3
+ … =I
n
(1.7)
U
t
= U
1
= U
2
= U
3

= …= U
n
(1.8)
• Cách đọc trị số điện trở .
Quy ước màu :
Màu sắc Giá trị
Đen 0
Nâu 1
Đỏ 2
Cam 3
Vàng 4
Lục 5
Lam 6
Tím 7
Xám 8
Trắng 9
Nhũ vàng -1
Nhũ bạc -2
Điện trở thường được ký hiệu bằng 4 vòng màu , điện trở chính xác thì ký
hiệu bằng 5 vòng màu.
Ví dụ 4 vòng màu:
Hình 1. Hình dạng môt số loại điện trở
2) Tụ điện
- Tụ điện là linh kiện được sử dụng nhiều trong mạch điện tử, có khả năng
tích trữ năng lượng điện.
Ký hiệu: C
Biểu thức xác định: Z
c
= (F). (2.1)
- Phân loại tụ điện:

Có nhiều cách phân loại tụ điện, ở đây ta dựa vào chất chế tạo bên trong tụ
điện thì có các loại sau:
• Nhóm tụ mica, selen, tụ ceramic: nhóm này làm việc ở tần số cao tần.
• Nhóm tụ sứ, sành, giấy dầu: nhóm này làm việc ở tần số trung bình.
• Nhóm tụ hóa : nhóm này làm việc ở tần số thấp.
- Đặc điểm của thụ điện:
• Dùng để tích điện và xả điện, chỉ cho dòng xoay chiều đi qua, ngăn
dòng một chiều.
• Khả năng nạp xả điện phụ thuộc vào điện dung C của tụ.
• Đơn vị đo điện dung của tụ là: pF(pico Fara), nF(nano Fara), uF(micro
Fara).
• Các tụ C
1
, C
2
, C
3
, , Cn ghép nối tiếp thì điện dung tương đương của tụ
là:
1/C
td
= 1/C
1
+ 1/C
2
+ 1/C
3
+…+1/C
n
(2.2)

• Các tụ C
1
, C
2
, C
3
, , Cn ghép song song thì điện dung tương đương của
tụ là:
C
td
= C
1
+ C
2
+ C
3
+…+ C
n
(2.3)
3) Diode
- Diode bán dẫn có cấu tạo gồm một lớp chuyển tiếp P – N với hai điện cực,
điện cực nối ra từ miền P gọi là Anode(A), điện cực nối ra từ miền N gọi là
Cathode(K).
Ký hiệu và hình dạng:
- Cấu tạo bên trong
• Khi Diode có điện thế Anode lớn hơn điện thế Cathode, ta nói Diode
được phân cưc thuận hay Diode dẫn điện.
• Khi Diode có điện thế Anode nhỏ hơn điện thế Cathode, ta nói Diode
được phân cực nghịch hay Diode ngưng dẫn.
- Tính chất Diode:

• Diode dẫn điện một chiều từ Anode đến Cathode theo nguyên lý dòng
điện chảy từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp, do đó cần phải
ở Anode một điện thế cao hơn ở Cathode, khi đó U
AK
> 0, và ngược chiều
với điện áp tiếp xúc. Như vậy muốn có dòng điện qua Diode thì điện
trường do U
AK
sinh ra phải mạnh hơn điện trường tiếp xúc tức là U
AK
lớn
hơn U
TX
. Khi đó một phần của điện áp U
AK
dùng để cân bằng với điện áp
tiếp xúc( khoảng 0,6V), phần còn lại dùng để tạo dòng điện thuận qua
Diode.
• Khi U
AK
> 0, ta nói Diode phân cực thuận, và dòng qua Diode gọi là dòng
điện thuận. Khi U
AK
đã đủ cân bằng với điện áp tiếp xúc thì Diode trở nên
dẫn điện rất tốt, tức la điện trở của Diode lúc đó thấp. Do vậy phần điện
áp để tạo ra dòng điện thuận thường nhỏ hơn nhiều so với phần điện áp
dung để cân bằng với U
TX
. Thông thường phần điện áp dung để tạo ra cân
bằng với U

TX
khoảng 0,6V và phần điện áp tạo ra dòng thuận khoảng
0,1V – 0,5V. Như vậy giá trị của U
AK
đủ để có dòng qua Diode khoảng
0,6V – 1,1V. Ngưỡng 0,6V là ngưỡng bắt đầu dẫn và U
AK
= 0,7V thì
dòng qua Diode khoảng vài chục mA.
• Nếu Diode còn tốt thì nó không dẫn điện theo chiều ngược K – A. Nhưng
thực tế vẫn có dòng ngược khi có hiệu điện thế lớn, tuy nhiên dòng
ngược rất nhỏ cỡ uA nên thường không cần quan tâm tới các ứng dụng
công nghiệp.
• Mọi Diode đều không dẫn điện theo chiều ngược, nhưng nếu điện áp
ngược quá lớn thì Diode sẽ bị đánh thủng, dòng qua Diode tăng nhanh và
sẽ đốt cháy Diode, Diode sẽ bị đánh thủng.
• Vì vậy khi sử dụng cần tuân thủ hai nguyên tắc sau:
+ Dòng điện thuận qua Diode không được lớn hơn giá trị tối đa cho phép.
+ Điện áp U
AK
không được lớn hơn V
BR
(một ngưỡng đánh thủng).
- Đặc tuyến Volt – Ampe của Diode bán dẫn:
Đặc tuyến Volt – Ampe của Diode bán dẫn được chia làm 3 vùng.
Hình 2. Đặc tuyến Diode
• Vùng 1: ứng với trường hợp phân cực thuận, điện áp nhỏ, dòng điện
lớn, điện trở nhỏ (Ω).
• Vùng 2: Diode phân cực ngược (khóa), điện áp vài chục đến vài trăm
Volt,điện trở lớn (kΩ).

• Vùng 3: vùng đánh thủng, dòng điện tang đột ngột, điện áp hầu như
không tăng. Nguyên nhân do nhiệt độ quá cao hoặc điện áp ngược quá
lớn dẫn đến Diode mất tính van dẫn.
- Ứng dụng:
• Diode được dung nhiều trong các mạch chỉnh lưu, ổn định điện áp.
• Dùng hạn biến tín hiệu tránh được nhiễu.
• Dùng để tách song tín hiệu ra khỏi song mang cao tần.
• Dùng để chọn cộng hưởng đài.
4) Biến áp
- Máy biến thế hay máy biến áp là thiết bị điện gồm hai hoặc nhiều cuộn dây,
hay một cuộn dây có đầu vào và đầu ra trong cùng một từ trường. Cấu tạo
cơ bản của máy biến thế thường là hai hay nhiều cuộn dây đồng cách điện
được quấn trên cùng một lõi sắt hay sắt từ ferit, ghép cách điện với nhau để
tránh dòng Fu-cô và tăng từ thông qua mạch.
- Máy biến áp có thể thay đổi hiệu điện thế xoay chiều, tăng thế hoặc hạ thế,
đầu ra cho một hiệu điện thế tương ứng với nhu cầu sử dụng. Máy biến thế
rất quan trọng trong truyền tải điện năng.
Hình 3. Biến áp
- Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động
• Cấu tạo:
+ Gồm có hai cuộn dây: cuộn sơ cấp có N
1
vòng, cuộn thứ cấp có N
2
vòng. Lõi sắt gồm nhiều lá thép ghép cách điện với nhau để tránh
dòng Fu-co và tăng từ thông qua mạch.
+ Số vòng dây hai cuộn phải khác nhau, tùy thuộc nhiệm vụ của máy
mà N
1
> N

2
hoặc ngược lại.
+ Cuộn sơ cấp nối với mạch điện xoay chiều, còn cuộn thứ cấp nối với
tải tiêu thụ.
• Nguyên tắc hoạt động:
+ Đặt điện áp xoay chiều có tần số f vào hai cuộn sơ cấp. Nó gây ra sự
biến thiên từ thông trong hai cuộn dây. Gọi từ thông này là φ =
φ
0
coswt.
+ Từ thong qua cuộn sơ cấp và thứ cấp lần lượt là: φ
1
= N
1
φ
0
coswt và
φ
2
= N
2
φ
0
coswt.
- Trong cuộn thứ cấp xuất hiện suất điện động cảm ứng e
2
có biểu thức:
e
2
= = N

2
w
0
sinwt (4.1)
Từ đó ta thấy nguyên tắc hoạt động của máy biến áp dựa vào hiện tượng
cảm ứng điện từ.
5) Led 7 đoạn
- LED 7 đoạn (Seven Segment display) là 1 linh kiện gồm 7 con LED mắc lại
với nhau , 7 LED đơn được mắc sao cho nó có thể hiển thị được các số từ 0 -
9 , và một vài chữ cái thông dụng, để phân cách thì người ta còn dùng thêm 1
led đơn để hiển thị dấu chấm (dot) .
Hình 4. Led 7 đoạn
- LED 7 đoạn có 2 loại đó là :
+ Chân Anode chung (chân + các led mắc chung lại với nhau .)
+ Chân Catode chung (Chân - các led được mắc chung với nhau .)
- Đối với loại Anode (cực +) chung :
+ Chân 3 và 8 là 2 chân Vcc, vậy muốn led nào đó sáng thì chỉ việc nối chân
catot xuống mass.
+ Điện áp giữa Vcc và mass phải lớn hơn 1.3 V mới cung cấp đủ led sáng,
tuy nhiên không được cao quá 3V .
- Đối với loại Cathode (cực -) chung:
+ Đầu chung này được nối xuống Ground (hay Mass), các chân còn lại dùng
để điều khiển trạng thái sáng tắt của các led đơn, led chỉ sáng khi tín hiệu đặt
vào các chân này ở mức 1.
- Vì led 7 đoạn chứa bên trong nó các led đơn, do đó khi kết nối cần đảm bảo
dòng qua mỗi led đơn trong khoảng 10mA-20mA để bảo vệ led.
- Nếu kết nối với nguồn 5V có thể hạn dòng bằng điện trở trước các chân nhận
tín hiệu điều khiển.
6) IC ổn áp
Giới thiệu chung về IC:

IC là một mạch điện tử mà các thành phần tác động và thụ động đều được chế
tạo trong hoặc trên một đế không thể tách rời nhau được. Đế này là một phiến
bán dẫn(thường là Si) hoặc một phiến cách điện. Một IC thường có kích thước
rộng cỡ vài trăm đến vài ngàn micro, dày cỡ vài trăm micro được đựng trong
một vỏ bằng kim loại hoặc bằng plastic. Những IC như vậy thường là một bộ
phận chức năng tức là một bộ phận có khả năng thực hiện một chức năng điện
tử nào đó. Sự kết tụ của các thành phần trong mạch điện tử cũng như các bộ
phận cấu thành của một hệ thống điện tử vẫn là hướng tìm tòi và theo đuổi từ
lâu trong ngành điện tử.
IC dùng trong Đồ Án: IC ổn áp 7805 thuộc họ 78XX.
+ Họ 78XX là họ cho ổn định điện áp đầu ra là dương. Còn XX là điện áp đầu
ra như 5V, 9V,…
+ Giới hạn nguồn vào 7-20V.
+ Điều kiện: điện áp đầu ra nhỏ hơn điện áp đầu vào 3V.
+ IC 7805 có 3 chân:
Chân 1 : nguồn đầu vào – Input.
Chân 2 : là chân nối đất – GND.
Chân 3 : nguồn đầu ra – Output.
+ Đảm bảo điện áp đầu ra ổn định trong
dải từ 4.75 -> 5.25V .
+ Hoạt động ở dãi nhiệt độ khá cao
Từ 0
O
C -> 125
O
C .
Hình 5. IC LM7805
7) IC 555
Cấu tạo vi mạch NE555:
Chân 1: GND (nối đất)

Chân 2: Trigger Input (ngõ vào xung nảy)
kj l
Chân 3: Output ( ngõ ra)
Chân 4: Reset (hồi phục)
Chân 5: Control Voltage ( điện áp điều khiển)
Chân 6: Threshold (Thềm –ngưỡng)
Chân 7: Dirchage ( xả điện)
Chân 8: +V
CC
( nguồn dương)
Hình 6. Cấu trúc của IC 555
• Cấu tạo:
- Vi mạch định thì 555 có 8 chân, có nguồn nuôi trong khoảng từ +5V đến
+15V và mức áp tối đa là +18V. Bên trong vi mạch 555 có hơn 20
Transistor và nhiều điện trở thực hiện chức năng như trong hình b gồm:
- Cầu phân áp gồm 3 điện trở 5kΩ nối từ nguồn +V
CC
xuống mass cho ra hai
điện áp chuẩn là 1/3V
CC
và 2/3V
CC
.
- Op-amp (1) là mạch khuếch đại so sánh có ngõ I
n
-
nhận điện áp chuẩn
2/3V
CC
còn ngõ I

n
+
thì nối ra ngoài chân 6. Tùy thuộc điện áp của chân 6 so
với điện áp chuẩn 2/3 V
CC
mà Op-amp (1) có điện áp mức cao hay thấp để
làm tín hiệu R (Reset) điều khiển Flip-Flop(F/F).
- O
p-amp (2) là mạch khuếch đại so sánh có ngõ I
n
+
nhận điện áp chuẩn
1/3
V
CC
còn ngõ I
n
-
thì nối ra ngoài chân 2.Tùy thuộc điện áp chân 2 so với
điện áp chuẩn 1/3 V
CC
mà Op-amp (2) có áp thế ra mức cao hay thấp để làm
tín hiệu S (Set) điều khiển Flip –Flop (F/F).
- Mạch Flip-Flop (F/F) là loại mạch lưỡng ổn kích một bên. Khi chân Set
(S) có điện áp cao thì điện áp này kích đổi trạng thái của F/F là ngõ Q lên
mức cao và ngõ xuống mức thấp. Khi ngõ Set đang ở mức cao xuống thấp
thì mạch F/F không đổi trạng thái. Khi chân Reset (R) có điện áp cao thì
điện áp này kích đổi trạng thái của F/F làm ngõ lên mức cao và ngõ Q
xuống mức thấp. Khi ngõ Reset đang ở mức cao xuống thấp thì mạch F/F
không đổi trạng thái.

- Mạch OUTPUT là mạch khuếch đại ngõ ra để tăng độ khuếch đại dòng
cấp cho tải. Đây là mạch khuếch đại đảo có ngõ vào là chân của F/F
nên khi ở mức cao thì ngõ ra chân 3 của IC sẽ có điện áp thấp (~0v) và
ngược lại khi ở mức thấp thì ngõ ra chân 3 của IC sẽ có điện áp cao
(
~
V
CC
).
-
Transistor T
1
có chân E nối vào 1 điện áp chuẩn khoảng 1,4 V và loại
Transistor PNP nên khi cực B nối ra ngoài bởi chân 4 có điện áp cao
hơn 1,4V thì T
1
ngưng dẫn nên T
1
không ảnh hưởng đến hoạt động của
mạch khi chân 4 có điện trở trị số nhỏ thích hợp (nối mass) thì T
1
dẫn
bão hòa đồng thời làm mạch OUTPUT cũng dẫn bão hòa và ngõ ra
xuống thấp. Chân 4 được gọi là chân Reset có nghĩa là nó Reset IC 555 bất
chấp tình trạng ở các ngõ vào khác, do đó chân Reset dùng để kết thúc xung
ra sớm khi cần. Nếu không dùng chức năng Reset thì nối chân 4 lên V
CC
để
tránh mạch bị Reset do nhiễu.
- Transistor T

2
là Transistor có cực C để hở nối ra chân 7 (Discharge =
xả). Do cực B được phân cực bởi mức điện áp ra của F/F nên khi ở mức
cao thì T
2
bão hòa và cực C của T
2
coi như nối mass, lúc đó ngõ ra chân 3
cũng ở mức thấp. Khi ở mức thấp thì T
2
ngưng dẫn cực C của T
2
bị hở, lúc
đó ngõ ra chân 3 có điện áp cao. Theo nguyên lý trên cực C của T
2
ra chân
7 có thể làm ngõ ra phụ có mức điện áp giống mức điện áp của ngõ ra chân
4.
• Nguyên lý hoạt động
Flip Flop bên trong IC 555 là SR-FF. Bảng trạng thái như sau:
Hình 7. Bảng trạng thái SR-FF cổng NOR
- Tụ C nạp từ điện Áp 0V > Vcc/3:
+ Lúc này (Opamp 1): V+ < V- (V- = 2Vcc/3). Do đó O
1
(ngõ ra opamp 1)
= 0 (L).
+ Lúc này (Opamp 2): V+ > V- (V+ = Vcc/3). Do đó O
2
(ngõ ra Opamp 2 )
có mức logic 1(H).

 R = 0, S = 1  Q = 1, = 0.
 Q = 1  Ngõ ra = 1.
 = 0  Transistor hồi tiếp không dẫn.
- Tụ C tiếp tụ nạp từ điện áp Vcc/3 > 2Vcc/3:
+ Lúc này (Opamp 1): V+ < V Do đó O
2
= 0.
+ Lúc này (Opamp 2): V+ < V Do đó O
1
= 0.
 R = 0, S = 0 nên Q, sẽ giữ trạng thái trước đó (Q=1, =0).
 Transistor vẫn ko dẫn.
- Tụ C nạp qua ngưỡng 2Vcc/3:
+ Lúc này (Opamp 1): V+ > V Do đó O
1
= 1.
+ Lúc này (Opamp 2): V+ < V Do đó O
2
= 0.
 R = 1, S = 0  Q=0, = 1.
 Q = 0  Ngõ ra đảo trạng thái = 0.
 = 1  Transistor dẫn, điện áp trên chân 7 xuống 0 (V).
 Tụ C xả qua Rb. Với thời hằng Rb.C
 Điện áp trên tụ C giảm xuống do tụ C xả, làm cho điện áp tụ C nhảy
xuống dưới 2Vcc/3.
- Tụ C tiếp tục XẢ từ điện áp 2Vcc/3 > Vcc/3:
+ Lúc này (Opamp 1): V+ < V Do đó O
1
= 0.
+ Lúc này (Opamp 2): V+ < V Do đó O

2
= 0.
 R = 0, S = 0  Q, sẽ giứ trạng thái trước đó (Q=0, =1).
 Transistor vẫn dẫn.
- Tụ C xả qua ngưỡng Vcc/3:
+ Lúc này (Opamp 2): V+ > V Do đó O
2
= 1.
+ Lúc này (Opamp 1): V+ < V- (V- = 2Vcc/3) . Do đó O
1
= 0.
 R = 0, S = 1  Q = 1, = 0.
 Q = 1  Ngõ ra = 1.
 Q = 0  Transistor không dẫn -> chân 7 không nối mass nữa và tụ
C lại được nạp điện với điện áp ban đầu là Vcc/3.
 Kết quả: Ngõ ra out có dạng sóng vuông chu kỳ ổn định.
8) IC 74164
• Giới thiệu
IC 74164 là IC dịch 8 bit vào nối tiếp ra song song hoạt động ở điện áp
4,5V-5,5V, làm việc ở tần số cao nhờ sử dụng Diode Schottky bên trong. Dữ
liệu nối tiếp được nhập vào thông qua cổng AND 2 ngõ vào, việc nhập này
đồng bộ với cạnh lên xung Ck.
Chân Clear (Clr) tác động không đồng bộ với xung Ck, khi chân này tác
đông thì thanh ghi dịch sẽ bị xóa, tất cả các ngõ ra của nó sẽ bị kéo xuống
mức thấp.
Về mặt giao tiếp với các IC khác thì IC 74164 tương thích hoàn toàn với
các IC thuộc họ TTL.
Sơ đồ chân IC 74164:
Hình 8. Sơ đồ chân IC 74164
Chức năng:

- Chân A,B: ngõ vào dữ liệu nối tiếp của IC 74164, đây là 2 ngõ vào của
một cổng AND 2 ngõ vào. Dữ liệu muốn đến được Flip-Flop đầu tiên để
bắt đầu quá trình ghi dịch thì tín hiệu phải được đưa vào cổng NAND 2
ngõ này, khi hoạt động 1 trong 2 chân phải kéo lên mức 1, muốn đổi trạng
thái ngõ ra chỉ cần thay đổi mức logic ở ngõ này.
- Chân 8 Clock: chân nhận xung clock ( tác động cạnh lên). Dữ liệu ở 2 ngõ
vào A, B được đưa đến ngõ ra (đồng thời dữ liệu ở các ngõ ra dịch phải 1
bit) đồng bộ với xung để đưa vào chân này. Điều này có nghĩa là IC sẽ
thực hiện việc ghi dịch mỗi khi có cạnh lên xung clock tác động.
- Chân 9 Clear: chân reset IC, chân này tác động ở mức thấp. Khi chân Clr ở
mức logic cao thì IC được phép hoạt động bình thường (ghi dịch), nhưng
khi chân này đưa xuống mức logic thấp thì IC bị reset ngay lập tức: tất cả
ngõ ra của nó đều bị kéo xuống mức logic thấp. Việc reset này không đồng
bộ với xung clock đưa vào IC, nghĩa là ở bất kì trạng thái nào xung clock
(dù ở mức logic cao hay thấp hoặc đang chuyển trạng thái) ta đều thực
hiện được việc reset IC bằng cách đưa vào chân Clr mức logic thấp.
- Q
A
~ Q
H:
các

ngõ ra song song của IC. Các ngõ ra này được lấy ra cùng lúc
hoặc từng ngõ theo yêu cầu.
- Vcc (14), GND (7): dùng để cấp nguồn cho IC.
Hình 9. Sơ đồ bên trong IC 74164
Bảng trạng thái hoạt động:
• Nguyên lý hoạt động:
Khi có cạnh lên xung Ck đầu tiên tác động vào chân Clk thì dữ liệu ngõ
vào (A, B) sẽ được dịch đến ngõ ra đầu tiên Q

A
, trạng thái logic của tất cả
các ngõ ra khác không thay đổi.
Khi xung Ck thứ hai tác động thì dữ liệu từ ngõ ra đầu tiên QA sẽ dịch
đến ngõ ra thứ hai QB, dữ liệu ngõ vào được dịch đến ngõ ra đầu tiên, trạng
thái logic của tất cả các ngõ ra còn lại không thay đổi.
Cứ tương tự như thế cho đến khi xung thứ 8 tác động thì dữ liệu đầu tiên
đã được dịch đến ngõ ra cuối cùng QH. Dữ liệu ở ngõ vào dịch đến ngõ ra
QA, dữ liệu từ QA dịch sang QB,…Như vậy dữ liệu đưa vào nối tiếp đã
được lấy ra song song ở cả 8 ngõ ra sau 8 xung Ck tác động.
Khi có xung thứ 9 tác động thì dữ liệu từ ngõ vào được chuyển đến ngõ
ra đầu tiên, trạng thái logic ở các ngõ ra khác sẽ được dịch phải 1 bit, trạng
thái logic ở ngõ ra cuối cùng sẽ tự động biến mất.
Hình 10. Xung ngõ vào và ra của IC 74164
B. Thiết kế mạch nguyên lý
1) Mạch nguồn
Nguồn một chiều có nhiệm vụ cung cấp năng lượng một chiều cho các mạch và
thiết bị điện tử hoặt động. Năng lượng một chiều được lấy từ nguồn xoay chiều
của lưới điện thông qua quá trình biến đổi.Yêu cầu đối với nguồn này là điện áp
ra ít phụ thuộc vào điện áp mạng. Để đạt được yêu cầu đó, cần phải dùng các
mạch ổn định (ổn áp, ổn dòng).
Sơ đồ khối của một bộ nguồn hoàn chỉnh được biểu diễn như sau:
Hình 11. Sơ đồ khối của một bộ nguồn hoàn chỉnh
a) Biến áp nguồn:
Hạ thế từ 220V xuống các điện áp thấp hơn 3V, 6V, 9V, 12V, 24V,…Yêu
cầu đề bài là điện áp ra ổn định 5V, mà điện áp đầu vào là 220V – 50HZ, nên
trong Đồ Án này ta sử dụng biến thế sử dụng nguồn 220V, 50Hz, 1A, và
chọn mức điện áp xoay chiều ngõ ra từ biến thế là 9V.
b) Mạch chỉnh lưu:
Có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều không

bằng phẳng (có giá trị thay đổi nhấp nhô).Do những ưu điểm của mạch chỉnh
lưu cầu như điện áp ra ít nhấp nháy, điện áp ngược mà diode chịu nhỏ hơn so
với phương pháp cân bằng nên ta sẽ chọn bộ chỉnh lưu cầu.
Hình 12. Mạch chỉnh lưu toàn kì
• Ở chu kỳ dương (đầu dây phía trên dương, đầu dây phía dưới âm)
dòng điện đi qua diode D1=> Rtải=>qua diode D4 về đầu dây âm.
• Ở chu kỳ âm (đầu dây phía trên âm, đầu dây phía dưới dương) dòng
điện đi qua diode D2=> Rtải=>qua diode D3 về đầu dây âm.
• Như vậy cả hai chu kỳ đều có dòng điện chạy qua tải.
c) Mạch lọc dùng tụ điện (lọc nguồn và lọc nhiễu):
Sau khi chỉnh lưu ta được điện áp một chiều nhấp nhô, nếu chưa có tụ lọc thì
điện áp nhấp nhô này chưa thể dùng được vào các mạch điện tử, do đó trong
các mạch nguồn ta cần phải lắp thêm các tụ lọc vào sau cầu diode chỉnh lưu.
Tụ điện cần có điện dung lớn để san phẳng điện áp làm giảm độ gợn sóng,
nâng cao mức nguồn DC và ổn định dòng điện cấp cho tải.
Chọn giá trị của tụ lọc nguồn C
1
(xem sơ đồ nguyên lý) tính gần đúng theo
công thức sau:
C
1
= (1.1)
Ta có:
Mạch chỉnh lưu cầu nên m
dm
= 2.
Để sóng ra bằng phẳng thường chọn K
dm
= 0,1.
W = 2πf = 2π.50 = 100π (rad/s).

Khi I
MAX
= 1A và U
ra MAX
= 9V thì có Z = 9/1 = 9Ω.
Vì dòng điện ra là một chiều nên ta có R = Z = 9Ω.
-C
1
= = = 1768 (uF).
Chọn: tụ 2200 uF.
Vì điện áp ra tối đa là 10,2V nên ta chọn điện áp cho tụ là 25V.
Vậy ta chọn tụ 2200uF/25V.
Tụ C
4
(xem sơ đồ nguyên lý) là tụ lọc có điện dung khoảng vài trăm uF, có
tác dụng làm tăng độ ổn áp đầu ra, dùng để tránh hiện tượng phát sinh dao
động tự kích, chọn C
4
= 470uF/25V.
Trong thành phần một chiều còn có các sóng điều hòa bậc 2,3…sóng nhấp
nhô có tần số cao, nhiễu bên ngoài. Các thành phần này ảnh hưởng đến hoạt
động của 7805. Hai tụ lọc nhiễu tần số cao C
2
và C
3
là tụ không phân cực,
ceramic có tác dụng lọc các thành phần nhiễu trên để mạch hoạt động tốt,
chọn C
2
= 104pF, C

3
= 104pF.
d) Mạch ổn áp bằng IC 7805
• Điện áp đầu vào của 7805 là điện áp một chiều và U
MAX
≤ 40V. Dòng điện
không vượt quá 1A.
- Dòng đỉnh là 2.2A.
- Vi
MIN
= 7V.
- Vi
MAX
= 40V. Nếu điện áp Vi quá cao sẽ làm công suất tiêu tán trên
7805 quá lớn  giảm hiệu xuất.
- Công suất tiêu tán cực đại là không dùng tản nhiệt là 2W.
- Công suất tiêu tán cực đại là có tản nhiệt là 15W.
- Khi sử dụng dòng điện ra > 0.5A nên lắp thêm tản nhiệt để đảm bảo ổn
định cho IC ổn áp.
- Để đảm bảo mạc chạy ổn định: U
IN
≥ U
7805
+ 3 (V).
 Tính toán điện áp ra và công suất tiêu tán trên 7805:
- Điện áp đầu vào máy biến thế là 220V(AC).
- Qua máy biến thế thì điện áp ra là 9V (AC).
- Qua diode chỉnh lưu thì U = 9. = 12,73V (DC).
- Điện áp sụt trên cầu là: 12,73 V – 1,4 V = 11,33V (DC)
(đi qua 2 diode nên mỗi diode sụt mất 0,7V).

- Điện áp sau chỉnh lưu là : 11,33 . 0,9 = 10,2V (DC).
(0,9 là hệ số của chỉnh lưu cầu).
- Điện áp trên đi qua 7805 cho ra điện áp 5V(DC) cần cung cấp cho
mạch.
- Khi hoạt động với tải thi 7805 sẽ nóng lên. Cần tản nhiệt tốt cho 7805.
Và công suât tiêu tán trên 7805 khi I
MAX
:
P = (10,2V- 5V).1A = 5,2W.
- Cần một Led dùng để báo nguồn 5VDC ngõ ra, và điện trở dùng để hạn
dòng cho Led nguồn này có giá trị:
= = = 471Ω (chọn R1 = 471Ω)
(giới hạn dòng cho led là 10mA đến 15mA)
e) Thành phần bảo vệ và chống quá tải:
Để bảo vệ cho 7805 và toàn bộ mạch bên trong ta cần một cầu chì 1A bảo
vệ. Trường hợp 7805 quá tải ( >1A) hoặc ngắn mạch thì cầu chì sẽ đứt và
mạch được bảo vệ.
 Mạch hoàn chỉnh
Hình 13. Mạch nguồn hoàn chỉnh
2) Mạch tạo xung dùng IC 555
Thiết kế mạch tạo xung vuông. Mạch tổng quát như sau: