Tài liệu hướng dẫn thực hành cơ sở Học viện CNBCVT

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.84 MB, 240 trang )

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
TRUNG TÂM ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC MỞ

BÀI THỰC HÀNH MÔN THỰC HÀNH CƠ SỞ
(Tài liệu dành cho sinh viên)

Biên soạn: Ths. Nguyễn Đức Minh

Họ tên sinh viên:.....................................
Mã số sinh viên:………………………..
Lớp:……………………………………..

1
Hà nội, ngày…..tháng…..năm…..

MỤC LỤC
Trang
PHẦN 1. MÔ PHỎNG, PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ

5

TRÊN MÁY TÍNH
Buổi thực hành số 1. Các linh kiện điện tử và phép đo cơ bản

5

Câu 1. Sự phóng nạp của tụ điện

7

Câu 2. Diode

17

Câu 3. Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ

19

Câu 4. Mạch chỉnh lưu cầu

21

Câu 5. Đo dòng và áp với công cụ Voltmeter và Ammeter

23

Câu 6. Khảo sát mạch transistor mắc E chung

24

Câu 7. Khảo sát mạch transistor mắc B chung

25

Buổi thực hành số 2. Các mạch điện nguồn

29

Câu 1. Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ

30

Câu 2. Mạch chỉnh lưu cả chu kỳ

32

Câu 3. Mạch chỉnh lưu bội áp

34

Câu 4. Mạch ổn áp một chiều dùng diode zenner

36

Câu 5. Mạch ổn áp đối xứng dùng diode zenner

39

Câu 6. Mạch ổn áp một chiều khi đầu vào thay đổi

41

Câu 7. Mạch ổn áp một chiều 5Vdc dùng IC 7805

44

Câu 8. Mạch ổn áp 1 chiều có điện áp ra điều chỉnh được dùng IC

46

7805
Câu 9. Mạch ổn áp 1 chiều đối xứng ±12V

49

Câu 10. Mạch ổn áp 1 chiều dùng IC LM317

51

Buổi thực hành số 3. Các mạch điện dao động và khuếch đại thuật toán

53

Câu 1. Mạch khuếch đại đảo

54

Câu 2. Mạch khuếch đại thuận

57

Câu 3. Mạch cộng đảo

60
2

Câu 4. Mạch cộng thuận

61

Câu 5. Mạch trừ điện áp

63

Câu 6. Mạch tích phân

65

Câu 7. Mạch vi phân

67

Câu 8. Mạch so sánh điện áp

69

Câu 9. Mạch đa hài tự dao động dùng transistor

70

Câu 10. Mạch trigger

72

Câu 11. Mạch hạn chế biên độ

74

Buổi thực hành số 4. Các mạch điện tử số

79

Câu 1. Các cổng logic cơ bản

80

Câu 2. Chuyển đổi giữa các cổng logic cơ sở

82

Câu 3. Mạch hợp kênh (MUX)

83

Câu 4. Mạch phân kênh (DEMUX)

85

Câu 5. Mạch đếm mod 100 hiển thị LED 7 đoạn

87

Câu 6. Bộ đếm mod 10 không đồng bộ nối tiếp

89

Câu 7. Mạch giải mã BCD sang thập phân

91

Câu 8. Mạch giải mã Gray sang BCD và ngược lại

92

Câu 9. Mạch so sánh hai số nhị phân 2 bit

93

Câu 10. Mạch cộng hai số nhị phân 4 bit

95

Câu 11. Mạch giải mã và hiển thị từ 0-19

97

Buổi thực hành số 5. Các mạch điện hỗn hợp và thiết kế mạch in

101

Câu 1. Mạch đo tần số hiển thị số 2 digit

102

Câu 2. Mạch đo điện áp hiển thị số 2 digit từ 0-19

107

Câu 3. Mạch đồng hồ điện tử hiển thị số

111

Câu 4. Thiết kế mạch in cho mạch nguồn ổn áp ±12V

114

Câu 5. Thiết kế mạch in cho đồng hồ hiển thị LED 7 đoạn

117

Buổi thực hành số 6. Mô phỏng các mạch điện có vi mạch khả trình

119

Câu 1. Ghép nối vi điều khiển MSC8051 với LCD 16x2

120

Câu 2. Ghép nối vi điều khiển MSC89C51 với bàn phím 4x3

129

3

Câu 3. Phát xung vuông theo yêu cầu với vi điều khiển MSC89C51

134

Câu 4. Điều khiển LED đơn

137

Câu 5. Điều khiển LED 7 đoạn

139

PHẦN 2. LẮP RÁP CÁC MẠCH ĐIỆN TỬ SỐ

143

Mạch đo tần số hiển thị số hai digit

143

Buổi thực hành số 7. Lắp ráp mạch giải mã và hiển thị

143

Buổi thực hành số 8. Lắp ráp mạch tạo xung chuẩn và mạch điều khiển

157

Buổi thực hành số 9. Lắp ráp hoàn thiện mạch và đo

166

Mạch đo điện áp hiển thị số 2 digit

172

Buổi thực hành số 10. Lắp ráp mạch giải mã và hiển thị

172

Buổi thực hành số 11. Lắp mạch giải mã từ 0 đến 19

189

Buổi thực hành số 12. Lắp ráp toàn mạch và đo điện áp

192

PHẦN 3. LẮP RÁP CÁC MẠCH ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ

202

Mạch đa hài tự dao động

202

Buổi thực hành số 13. Kiểm tra linh kiện và thiết kế dây nối

202

Buổi thực hành số 14. Lắp ráp hoàn thiện mạch và đo

208

Mạch khuếch đại âm tần dùng transistor

211

Buổi thực hành số 15. Đo thử, kiểm tra linh kiện, thiết bị và mạch in

211

Buổi thực hành số 16. Lắp ráp tầng tiền khuếch đại

217

Buổi thực hành số 17. Lắp ráp tầng khuếch đại đệm

222

Buổi thực hành số 18. Lắp ráp hoàn thiện mạch và đo

230

4

PHẦN 1.
MÔ PHỎNG, PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ TRÊN MÁY TÍNH

BUỔI THỰC HÀNH SỐ 1
CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ VÀ PHÉP ĐO CƠ BẢN
I. MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU
1.1 Mục đích :

-Giúp sinh viên làm quen với phần mềm mô phỏng mạch điện tử trên máy tính
-Sinh viên nắm được các bước cơ bản khi thực hiện mô phỏng và phân tích mạch điện tử
bằng máy tính PC.
-Sinh viên nắm được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các linh kiên điện tử cơ bản sử
dụng trong bài thực hành.
1.2.Yêu cầu :
-Sau khi làm xong bài thực hành, sinh viên nắm vững và có kỹ năng thành thạo khi thực
hiện các bước mô phỏng và phân tích mạch điện trên phần mềm ISIS 8.0
-Sau khi làm xong bài thực hành, sinh viên hiểu rõ cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của
các linh kiện điện tử cơ bản được dùng trong bài (các linh kiện có thực và các symbol
được dùng trong mô phỏng).
-Phân tích được nguyên lý hoạt động của mạch đã mô phỏng
-Hiểu và biết cách sử dụng công cụ đầu dò để thực hiện các chức năng đo theo yêu cầu
của từng mạch điện cho trong bài thực hành.
-Vẽ được dạng tín hiệu tại các điểm khảo sát trên mạch điện.
Từng sinh viên làm thực hành độc lập và ghi kết quả thực hành thu được vào trong tài
liệu này.
II. CHUẨN BỊ
2.1.Lý thuyết
-Sinh viên cần nắm chắc được lý thuyết tổng quan về mô phỏng, phân tích và thiết kế
mạch điện trên máy tính.
5

-Sinh viên đọc cuốn tài liệu Thực Hành Cơ Sở (phần lý thuyết mô phỏng).
-Sinh viên xem lại lý thuyết môn Cấu kiện điện tử và quang điện tử phần về tụ và
transistor.
2.2 Tổ chức thực hành
-Lớp học môn THCS được chia làm các nhóm, mỗi nhóm từ 20-25 sinh viên.
-Từng sinh viên làm thực hành trên máy tính một cách độc lập.

2.3. Các thiết bị, dụng cụ cần thiết

Tên thiết bị

Số lượng

Ký hiệu

Máy tính chạy hệ điều hành Windows

01

Windows XP hoặc Windows 7

Phần mềm mô phỏng mạch điện tử

01

Phần mềm đọc file định dạng PDF

Proteus Design Suite 8.0
Acrobat Reader

III. NỘI DUNG THỰC HÀNH (190 phút)
3.1 Hướng dẫn chung (10 phút)
- Sinh viên đọc kỹ tài liệu này trước khi thực hành
-Sinh viên khởi động máy tính, chạy phần mềm Proteus Dessign Suite version 8.0 trong
gói phần mềm ISIS.

Hình vẽ 1. Biểu tượng chương trình Proteus Design Suite 8.0

6

Hình vẽ 2. Giao diện chính của chương trình PDS 8.0
-Tìm hiểu sự hoạt động của chương trình, ý nghĩa của các nút chức năng trên menu bar
của chương trình.
-Tìm hiểu các liên kết trong tab Getting Started.
-Tìm hiểu các liên kết trong tab Help
-Thử chạy các ví dụ trong phần examples của chương trình. Quan sát hoạt động của
chương trình.
-Tìm hiểu thư viện linh kiện của chương trình, các công cụ đối với thư viện của chương
trình.
-Thử nghiệm lấy ra các linh kiện trên desktop của chương trình, vẽ dây nối giữa các linh
kiện.
-Thiết lập các thông số môi trường làm việc cho phù hợp.
3.2 Thực hành (180 phút)
Câu 1: Sự phóng/nạp của tụ điện (20 phút)
Các bước thực hiện:
Bước 1: Tạo project

7

Trên destop của máy tính, tạo 1 folder mới và đặt tên là MP. Đây là nơi sẽ lưu các file mô
phỏng sau này. Trong giao diện chính của chương trình chọn nút
một project mới.
Cửa sổ màn hình xuất hiện như sau:

Hình vẽ 3. Tạo project mới

Hình vẽ 4. Lựa chọn template cho file mô phỏng

8

để tạo ra

-Chọn “Create a schematic from the selected template” để tạo ra một file mô phỏng có
sơ đồ mạch điện nguyên lý chi tiết theo những thiết lập mô trường làm việc phù hợp với
từng cá nhân.
-Nếu không có một template cho trước, ta chọn default.

Hình vẽ 5. Lựa chọn tạo file mạch in PCB sau khi mô phỏng
-Tiếp theo chọn “Craete PCB layout from the seleted template” để tạo ra một file mạch
in PCB trong project từ file mạch nguyên lý được mô phỏng.

Hình vẽ 6. Lựa chọn tạo ra một project không bao gồm các vi điều khiển
9

-Do file mô phỏng là mạch điện không có các vi mạch khả trình nên chúng ta chọn “No
firmware project” để báo cho chương trình biết là trong file mô phỏng không có các mã
nguồn cho vi điều khiển, vi xử lý. Kết quả ta được như sau:

Hình vẽ 7. Những thành phần có trong project mới tạo ra
-Kích vào nút Finish để hoàn thành. Như vậy ta đã có một folde chứa các file mô phỏng
riêng.
Bước 2: Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện
Trong file mới tạo ra hãy vẽ sơ đồ mạch điện như sau:

B1(+)

C1(1)

R1
220

B1

C1

10V

1u

Hình vẽ 8. Mạch điện quan sát đường cong nạp điện của tụ
Thực hiện tuần tự các bước:
10

-Mở thư viện linh kiện chọn lần lượt tụ điện và điện trở và nguồn điện theo yêu cầu đề
bài.

Hình vẽ 9. Thư viện linh kiện
-Dùng công cụ nối dây, nối các linh kiện theo sơ đồ đã cho.
-Chọn công cụ đầu dò và đặt vào các điểm đo như trên sơ đồ nguyên lý đã cho.

Hình vẽ 10. Chọn đầu đo điện áp
11

-Để quan sát đường cong nạp điện của tụ, sử dụng công cụ Graph Mode để mô phỏng
mạch trong chế độ Graphs . Chọn loại graphs là ANALOGUE.

Hình vẽ 11. Chọn công cụ Graph mode
Bước 3: Thiết lập giá trị, thuộc tính cho các linh kiện, thiết bị trong mạch
-Kích chuột phải vào từng linh kiện để thiết lập giá trị theo sơ đồ nguyên lý mạch điện.

Hình vẽ 12. Thiết lập giá trị hoạt động cho linh kiện
12

-Để hiển thị trên Graph dạng tín hiệu tại các điểm đo gắn đầu dò, hãy lựa chọn đầu dò
cần quan sát, kéo và thả đầu dò vào trong Graph (chú ý: kéo đầu dò và thả vào góc cao
bên trái của Graphs)
-Có thể làm nhiều lần với các đầu dò khác nhau có trong mạch để có thể quan sát nhiều
tín hiệu tại các điểm đo khác nhau.
-Liệt kê các thành phần linh kiện trong mạch vào bảng sau:
TT Tên linh kiện/ Thiết bị Giá trị/ Thuộc tính Ghi chú
1

Nguồn điện 1 chiều

2

Điện trở

3

Tụ điện

Bước 4. Mô phỏng và phân tích mạch điện
-Nêu nguyên tắc hoạt động cơ bản của mạch điện (lý thuyết) ?
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
Đường cong nạp điện của tụ có dạng hàm gì :
-Đường cong phóng điện của tụ có dạng hàm gì:
-Kích vào nút Run the simulation để thực hiện chạy mô phỏng mạch điện.

Hình vẽ 13. Bắt đầu chạy mô phỏng

13

-Khi muốn quan sát dạng sóng tại các điểm gắn đầu dò, hãy dừng chương trình mô
phỏng, chọn Graph và nhấn phím space để vẽ.
-Kích chuột phải vào Graph và chọn Edit properties

Hình vẽ 14. Thay đổi thuộc tính của Graphs
-Nhập giá trị Start time = 0s và Stop time = 2ms, có thể nhập cả tên cho các trục đồ thị
nếu muốn.

Hình vẽ 15. Nhập quãng thời gian quan sát dạng sóng
14

-Nhận xét về ảnh hưởng của Start time, Stop time đến dạng sóng quan sát được :
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
-Kích vào nút Spice option và thay đổi step time. Rút ra kết luận gì ?
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………

Hình vẽ 16. Thay đổi bước thời gian step time
-Vẽ lại chính xác dạng sóng thu được khi mô phỏng theo đúng tỷ lệ. Có nhận xét gì về
dạng của đường cong nạp điện của tụ so với lý thuyết ?
15

………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………

-Giải thích:
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
-Thay đổi giá trị của tụ điện và quan sát trạng thái tắt-sáng của bóng đèn. Đưa ra nhận xét
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
Câu 2: Diode (20 phút)
-Lặp lại các bước như ở câu 1. Thực hiện tương tự với nội dung câu 2
-Vẽ mạch điện như hình sau:

17

R1
2.7K

+661

D1
1N4001

DC
10V

mV

Hình vẽ 18. Đo sụt áp trên lớp tiếp giáp PN của diode
-Liệt kê các thành phần linh kiện trong mạch vào bảng sau
TT

Tên linh kiện/ Thiết bị

1

Nguồn điện

2

Điện trở

3

Diode

4

Volt kế

Giá trị/ Thuộc tính

Ghi chú

-Nêu nguyên tắc hoạt động của mạch điện:
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
-Sử dụng công cụ DC Voltmeter đo sụt áp một chiều giữa hai đầu diode.
-Giá trị hiển thị trên DC Voltmeter là bao nhiêu Volt: …………………

18

Hình vẽ 19. Công cụ đo điện áp DC voltmeter

-Thay đổi một vài diode khác nhau và lặp lại các bước trên, rút ra kết luận gì ?
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
Câu 3: Mạch điện chỉnh lưu dòng điện nửa chu kỳ (20 phút)
-Vẽ mạch điện như hình vẽ sau:
AC SOURCE(+) D1

A

1N4001

AC SOURCE

R1
470

AMP=10V
FREQ=50Hz

GND

Hình vẽ 20. Mạch điện chỉnh lưu nửa chu kỳ

19

-Liệt kê các thành phần linh kiện trong mạch vào bảng sau:
TT

Tên linh kiện/ Thiết bị

1

Nguồn điện

2

Điện trở

3

Diode

4

Giá trị/ Thuộc tính

Ghi chú

Nguồn điện áp xoay
chiều AC (AC source)

-Nêu nguyên tắc hoạt động của mạch này:

………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
-Vẽ dạng sóng đo được với đầu dò AC source (+) và đầu dò A trên mạch:
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………

20

………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
-Nhận xét gì về dạng sóng ? Muốn chỉnh lưu toàn sóng ta phải làm như thế nào ?

5

Tụ điện

Giá trị/ Thuộc tính

Ghi chú

- Tác dụng của các linh kiện trong mạch:
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
- Vẽ dạng sóng thu được từ đầu dò TR1(P1) và đầu dò C1(1) trên mạch.
22

………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
Chú ý: Khi vẽ sơ đồ chi tiết của mạch điện, ta phải chọn chính xác loại biến áp dùng
trong mạch nếu không sẽ hay gặp lỗi khi chạy mô phỏng.
- So sánh dạng sóng thu được với trường hợp mạch điện ở hình vẽ 19.
- Có nhận xét gì về công suất lối ra của 2 trường hợp này ?
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
- Tỷ số vòng dây của biến áp N1/N2 bằng bao nhiêu ? …………………
Câu 5: Đo dòng và áp với công cụ Voltmeter và Ammeter (20 phút)
- Vẽ mạch điện như sau:
R1
100
R2

Q1
2N2219

470k
B1
7V

B2
10V

+0.67
Volts

Hình vẽ 22. Đo dòng và áp bằng Voltmeter và Ammeter
23

-Sử dụng công cụ Ammeter để đo dòng điện 1 chiều trên cực B, C, E của transistor

Hình vẽ 23. Công cụ Ammeter
-Kết quả : IB=…………….. ; IC=…………….. ; IE=……………..
-Sử dụng công cụ Voltmeter để đo điện áp một chiều sụt trên các lớp tiếp giáp BE, BC

Hình vẽ 24. Công cụ Voltmeter
-Kết quả : VBE=…………… ; VCB=…………… ;
Câu 6: Khảo sát mạch điện Transistor mắc E chung (30 phút)
-Vẽ mạch điện như hình cho dưới đây.

R1
120K
C1

SIGNAL(+)

10uF

SIGNAL

Q1(E)
R2
56K

R3
3K

C2

R5
1K

10uF
Q1
2N2219
C3
R4
3K

10uF

B2
15V

R6
1K

AMP=1V
FREQ=1Khz

Hình vẽ 25. Sơ đồ mạch điện transistor mắc E chung
-Transistor trên hoạt động ở chế độ nào, vì sao:………………………………………
-Vẽ lại dạng điện áp đo tại đầu vào và đầu ra trên cực E như hình vẽ, nhận xét gì về pha
của hai tín hiệu này:

24

………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
-Sử dụng công cụ đầu dò multimeter để đo điện áp trên các cực BE, BC, đo dòng một
chiều trên cực E, B và C:
UBE=…………………… ; UBC=…………………… ;
IE=……………………… ; IB=……………………… ; IC=…………………… ;
-Nhận xét gì về pha của tín hiệu trên các cực của transistor ? Giải thích ?
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
Câu 7: Khảo sát Transistor mắc B chung (30 phút)
-Vẽ mạch điện như hình cho dưới đây

25

Tài liệu hướng dẫn thực hành cơ sở Học viện CNBCVT

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về