điều khiên động cơ bước dùng ic số 74194

Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện Điện - Tử

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Đề Tài : THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƯỚC
DÙNG IC SỐ

Giảng viên hướng dẫn : Trần Ngọc Thái
Nhóm thực hiện

: Đặng Tuấn Bản
Phạm Văn chí

Lớp

: B03141

1

B0314002
B0314005


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện Điện - Tử

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, con người cùng với những ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên
tiến của thế giới, chúng ta đã và đang ngày ngày thay đổi, văn minh và hiện

đại hơn. Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết
bị với các đặc điểm nổi bật như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ. Đó
là những yếu tố rất cần thiết góp phần cho hoạt động sản xuất, sinh hoạt
của con người đạt hiệu quả ngày càng cao hơn. Điện tử đang trở thành một
ngành khoa học đa nhiệm vụ. Điện tử đã đáp ứng được những đòi hỏi không
ngừng của các ngành, lĩnh vực khác nhau cho đến nhu cầu thiết yếu của
con người trong cuộc sống hàng ngày.
Ngày nay điều khiển động cơ điện không đơn giản như trước. Với thờ đại
công nghiệp hiện đại xuất hiện nhiều bài toán về động cơ điện giải quyết
nhiều chức năng phức tạp, để giải quyết vấn đề đó các nhà khoa học đã
nghiên cứu ra rất nhiều loại động cơ điện. Trong số đó có động cơ bước, là
một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt so với các động cơ
điện thông thường. Chúng thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến
đổi các tín hiệu dưới dạng xung rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động
góc quay hoặc chuyển động của roto có khả năng cố định roto vào các vị trí
cần thiết.
Xuất phát từ những nhu cầu ứng dụng, chúng em đã thiết kế một mạch điều
khiển, đó là “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƯỚC DÙNG IC
SỐ”. Nội dung báo cáo này gồm 4 Chương:
Chương 1: Tổng quan về đề tài
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương 3: Tính toán và thiết kế thi công mạch
Chương 4: Kết luận
Mặc dù rất cố gắng hoàn thành bài báo cáo này nhưng vẫn không tránh
khỏi thiếu sót mong thầy và các bạn đóng góp ý kiến để nhóm có thể hoàn
thiện hơn.Chúng em xin chân thành cảm ơn.
Nhóm thực hiện :

Đặng Tuấn Bản
Phạm Văn Chí

2


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện Điện - Tử

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU …………………………………………………………….….02
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN………………………………………….….05
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1 Lí do chọn đề tài.……………………………………………………….….06
1.2 Mục tiêu của đề tài.…………………………………………………….….06
1.3 Kế hoạch thực hiện.………………………………………………………..06
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Điện trở và biến trở..…………………………………………………….....07
2.1.1 Điện trở…………………………………………………………………07
2.1.2 Biến trở………………………………………………………….….…..08
2.2 Tụ điện…………………………………………………………….…….....08
2.2.1 Cấu tạo……………………………………………………….…………08
2.2.2 Phận loại…………….………………………………………………….09
2.2.3 Kí hiệu và hình dạng trong thực tế……………………………….……..09
2.2.4 Điện dung và đơn vị……………………………………………….…....10
2.2.5 Sự phóng và nạp điện…………………………………………….….….10
2.2.6 Cách đọc giá trị điện dung trên tụ điện…………………..……….…….11
2.3 Diode……………………………………………..………………………...11
2.3.1 Cấu tạo của diode bán dẫn……………………………….………….….11
2.3.2 Phân cực thuận cho diode…………………………..……………….….12
2.3.3 Phận cực ngược cho diode…………………………………………..….13
2.3.4 Phương pháp do kiển tra diode………………………………...……….13
2.3.5 Ứng dụng của diode bán dẫn………………………………………..….14

2.3.6 Diode xung………………………………………………………….….14
2.4 Transistor…………………………………………………………….…….15
2.4.1 Ký hiệu và cấu tạo của transistor……………………………...……….15
2.4.2 Thông số kĩ thuật……………………………………………………….15
2.4.3 Phân cực cho transistor…………………….…………………………...15
2.4.4 Nguyên lý làm việc……………………………………………………..16
2.4.5 Các cách mắc transistor cơ bản………………………..………………..17
2.4.6 Hình dạng một số transistor trong thực tế………….…………………...18
3


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện Điện - Tử

2.4.7 Ứng dụng của transistor…………………………………………….…..18
2.5 IC47194………………………………………………………………..…..19
2.6 NE555………………………………………………………………….…..21
2.6.1 Nguồn gốc của NE555……………………………………………….…21
2.6.2 Thông số………………………………………………………………..21
2.6.3 Chức năng của NE555………………………………………………….21
2.6.4 Bố trí và chức năng của từng chân………………………………….….21
2.6.5 Nguyên lý hoạt động………………………………………………..….22
2.6.6 Tính tần số điều chế độ rộng xung……………………………………..23
2.6.7 Ứng dụng…………………………………………………………….....24
2.7 IC ổn áp……………………………………………………………….....…24
2.7.1 Sơ lược về ic ổn áp…………………………………………….…….…24
2.4.2 Ic 78xx (7812 và 7805)…………………………………………..…..…25
2.8 Led……………………………………………………………….……...…26
2.9 Công tắc…………………………………………………………..………..27
2.10 Động cơ bước……………………………………………………………..27
2.10.1 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của động cơ bước…………………..27

2.10.2 Hoạt động………………………………………………………….…..28
2.10.3 Ứng dụng……………………………………………………………...28
2.10.4 Phân loại ……………………………………………………………...28
2.10.5 Đặc tính cơ động cơ bước và phương pháp điều khiển………….……30
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ THI CÔNG MẠCH
3.1 Thiết kế sơ đồ khối………………………………………………….….….31
3.2 Thế kế mạch nguyên lý………………………………………………...…..31
3.2.1 Mạch nguồn………………...…………………………………......……31
3.2.2 Mạch tạo xung vuông………………...…………………………..….…32
3.2.3 Mạch điều khiển…………………………………………………..….…32
3.2.4 Nguyên lý làm việc………………………………………………..……34
3.3 Thi công mạch……………………………………………………….….…35
3.3.1 Thiết kế mạch in………………………………………….…...………..35
3.3.2 Thi công mạch in……………………………………………...………..36
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN
4.1 Kết quả……………………………………………………………………..37
4.2 Kết luận………………………………………………………………...…..37
4


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện Điện - Tử

4.3 Hướng phát triển………………………………………………….………..37

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………
5


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện Điện - Tử

…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1 Lí do chọn đề tài.

Ngành điện tử là một trong những ngành quan trọng góp phần vào sự phát
triển của đất nước. Sự phát triển nhanh chóng của khoa học – công nghệ làm
cho ngành điện tử ngày càng phát triển và đạt được nhiều thành tựu mới. Nhu
cầu của con người ngày càng cao là điều kiện thuận lợi cho ngành điện tử phải
không ngừng phát minh ra các sản phẩm mới có tính ứng dụng cao, các sản
phẩm có tính năng, có độ bền và độ ổn định ngày càng cao.
Mạch điều khiển động cơ bước là sự kết hợp của môn học điện tử cơ bản và
kỹ thuật số, sơ đồ mạch khá là đơn giản, những phần tử trong mạch được bán
rất nhiều trên thị trường, giá thành rẻ và đặc biệt ứng dụng của mạch là rất cao.
Mạch điều khiển động cơ bước được ứng dụng nhiều trong ngành tự động
hoá, chúng được ứng dụng trong các thiết bị cần điều khiển chính xác.
1.2 Mục tiêu của đề tài.
- Tìm hiểu nguyên lý, chức năng và tác dụng của động cơ bước .
- Tìm hiểu được các chức năng, tác dụng của cá linh kiện thiết bị điện tử.
- Hoàn thành sản phẩm là mạch điều khiển động cơ bước :quay thuận ,quay
nghịch và quay nhanh ,quay chậm .
- Rèn luyện cho sinh viên cách tự học, đi đôi với thực hành và khả năng làm
việc theo nhóm.
1.3 Kế hoạch thực hiện.
- Bước 1: Tìm hiểu lý thuyết chung của mạch điều khiển động cơ bước.
Bao gồm nguyên tắc hoạt động của mạch và một số mạch để đưa ra lựa
chọn tốt cho đề tài làm đồ án.
- Bước 2: Tìm hiểu về các linh kiện, thiết bị điện tử sử dụng trong mạch
trên, từ đó tính toán lựa chọn các linh kiện, thiết bị đạt yêu cầu sử dụng
trong mạch.
- Bước 3: Tìm hiểu cách sử dụng phần mềm vẽ mạch professional, Eagle từ
đó đưa ra cách vẽ mạch điều khiển động cơ bước và hoàn thành bản mạch
in của mạch.
- Bước 4: Sau đã có bản mạch in tiến hành thi công hoàn thành sản phẩm.

6


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện Điện - Tử

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Điện trở và biến trở.
2.1.1 Điện trở.
a) Khái niệm:
Điện trở hay Resistor là một linh kiện điện tử thụ động trong mạch điện,
hiệu điện thế giữa hai đầu của nó tỉ lệ với cường độ dòng điện qua nó theo
định luật ohm: V=IR.
b) Ký hiệu: theo hai tiêu chuẩn US và EU.

c) Hình dạng thực tế.

d) Mã màu trên điện trở và cách đọc.


Mã Mầu trên điện trở:

Trong thực tế, để đọc được giá trị của một điện trở thì ngoài việc nhà sản
xuất in trị số của nó lên linh kiện thì người ta còn dùng một qui ước chung
để đọc trị số điện trở và các tham số cần thiết khác. Giá trị được tính ra
thành đơn vị Ohm (sau đó có thể viết lại thành kilô hay mêga cho tiện).

7


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện Điện - Tử

(Để tránh lẫn lộn trong khi đọc giá trị của các điện trở, đối với các điện
trở có tổng số vòng màu từ 5 trở xuống thì có thể không bị nhầm lẫn vì vị trí
bị trống không có vòng màu sẽ được đặt về phía tay phải trước khi đọc giá
trị. Còn đối với các điện trở có độ chính xác cao và có thêm tham số thay đổi
theo nhiệt độ thì vòng màu tham số nhiệt sẽ được nhìn thấy có chiều rộng
lớn hơn và phải được xếp về bên tay phải trước khi đọc giá trị).
Cách đọc:
+ Đối với điện trở 4 vạch màu: 3 vạch giá trị thì 2 vạch đầu là số, còn vạch
thứ 3 là vạch mũ… còn vạch cuối cùng là sai số của điện trở.
+ Đối với điện trở 5,6 vạch: 3 vạch đầu là đọc giá trị của điện trở, vạch 4 là
vạch mũ, vạch 5 là sai số.
+ Đối với điện trở dán giá trị của điện trở bằng hai số đầu, 10 mũ số thứ 3.
2.1.2 Biến trở.
a) Khái niệm và phân loại.
Biến trở là loại điện trở có thể thay đổi trị số theo yêu cầu ,thường gọi là
chiết áp. Có 2 loại đó là biến trở dây quấn và biến trở than.
b) Ký hiệu và hình ảnh trong thực tế.




Ký hiệu:

8


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện Điện - Tử


Hình ảnh trong thực tế:

2.2 Tụ điện.
2.2.1 Cấu tạo.
Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp cách
điện gọi là điện môi.
Hình ảnh cấu tạo:

Hình ảnh cấu tạo

2.2.2 Phân loại.
Người ta thường dùng giấy, gốm , mica, giấy tẩm hoá chất làm chất điện
môi và tụ điện cũng được phân loại theo tên gọi của các chất điện môi này
như: Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ hoá.
2.2.3 Ký hiệu và hình dạng thực tế.
a) Ký hiệu :
Tụ điện có ký hiệu là C (Capacitor).

b) Hình dạng thực tế:
9


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện Điện - Tử

Hình dạng của tụ gốm.

Hình dạng của tụ hoá

2.2.4 Điện dung và đơn vị.
a) Khái niệm về điện dung.

Điện dung : Là đại lượng nói lên khả năng tích điện trên hai bản cực của tụ
điện, điện dung của tụ điện phụ thuộc vào diện tích bản cực, vật liệu làm chất
điện môi và khoảng cách giữ hai bản cực theo công thức.
C=ξ.S/d
Trong đó C : là điện dung tụ điện , đơn vị là Fara (F)
• ξ : Là hằng số điện môi của lớp cách điện.
• d : là chiều dày của lớp cách điện.
• S : là diện tích bản cực của tụ điện.
b) Đơn vị.
Đơn vị điện dung của tụ : Đơn vị là Fara (F) , 1Fara là rất lớn do đó trong
thực tế thường dùng các đơn vị nhỏ hơn như MicroFara (µF), NanoFara
(nF), PicoFara (pF).
• 1 Fara = 1.000.000 µ Fara = 1.000.000.000 n F = 1.000.000.000.000 p F
• 1 µ Fara = 1.000 n Fara
• 1 n Fara = 1.000 p Fara
2.2.5 Sự phóng, nạp của tụ điện.
Một tính chất quan trọng của tụ điện là tính chất phóng nạp của tụ , nhờ
tính chất này mà tụ có khả năng dẫn điện xoay chiều.

10


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện Điện - Tử

Sự nạp và phóng điện của tụ.

a)Tụ nạp điện.
Như hình ảnh trên ta thấy rằng , khi công tắc K1 đóng, dòng điện từ nguồn
U đi qua bóng đèn để nạp vào tụ, dòng nạp này làm bóng đèn loé sáng, khi tụ
nạp đầy thì dòng nạp giảm bằng 0 vì vậy bóng đèn tắt.

b) Tụ phóng điện.
Khi tụ đã nạp đầy, nếu công tắc K1 mở, công tắc K2 đóng thì dòng điện từ
cực dương (+) của tụ phóng qua bóng đền về cực âm (-) làm bóng đèn loé
sáng, khi tụ phóng hết điện thì bóng đèn tắt.
=> Nếu điện dung tụ càng lớn thì bóng đèn loé sáng càng lâu hay thời gian
phóng nạp càng lâu.
2.2.6 Cách đọc giá trị điện dung trên tụ điện.
a)Với tụ hoá.
Giá trị điện dung của tụ hoá được ghi trực tiếp trên thân tụ.
=> Tụ hoá là tụ có phân cực (-) , (+) và luôn luôn có hình trụ .

Tụ hoá ghi điện dung là 185 µF / 320 V

b)Với tụ giấy, tụ gốm.
Tụ giấy và tụ gốm có trị số ghi bằng ký hiệu.

11


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện Điện - Tử

Tụ gốm ghi trị số bằng ký hiệu.

Cách đọc : Lấy hai chữ số đầu nhân với 10(Mũ số thứ 3 ).
Ví dụ tụ gốm bên phải hình ảnh trên ghi 474K nghĩa là:
Giá trị = 47 x 10 4 = 470000pF (Lấy đơn vị là picô Fara)
= 470 nF= 0,47 µF.
• Chữ K hoặc J ở cuối là chỉ sai số 5% hay 10% của tụ điện.
• Ý nghĩ của giá trị điện áp ghi trên thân tụ.
• Ta thấy rằng bất kể tụ điện nào cũng được ghi trị số điện áp ngay

sau giá trị điện dung, đây chính là giá trị điện áp cực đại mà tụ chịu
được, quá điện áp này tụ sẽ bị nổ.
• Khi lắp tụ vào trong một mạch điện có điện áp là U thì bao giờ
người ta cũng lắp tụ điện có giá trị điện áp Max cao gấp khoảng 1,4
lần.
• Ví dụ mạch 12V phải lắp tụ 16V, mạch 24V phải lắp tụ 35V. vv..
2.3. Diode.
2.3.1 Cấu tạo của Diode bán dẫn.
Khi đã có được hai chất bán dẫn là P và N , nếu ghép hai chất bán dẫn theo
một tiếp giáp P - N ta được một Diode, tiếp giáp P -N có đặc điểm:Tại bề mặt
tiếp xúc, các điện tử dư thừa trong bán dẫn N khuyếch tánsang vùng bán dẫn
P để lấp vào các lỗ trống => tạo thành một lớp Iontrung hoà về điện => lớp
Ion này tạo thành miền cách điện giữahai chất bán dẫn.
•
•

Mối tiếp xúc P - N => Cấu tạo của Diode .

Ở hình trên là mối tiếp xúc P - N và cũng chính là cấu tạo của Diode bán
dẫn.
12


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện Điện - Tử

Ký hiệu và hình dáng của Diode bán dẫn.

2.3.2 Phân cực thuận cho Diode.
Khi ta cấp điện áp dương (+) vào Anôt (vùng bán dẫn P) và điện áp âm (-)
vào Katôt (vùng bán dẫn N) , khi đó dưới tác dụng tương tác của điện áp,

miền cách điện thu hẹp lại, khi điện áp chênh lệch giữ hai cực đạt 0,6V (với
Diode loại Si) hoặc 0,2V (với Diode loại Ge) thì diện tích miền cách điện giảm
bằng không => Diode bắt đầu dẫn điện. Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn thì
dòng qua Diode tăng nhanh nhưng chênh lệch điện áp giữa hai cực của
Diode không tăng (vẫn giữ ở mức 0,6V).

Diode (Si) phân cực thuận - Khi Dode dẫn
điện áp thuận đựơc gim ở mức 0,6V

Đường đặc tuyến của điện áp thuận qua Diode

Kết luận : Khi Diode (loại Si) được phân cực thuận, nếu điện áp phân cực
thuận < 0,6V thì chưa có dòng đi qua Diode, Nếu áp phân cực thuận đạt =
0,6V thì có dòng đi qua Diode sau đó dòng điện qua Diode tăng nhanh nhưng
sụt áp thuận vẫn giữ ở giá trị 0,6V.
2.3.3 Phân cực ngược cho Diode.
Khi phân cực ngược cho Diode tức là cấp nguồn (+) vào Katôt (bándẫn N),
13


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện Điện - Tử

nguồn (-) vào Anôt (bán dẫn P), dưới sự tương tác của điện áp ngược, miền
cách điện càng rộng ra và ngăn cản dòng điện đi qua mối tiếp giáp, Diode có
thể chịu được điện áp ngược rất lớnkhoảng 1000V thì diode mới bị đánh
thủng.

Diode chỉ bị cháy khi áp phân cực ngựơc tăng ≥ 1000V.

2.3.4 Phương pháp đo kiểm tra Diode.

Phương pháp:

Đo kiểm tra Diode.

Đặt đồng hồ ở thang x 1Ω , đặt hai que đo vào hai đầu Diode, nếu:
Đo chiều thuận que đen vào Anôt, que đỏ vào Katôt => kim lên, đảo
chiều đo kim không lên là => Diode tốt
• Nếu đo cả hai chiều kim lên = 0Ω => là Diode bị chập.
• Nếu đo thuận chiều mà kim không lên => là Diode bị đứt.
• Ở phép đo trên thì Diode D1 tốt , Diode D2 bị chập và D3 bị đứt
• Nếu để thang 1KΩ mà đo ngược vào Diode kim vẫn lên một chút là
Diode bị dò.
2.3.5 Ứng dụng của Diode bán dẫn.
Do tính chất dẫn điện một chiều nên Diode thường được sử dụng trong
các mạch chỉnh lưu nguồn xoay chiều thành một chiều, các mạch tách sóng,
mạch gim áp phân cực cho transistor hoạt động .trong mạch chỉnh lưu Diode
có thể được tích hợp thành Diode cầu có dạng.
•
•

14


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện Điện - Tử

Ký hiệu và hình dạng cầu diode.

2.3.6 Diode xung.
a) Khái niệm:
Diode xung là loại diode đóng cắt tốc độ cao. Không giống như diode thông

thường.

Đây là loại diode có thời gian phục hồi nhanh. Đóng cắt được các xung có
tần số rất cao và các đường truyền tín hiệu xung trong các mạch tín hiệu.
1N4148 không giống như các diode chỉnh lưu thông thường.
b) Ứng dụng:
Ngoài nó có chức năng đóng cắt được tần số cao nó còn có chức năng của
của một diode thông thường. Nhưng thường được sử dụng cho các mạch
đóng cắt với tần số cao, hay để ngăn tín hiệu ngược với công suất rất thấp.
Một ứng dụng nho nhỏ của 1N4148 trong mạch đóng cắt rơle.

Trên mạch ứng dụng trên thì 1N4148 dùng để trả năng lượng về nguồn
trong quá trình đóng cắt cuộn hút role sinh ra năng lượng cảm để bảo vệ van
transitor.
c) Thông số quan trọng của 1N4148.
15


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện Điện - Tử

+ Điện áp ngược: 75V
+Thời gian phục hồi: 4ns
+ Dòng điện thuận: 300mA
+ Công suất tiêu tán: 500mW
+ Nhiệt độ hoạt động: -65 ~ 175 độ C.
2.4. TRANSISTOR.
2.4.1 Ký hiệu và cấu tạo của transistor.
- Cấu tạo: Gồm ba lớp bán dẫn ghép lại với nhau hình thành hai lớp tiếp giáp
P-N nằm ngược chiều nhau. Ba vùng bán dẫn nối ra ba chân gọi là ba cực. Cực
nối với vùng bán dẫn chung gọi là cực gốc, cực này mỏng và có nồng độ tạp

chất thấp, hai cự còn lại nối với vùng bán dẫn ở hai bên là cực phát (E) và cực
thu (C), chúng có chung bán dẫn nhưng nồng độ tạp chất là khác nhau nên
không thể hoán vị cho nhau. Vùng cực E có nồng độ tạp chất rất cao, vùng C có
nồng độ tạp chất lớn hơn vùng B nhưng nhỏ hơn vùng E.

Hình 1.6.1 : cấu tạo của transitor

2.4.2 Thông số kĩ thuật của transistor
- Dòng điện cực đại cho phép: Đó là dòng điện lớn nhất có thể đi qua mà không
làm hư nó transistor.
- Điện áp đánh thủng: Là điện áp tối đa đặt vào các cặp cực BE, BC, CE, nếu
quá transistor bị hỏng.
- Hệ số khuếch đại dòng điện.
- Công suất cực đại cho phép và tần số cắt.
2.4.3 Phân cực cho transistor.
Đó là cung cấp điện áp DC thích hợp giữa các chân B, C, E để đảm bảo cho tiếp
giáp B-C phân cực nghịch.
- Với transistor NPN: UBE>0 và UCE>0
- Với transistor PNP: UBE<0 và UCE<0
Về giá trị điện áp: Tùy thuộc vào vật liệu cấu tạo nên transistor là Si hay Ge mà
giá trị điện áp UBE nằm trong một khoảng nhất định

16


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện Điện - Tử

2.4.4 Nguyên lí làm việc
-) Loại N có đặc điểm là:
+ Miền emitor có nồng độ tạp chất lớn.

+ Miền bazo có nồng độ tạp chất nhỏ nhất miền điện tích không gian của P-N.
BJT có miền này chỉ cỡ μm.
+ Miền collector là miền có nồng độ pha tạp trung bình.
+ Tiếp giáp P-N giữa miền E và B gọi là tiếp giáp emito (JB)
+ Tiếp giáp P-N giữa C và E gọi là tiếp giáp colacto (JC)

Hình 1.6.2 : cách phân cực cho transitor

+ Ta chỉ xét với cấu trúc N-P-N còn cấu trúc P-N-P thì hoạt động tương tự như
hình vẽ ở trên. Khi transistor được phân cực do J B phân cực thuận làm các hạt
đa số từ miền E phun qua tiếp giáp J B tạo nên dòng điện emitor IB các điện tử
này tới vùng B trở thành hạt thiểu số của vùng bazo và tiếp tục khuếch tán sâu
vào miền bazo hướng tới IC trên miền bazo tạo ra dòng điện bazo IB. Nhưng do
cấu tạo của miền B mỏng lên hầu hết số lượng các điện tử từ miền E phun qua
JB đều tới được bờ JC và đường trường gia tốc (Do Jc phân cực ngược cuốn qua
tới được miền C tạo nên dòng điện collector Ic).
-) Các tham số của transistor lưỡng cực:
+ Dòng điện emitor IE = IB +Ic
+ Hệ số truyền đạt dòng điện: AN = IC/ IB<1
+ Hệ số khuếch đại dòng điện: BN= IC/ IB
+ Do cấu trúc khi chế tạo miền bazo của transistor cho tổn hao ít tức I B nhỏ lên
giá trịBN>>I
+ Ta có mối quan hệ giữa A và B như sau:
AN = BN/I + BN
BN = AN/ I- A=N
I – AN = I/ I +BN
17


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện Điện - Tử

2.4.5 Các cách mắc transistor cơ bản
Có ba cách mắc đó là:

Hình 1.6.3: Đặc tuyến ra và đặc tuyến truyền đạt của transistor


Mắc kiểu B chung

Hình 1.6.4:Mạch bazo chung

Trong mạch bazo Chung ta có tụ CB nối mát nên không có tín hiệu xoay
chiều. Tín hiệu đưa vào ở cực E và lấy ra ở cực C. Mạch BC có đặc điểm là
tổng trở vào rất nhả vài trục ôm, tổng trử ra lớn vài trăm kilom, hệ số khuyêchs
đại điện áp nên tới vài trăm lần hệ số khuyếch đại điện áp nhỏ gần bằng một tín
hiệu ra đồng pha với tín hiệu vào.

18


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện Điện - Tử
Hình 1.6.5 : Đặc tuyến truyền đạt và đặc tuyến ra của mạch BC


Mắc kiểu C chung

Hình 1.6.6 :Mạch C chung

Trong mạch transistor mắc theo kiểu C chung thì cực C ráp thẳng lên
nguồn VCC. Tín hiệu vào được đưa tới cực B và tín hiệu ra được lấy ra ở cực E.

Với mạch kiểu C chung thì tổng trở vào rất lớn vài trăm kilom, tổng trở ra thì
rất nhỏ vài chục ôm, thuận lợi cho việc ghép nối tải tín hiệu đầu ra đồng pha với
tín hiệu đầu vào.
2.4.6 Hình dạng một số loại transistor thực tế.

Hình 1.6.7 : transitor thực tế

Hình 1.6.8 : 1 số loại transitor khác

19


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện Điện - Tử

2.4.7 Ứng dụng của transistor.
- Dùng để làm các phần tử khuếch đại trong các mạch khuyếch đại công suất.
- Dùng để làm phần tửu điều chỉnh trong các mạch ổn định điện áp.
- Đóng vai trò phần tử chuyển mạch làm việc như một khóa điện tử.
- Tạo sóng trong các mạch dao động.
2.5 IC 74194.
a) Khái niệm.
IC 74LS194 là IC tích hợp của thanh ghi dịch hai chiều 4 bít. Thanh ghi dịch
hai chiều này được thiết kế để hợp nhất hầu như tất cả đặc tính các ngõ vào
song song, các ngõ ra song song, các ngõ vào dịch phải và dịch trái tuần tự,
các ngõ vào họat động kiểu điều khiển, và toàn bộ lĩnh vực quan trọng trực
tiếp.
Bộ ghi dịch có 4 chế độ hoạt động khác biệt là:
• Song song ngõ vào
• Dịch phải
• Dịch trái

• Cấm định thời
Đồng bộ song song ngõ vào được hoàn thành bởi sự áp dụng của dữ liệu
4Bit và dẫn cả hai chế độ điều khiển ngõ vào, S0 và S1 ở mức cao. Dữ liệu
được đưa vào Flip - flops liên hợp và xuất hiện tại những ngõ ra khi ngõ vào
xung clock hồi tiếp dương. Khi vào dòng dữ liệu nối tiếp bị cấm.
Dịch trái được hoàn thành đồng thời với sự dâng biên của xung clock khi
S0 ở mức cao và S1 ở mức thấp. Trong chế độ dữ liệu nối tiếp này được nhập
lại ở ngõ vào dữ liệu dịch phải. Khi S0 ở mức thấp và S1 ở mức cao, đồng thời
dữ liệu dịch trái và dữ liệu mới được nhập lại ở ngõ vào nối tiếp dịch trái.
Flip - flop bị cấm khi cả hai chế độ điều khiển ngõ vào ở mức thấp.
b) Cấu tạo bên trong và sơ đồ chức năng của các chân.
 Cấu tạo bên trong:

20


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện Điện - Tử



Sơ đồ và chức năng các chân:

1: Xóa,
2: Ngõ vào dịch phải tuần tự,
3, 4, 5,6: Ngõ vào song song,
7: Ngõ vào dịch trái tuần tự,
8: Nối mass,
9: S0,
10: S1,
11: Xung clock,

12, 13, 14, 15: Ngõ ra,
16: Vcc.
c) Chế độ làm việc.
Song song ngõ vào và ngõ ra
Có 4 chế độ hoạt động:
21


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện Điện - Tử

Đồng bộ song song ngõ vào,
Dịch phải
Dịch trái,
Cấm định thời.
Biên duơng khởi động định thời.
•
•
•
•

d) Ký hiệu trong mạch điện và hình ảnh trong thực tế.
 Ký hiệu trong mạch điện.



Hình ảnh trong thực tế.

2.6. NE555.
2.6.1 Nguồn gốc của NE555.
IC thời gian 555 được du nhập vào những năm 1971 bằng công ty Signetics

Corporation bằng 2 dòng sản phẩm SE555/NE555 và được gọi là máy thời
gian và cũng là loại có đầu tiên. Nó cung cấp cho các nhà thiết kế mạch điện

22


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện Điện - Tử

tử với chi phí tương đối rẻ, ổn định và những mạch tổ hợp cho những ứng
dụng cho đơn ổn và không ổn định.
Từ đó thiết bị này được làm ra với tính thương mại hóa. 10 năm qua một số
nhà sản suất ngừng sản suất loại IC này bởi vì sự cạnh tranh và những lý do
khác. Tuy thế những công ty khác lại sản suất ra những dòng này. IC 555 hiện
nay được sử dụng khá phổ biến ở các mạch tạo xung, đóng cắt hay là những
mạch dao động khác.
2.6.2 Thông số.
+ Điện áp đầu vào : 2 - 18V ( Tùy từng loại của 555 : LM555, NE555,
NE7555..)
+ Dòng tiêu thụ : 6mA - 15mA
+ Điện áp logic ở mức cao : 0.5 - 15V
+ Điện áp logic ở mức thấp : 0.03 - 0.06V
+ Công suất tiêu thụ (max) 600mW
2.6.3 Chức năng của NE555.
+ Tạo xung
+ Điều chế được độ rộng xung (PWM)
+ Điều chế vị trí xung (PPM) (Hay dùng trong thu phát hồng ngoại)
...
2.6.4 Bố trí chân và chức năng của từng chân.
a) Bố trí chân.

IC NE555 N gồm có 8 chân

b) Chức năng của từng chân.
+ Chân số 1 (GND): cho nối GND để lấy dòng cấp cho IC hay chân còn gọi là
chân chung.
+ Chân số 2 (TRIGGER): Đây là chân đầu vào thấp hơn điện áp so sánh và
được dùng như 1 chân chốt hay ngõ vào của 1 tần so áp.Mạch so sánh ở đây
dùng các transitor PNP với mức điện áp chuẩn là 2/3Vcc.
+ Chân số 3 (OUTPUT): Chân này là chân dùng để lấy tín hiệu ra logic. Trạng
thái của tín hiệu ra được xác định theo mức 0 và 1. 1 ở đây là mức cao nó
tương ứng với gần bằng Vcc nếu (PWM=100%) và mức 0 tương đương với
0V nhưng mà trong thực tế mức 0 này ko được 0V mà nó trong khoảng từ
(0.35 ->0.75V) .
23


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện Điện - Tử

+ Chân số 4 (RESET): Dùng lập định mức trạng thái ra. Khi chân số 4 nối
masse thì ngõ ra ở mức thấp. Còn khi chân 4 nối vào mức áp cao thì trạng
thái ngõ ra tùy theo mức áp trên chân 2 và 6.Nhưng mà trong mạch để tạo
được dao động thường hay nối chân này lên VCC.
+ Chân số 5 (CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC
555 theo các mức biến áp ngoài hay dùng các điện trở ngoài cho nối GND.
Chân này có thể không nối cũng được nhưng mà để giảm trừ nhiễu người ta
thường nối chân số 5 xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF đến 0.1uF các
tụ này lọc nhiễu và giữ cho điện áp chuẩn được ổn định.
+ Chân số 6 (THRESHOLD): là một trong những chân đầu vào so sánh điện
áp khác và cũng được dùng như 1 chân chốt.
+ Chân số 7 (DISCHAGER): có thể xem chân này như 1 khóa điện tử và chịu

điều khiển bỡi tầng logic của chân 3 .Khi chân 3 ở mức áp thấp thì khóa này
đóng lại.ngược lại thì nó mở ra. Chân 7 tự nạp xả điện cho 1 mạch R-C lúc IC
555 dùng như 1 tầng dao động .
+ Chân số 8 (Vcc): Không cần nói cũng bít đó là chân cung cấp áp và dòng
cho IC hoạt động. Không có chân này coi như IC chết. Nó được cấp điện áp từ
2V -->18V (Tùy từng loại 555 nhé thấp nhất là con NE7555)
2.6.5 Nguyên lý hoạt động.
Cấu tạo của NE555 gồm OP-amp so sánh điện áp, mạch lật và transistor để
xả điện. Cấu tạo của IC đơn giản nhưng hoạt động tốt. Bên trong gồm 3 điện
trở mắc nối tiếp chia điện áp VCC thành 3 phần. Cấu tạo này tạo nên điện áp
chuẩn. Điện áp 1/3 VCC nối vào chân dương của Op-amp 1 và điện áp 2/3
VCC nối vào chân âm của Op-amp 2. Khi điện áp ở chân 2 nhỏ hơn 1/3 VCC,
chân S = [1] và FF được kích. Khi điện áp ở chân 6 lớn hơn 2/3 VCC, chân R
của FF = [1] và FF được reset.
 Giải thích sự dao động:
Ký hiệu 0 là mức thấp bằng 0V, 1 là mức cao gần bằng VCC. Mạch FF là loại
RS Flip-flop
Khi S = [1] thì Q = [1] và = [ 0].
Sau đó, khi S = [0] thì Q = [1] và = [0].
Khi R = [1] thì = [1] và Q = [0].
 Tóm lại, khi S = [1] thì Q = [1] và khi R = [1] thì Q = [0] bởi vì = [1],
transisitor mở dẫn, cực C nối đất. Cho nên điện áp không nạp vào tụ C,
điện áp ở chân 6 không vượt quá V2. Do lối ra của Op-amp 2 ở mức 0, FF
không reset.
a) Giai đoạn ngõ ra ở mức 1.
Khi bấm công tắc khởi động, chân 2 ở mức 0.
Vì điện áp ở chân 2 (V-) nhỏ hơn V1(V+), ngõ ra của Op-amp 1 ở mức 1 nên
S = [1], Q = [1] và = [0]. Ngõ ra của IC ở mức 1.
Khi = [0], transistor tắt, tụ C tiếp tục nạp qua R, điện áp trên tụ tăng. Khi
nhấn công tắc lần nữa Op-amp 1 có V- = [1] lớn hơn V+ nên ngõ ra của Op24

Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện Điện - Tử

amp 1 ở mức 0, S = [0], Q và vẫn không đổi. Trong khi điện áp tụ C nhỏ hơn
V2, FF vẫn giữ nguyên trạng thái đó.
b) Giai đoạn ngõ ra ở mức 0.
Khi tụ C nạp tiếp, Op-amp 2 có V+ lớn hơn V- = 2/3 VCC, R = [1] nên Q = [0]
và = [1]. Ngõ ra của IC ở mức 0.
Vì = [1], transistor mở dẫn, Op-amp2 có V+ = [0] bé hơn V-, ngõ ra của Opamp 2 ở mức 0. Vì vậy Q và không đổi giá trị, tụ C xả điện thông qua
transistor.
 Kết quả cuối cùng: Ngõ ra OUT có tín hiệu dao động dạng sóng vuông, có
chu kỳ ổn định.
2.6.6 Tính tần số điều chế độ rộng xung.
Nhìn vào sơ đồ mạch trên ta có công thức tính tần số , độ rộng xung.
+ Tần số của tín hiệu đầu ra là
f = 1/(ln2.C.(R1 + 2R2))
+ Chu kì của tín hiệu đầu ra : t = 1/f
+ Thời gian xung ở mức H (1) trong một chu kì
t1 = ln2 .(R1 + R2).C
+ Thời gian xung ở mức L (0) trong 1 chu kì
t2 = ln2.R2.C
Như vậy trên là công thức tổng quát của 555. Tôi lấy 1 ví dụ nhỏ là : để tạo
được xung dao động là f = 1.5Hz . Đầu tiên tôi cứ chọn hai giá trị đặc trưng là
R1 và C2 sau đó ta tính được R1. Theo cách tính toán trên thì ta chọn : C =
10nF, R1 =33k --> R2 = 33k (Tính toán theo công thức).
2.6.7 Ứng dụng.
a ) Mạch báo động dùng SCR.

b) Trigger

25