DK động cơ bước bằng IC số

ĐỒ ÁN 2
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU

02

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

04

1.1 Lí do chọn đề tài

04

1.2 Mục tiêu của đề tài

04

1.3 Kế hoạch thực hiện

04

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

05

2.1 Điện trở và biến trở

05

2.2 Tụ điện

07

2.3 Diode

11

2.4 Transistor

15

2.5 IC47194

19

2.6 NE555

21

2.6.7 Ứng dụng

24

2.7 IC ổn áp

26

2.8 Led

27

2.9 Công tắc

29

2.10 Động cơ bước

29

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ THI CÔNG MẠCH

33

3.1 Thiết kế sơ đồ khối

33

3.2 Thế kế mạch nguyên lý

31

3.3 Thết kế mạch

35

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN

38

4.1 Kết quả

40

4.2 Kết luận

40

4.3 Hướng phát triển

40

Tài Liệu Tham Khảo

41

1


ĐỒ ÁN 2
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.

2


ĐỒ ÁN 2
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

3


ĐỒ ÁN 2

4

ĐỒ ÁN 2

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 bài
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
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

5


ĐỒ ÁN 2
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ 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.

Hình 2.1.1: Ký hiệu điện trở
c) Hình dạng thực tế.

Hình 2.1.2: Điện trở trong 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).

6


ĐỒ ÁN 2

Hình 2.1.3: Bảng mã màu điện trở
(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:

7


ĐỒ ÁN 2

Hình 2.1.4: Ký hiệu biến trở
❖ Hình ảnh trong thực tế:

Hình 2.1.5: Biến trở 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 2.1.6: Hình ảnh cấu tạo
2.2.2 Phân loại.
8


ĐỒ ÁN 2
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).

Hình 2.1.7: Ký hiệu tụ điện
b) Hình dạng thực tế:

Hinh 2.1.8: Hình dạng của tụ gốm.

Hình 2.1.9: Hình dạng của tụ hoá
2.2.4 Điện dung và đơn vị.
a) Khái niệm về điện dung.

9

ĐỒ ÁN 2
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.

Hình 2.2.1: 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.

10


ĐỒ ÁN 2

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 .

Hình 2.2.2: 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.

Hình 2.2.3: 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.
11


ĐỒ ÁN 2
● 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 giữa hai chất bán dẫn.

Hình 2.2.4: 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.

Hình 2.2.5: 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 (-)
12


ĐỒ ÁN 2
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).

Hình 2.2.6: Diode (Si) phân cực thuận - Khi Dode dẫn
điện áp thuận đựơc gim ở mức 0,6V

Hình 2.2..7: 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), 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.

13


ĐỒ ÁN 2
Hình 2.2.8: Diode chỉ bị cháy khi áp phân cực ngựơc tăng ≥ 1000V.
2.3.4 Phương pháp đo kiểm tra Diode.
Phương pháp:

Hình 2.2.8: 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.

Hình 2.3.1: Ký hiệu và hình dạng cầu diode.
2.3.6 Diode xung.
14


ĐỒ ÁN 2
a) Khái niệm:
Diode xung là loại diode đóng cắt tốc độ cao. Không giống như diode thông
thường.

Hình 2.3.2: Diode xung trong thực tế
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.

Hình 2.3.3: Ứng dụng của diode xung
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.
+
+
+
+

+

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.
15


ĐỒ ÁN 2
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 2.3.4 : 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


ĐỒ ÁN 2
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 2.3.5 : 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 JB 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 I C 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 J B 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
17


ĐỒ ÁN 2
BN = AN/ I- A=N
I – AN = I/ I +BN
2.4.5 Các cách mắc transistor cơ bản
Có ba cách mắc đó là:

Hình 2.3.6: Đặc tuyến ra và đặc tuyến truyền đạt của transistor
❖ Mắc kiểu B chung

Hình 2.3.7: 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


ĐỒ ÁN 2

Hình 2.3.8: Đặc tuyến truyền đạt và đặc tuyến ra của mạch BC
❖ Mắc kiểu C chung

Hình 2.3.9: 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 2.4.1: Transitor thực tế

19


ĐỒ ÁN 2

Hình 2.4.2 : 1 số loại transitor khác
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.
20


ĐỒ ÁN 2
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:

Hình 2.4.3: Cấu tạo bên trong của IC
❖ Sơ đồ và chức năng các chân:

Hình 2.4.4: 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,
21


ĐỒ ÁN 2
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:
● Đồng bộ song song ngõ vào,
● Dịch phải
● Dịch trái,
● Cấm định thời.
Biên duơng khởi động định thời.

Hình 2.4.5: Bảng nhiệm vụ
d) Ký hiệu trong mạch điện và hình ảnh trong thực tế.
❖ Ký hiệu trong mạch điện.

Hình 2.4.6: Ký hiệu trong mạch điện
❖ Hình ảnh trong thực tế.

22


ĐỒ ÁN 2

Hình 2.4.7: IC 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 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.

23


ĐỒ ÁN 2
Hình 2.4.8: 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) .
+ 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 Opamp 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
24


ĐỒ ÁN 2
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 Op-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 Op-amp 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.
25