Giáo trình Mô đun Kỹ thuật điện tử - Nghề cơ điện tử

7
với : 
+ADJ là chân điều khiển
+ Vo là điện áp đầu ra
+ Vi là điện áp đầu vào
* Thông số của LM317:
+ Điện áp đầu vào Vi = 40V
+ Nhiệt độ vận hành t = 0 - 125°
+ Dòng điện điều chỉnh là từ : 5
+ Công suất tiêu thụ lớn nhất là 20W
+ Dòng điện đầu ra lớn nhất Imax = 1.5A
+ Đảm bảo thông số Vi - Vo >= 3V
2.Nguyên lý hoạt động của mạch ổn áp điều chỉnh được điện áp ngõ ra dùng IC LM317
2.1. Sơ đồ nguyên lý :
Hình 18.6. Sơ đồ nguyên lý mạch ổn áp dùng IC LM317
2.2.Nguyên lý hoạt động
Với sơ đồ trên ta có thể điêu chỉnh điện áp đầu ra bằng điện trở R1 và VR được nối như hình vẽ trên. Dòng điện qua chân điều chỉnh phải nhỏ hơn 100uA.
Điện áp đầu ra được tính xấp xỉ bằng :
Vo = 1.25.(1+R1/VR)
Với công thức trên ta chỉ cho R1 là một giá trị nhất định. Một điều quan trong là dòng điện qua chân điều chỉnh phải nhỏ hơn 100uA và sự kết nối giữa điện trở R1 và VR coi như là một cầu phân áp khi đó điện áp giữa chân điều chỉnh và chân đầu ra phải có một điện áp nhất định tức là ở gữa hai điện trở R1 và VR điện áp luôn bằng 1.25V (Hằng số này không đổi). Do vậy ta mới có công thức trên.
Theo tôi là các pác nên chọn RR = 120Ω ==> VR = 120 (Vo/1.25-1)
Có điều cần chú ý: Điện áp đầu ra lúc nào cũng nhỏ hơn điện áp đầu vào là >=3V. Tức là: Vi - Vo >= 3V
Như vậy ta hiểu như thế này:muốn có điện áp điều chỉnh từ 1.25 đến 10V thì điện áp đầu vào cần phải là >=13V. Nếu mà hơn thì không đúng.Phải luôn đảm bảo điều kiện trên :   Vi - Vo >= 3V
Với bộ điều chỉnh này các bạn có thể tham khảo thêm trong datasheet của nớ! Các bạn nhớ là lắp thêm tản nhiệt vào cho nó để nó làm việc ổn định khi công suất đầu ra lớn
* Một vài mạch ứng dụng của LM317
LM317 dùng để tạo ra giải điện áp từ 1.25 đến 37V. Có thể làm điều chỉnh hay cố định điện áp đầu ra để sạc acquy 12V hay 6V vói lưu lượng acquy nhỏ (với sơ đồ nguyên lý như trên). Tôi lấy ví dụ để tính cho mạch sạc acquy 12V.
3.Lắp ráp mạch ổn áp điều chỉnh được điện áp ngõ ra dùng IC LM317
3.1.Lắp ráp mạch
Bước 1: Chọn và kiểm tra linh kiện theo hình 18.6
Bước 2: Lắp ráp linh kiện lên Board
Bước 3: Kiểm tra lại mạch
Bước 4: Cấp nguồn cho mạch
3.2.Khảo sát mạch
Cấp điện áp DC vào mạch và điều chỉnh từ 3V đến 40V, Đo điện áp ở ngõ ra
CÂU HỎ ÔN TẬP
Câu 1: Hãy trình bày cấu trúc của IC ổn áp LM317?
Câu : Hãy trình bày nguyên lý hoạt động của mạch ổn áp dùng IC LM317?
YÊU CẦU ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 18: 
Nội dung:
+ Về kiến thức: Trình bày được cấu trúc IC LM317 và nguyên lý hoạt động của mạch.
+ Về kỹ năng: 	
- Lắp ráp được mạch đúng yêu cầu kỹ thuật 
- Đo, kiểm tra được các thông số của mạch đảm bảo đúng yêu cầu kỹ thuật 
+ Về thái độ: Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp
Phương pháp: 	
+ Về kiến thức: Được đánh giá bằng phương pháp viết, trắc nghiệm.
+ Về kỹ năng: Được đánh giá bằng phương pháp thực hành.
+ Về thái độ: Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp
BÀI 19
LẮP RÁP, KHẢO SÁT MACCH KHUẾCH ĐẠI
VI SAI DÙNG BJT
Mã bài: MB19
Mục tiêu: Sau khi học xong bài học này người học có khả năng:
- Trình bày được nguyên lý hoạt động của mạch khuếch đại vi sai dùng BJT 
- Nhận biết được các lỗi thường gặp, nguyên nhân và biện pháp phòng ngừa
- Lắp ráp và khảo sát được mạch khuếch đại vi sai dùng BJT đúng yêu cầu kỹ thuật
- Có ý thức về an toàn lao động, tính cẩn thận, chính xác trong quá trình lắp ráp
Nội dung:
1.Đặc điểm của mạch khuếch đại vi sai dùng BJT
* Sơ đồ tổng quát của mạch khuếch đại Vi sai như hình 19.1
Hình 19.1. Sơ đồ tổng quát mạch khuếch đại vi sai 
* Đặc điểm của mạch là: Mạch gồm 2 đầu vào, hai đầu ra và cực Emitter của hai Transistor được nối với nhau, mạch làm việc theo nguyên lý cầu cân bằng, nếu hai Transistor được chế tạo cùng điều kiện và RC1 = RC2 = RC. Điện áp ra được lấy trên collector (kiểu đối xứng) hoặc trên mỗi collector đối với đất (kiểu không đối xứng). Tuy theo cách đưa tín hiệu vào mà có các chế độ khác nhau : 
- Đưa tín hiệu vào 1 đầu vào, còn một đầu nối đất: chế độ đơn.
- Hai đầu vào đưa hai tín hiệu khác nhau: chế độ Visai.
 - Đưa cùng một tín hiệu vào hai đầu vào: chế độ đồng pha
2.Nguyên lý hoạt động của mạch khuếch đại vi sai dùng BJT
Một mạch khuếch đại Visai tốt khi hệ số khuếch đại Visai Kvs lớn, hệ số khuếch đại đồng pha nhỏ, Kđp ³ 0. Theo công thức tính Kđp , nếu RE lớn thì một nguồn dòng cố định như hình 19.2a. Trong sơ đồ này, trở kháng ra của mạch CE là r0 đóng vai trò của RE trong các sơ đồ truớc. Sơ đồ tương đương xoay chiều như hình 19.2b
(a) (b)
Hình 19.2. Mạch khuếch đại vi sai dùng BJT
3.Lắp ráp và khảo sát mạch khuếch đại vi sai dùng BJT
3.1. Lắp ráp mạch theo sơ đồ 19.2a
Bước 1: Chọn và kiểm tra linh kiện
RC1 = RC2 = 3K3; Q1, Q2 và Q3 là C828; R1 = 100K ; R2 = 10K ; R3 = 100
VCC = +- 12C
Bước 2 : Lắp ráp linh kiện
Bước 3 : Kiểm tra lại mạch
Bước 4 : cấp nguồn cho mạch
3.2. Khảo sát các thông số của mạch
Khảo sát chế độ 1 chiều
Khảo sát chế độ Visai
Khảo sát chế độ đồng pha
CÂU HỎ ÔN TẬP
Câu 1: Hãy trình bày đặc điểm của mạch khuếch đại visai?
Câu 2: Hãy trình bày nguyên lý hoạt động của mạch khuếch đại visai?
YÊU CẦU ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 19: 
Nội dung:
+ Về kiến thức: Trình bày được khái niệm và nguyên lý của mạch khuếch đại vi sai cơ bản.
+ Về kỹ năng: 	
- Lắp ráp được mạch đúng yêu cầu kỹ thuật 
- Đo, kiểm tra được các thông số của mạch đảm bảo đúng yêu cầu kỹ thuật 
+ Về thái độ: Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp
Phương pháp: 	
+ Về kiến thức: Được đánh giá bằng phương pháp viết, trắc nghiệm.
+ Về kỹ năng: Được đánh giá bằng phương pháp thực hành.
+ Về thái độ: Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệpBÀI 20
LẮP RÁP, KHẢO SÁT MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐẢO DÙNG IC 741
Mã bài: MB20
Mục tiêu:Sau khi học xong bài học này người học có khả năng: 
- Trình bày được cấu trúc IC 741
- Trình bày được nguyên lý hoạt động của mạch khuếch đại đảo dùng IC
- Nhận biết được các lỗi thường gặp, nguyên nhân và biện pháp phòng ngừa
- Lắp ráp và khảo sát được mạch khuếch đại đảo dùng IC đúng yêu cầu kỹ thuật
- Có ý thức về an toàn lao động, tính cẩn thận, chính xác trong quá trình lắp ráp
Nội dung:
1.Khái niệm mạch khuếch đại thuật toán
Khuếch đại thuật toán (tên tiếng anh là operation amplifier- OA) là một linh kiện điện từ được sử dụng rộng rãi trong thời gian gần đây. Chúng được gọi theo đúng chức năng hoạt động mà nó có thể đáp ứng được đó chính là khả năng khuếch đại tín hiệu và đồng thời thực hiện các phép toán (cộng, trừ, nhân, chia, tích phân, vi phân, logarit).
Đặc biệt đối với khuếch đại thuật toán, khi sử dụng trong vùng khuếch đại, hệ số khuếch đại của mạch không phụ thuộc vào bản chất bên trong linh kiện mà hoàn toàn phụ thuộc vào linh kiện mắc bên ngoài mạch nên việc thiết kế, sử dụng linh kiện thường dễ dàng hơn và chính xác hơn. Do đó, trong nhiều ứng dụng, khuếch đại thuật toán được sử dụng thay thế cho các loại transitor trước đây. Tuy nhiên, đối với các ứng dụng này, khuếch đại thuật toán thường được sử dụng ở mức tín hiệu nhỏ hoặc trong các mạch đầu vào của các mạch đo chứ không dùng nhiều trong các mạch công suất. Đây chính là nhược điểm của bộ khuếch đại thuật toán.
Hình 20.1. Sơ đồ tổng quát bộ khuếch đại thuật toán
Khuếch đại thuật toán về cơ bản được ký hiệu bằng một tam giác có hai đầu vào và một đầu ra trong đó bao gồm:
Đầu vào thuận (hay còn gọi là đầu vào không đảo) được ký hiệu bằng dấu + tại chân vào. Nếu chúng ta cho một tín hiệu điện vào đầu vào này thì đầu ra sẽ cùng pha với tín hiệu vào hay nói một cách nôm na rằng nếu tín hiệu vào là tín hiệu dương thì đầu ra chắc chắn mang tín hiệu dương còn nếu tín hiệu đầu vào là âm thì tín hiệu ra chắc chắn là âm.
Đầu vào đảo được ký hiệu bằng dấu - tại chân vào. Nó được định nghĩa là nếu chúng ta cho một tín hiệu vào tại đầu vào thì đầu ra sẽ ngược dấu (trái dấu). Hay nói một cách khác, nếu cho tín hiệu dương vào tại đầu vào này thì tín hiệu thu được tại đầu ra sẽ mang cực tính âm và ngược lại.
Để hiểu rõ hơn về khuếch đại thuật toán, người ta thường dựa vào đường đặc tuyến vào- ra của linh kiện này để phân tích tính năng hoạt động của nó.
Trong đặc tuyến vào ra của khuếch đại thuật toán, có thể thấy rằng sẽ có 2 đường đặc tuyến đặc trưng cho ha đầu vào là đầu vào thuận (không đảo) và đầu vào đảo. Tuy nhiên, trong đặc tuyến này, thông thường khuếch đại thuật toán bị chia thành hai vùng hoạt động mà chúng ta nhìn thấy rõ đó chính là:
Vùng khuếch đại. Tại vùng khuếch đại, quan hệ điện áp giữa đầu vào và đầu ra là một đường thẳng (hay còn gọi là tuyến tính)
Vùng bão hòa: Tại vùng này, điện áp đầu ra của khuếch đại thuật toán bị cắt ngưỡng do hạn chế bởi nguồn cung cấp.
Trên thực tế, khuếch đại thuật toán có nhiều loại khác nhau và có nhiều chức năng khác nhau bổ sung cho quá trình sử dụng linh kiện và thiết kế mạch được thuận tiện hơn như chức năng bù lệch không, hiệu chỉnh lệch không,... nên khi lựa chọn các linh kiện khuếch đại thuật toán, người thiết kế thường nên để ý đến những điểm này.
2.Cấu trúc IC 741
Op Amp là một mạch điện điện tử của nhiều Linh Kiện Điện Tử đả được mắc sẳn trong một con chíp tám chân có khả năng dùng để khuếch đại hiệu hai điện thế nhập
Op Amp là một công cụ có nhiều chức năng
Khuếch đại hiệu hai điện thế nhập
Khuếch Đại Điện Âm or Dương
So sánh hai điện thế nhập
 . Khi V+ > V- .
 . Khi V+ < V- .
 . Khi V+ = V- .
Hình 20.2. Sơ đồ chân IC khuếch đại thuật toán
1 Chỉnh Không
2 Chân Nhập Trừ
3 Chân Nhập Cộng
4 Chân Điện Nguồn -V
5 Không Dùng
6 Chân Xuất
7 Chân Điện Nguồn +V
8 Không Dùng
3.Nguyên lý hoạt động của mạch khuếch đại đảo dùng IC
Hình 20.3. Bộ khuếch đại đảo
P
N
+
-
Ur
 I1 R1
 Iht Rht
Uv
3.1.Sơ đồ (hình 20.3)
3.2.Nguyên lý hoạt động
Bộ khuếch đại đảo cho trên hình 3.5, có thực hiện hồi tiếp âm song song điện áp qua Rht.
Nếu coi OA lý tưởng, dòng vào OA, I0 = 0
Tại nút N ta có :
 I1 = Iht 
Ta đã biết, với OA lý tưởng 
Ud = 0 nên Un = Up mà Up = 0
Do đó:
 Hệ số khuếch đại điện áp : 
Dấu (-) thể hiện tín hiệu ra ngược pha với tín hiệu vào.
Nếu Rht = R1 thì Ku = -1, sơ đồ hình 4.5 có tính chất lặp lại đảo tín hiệu.
Nếu R1 = 0, từ phương trình I1 = Iht , ta có :
 hay Ur = - I1Rht, tức là điện áp ra tỷ lệ với dòng điện vào. 
Đây chính là mạch biến đổi dòng thành áp.
Trở kháng vào : 
 Trong trường hợp yêu cầu hệ số khuếch đại lớn thì phải chọn R1 nhỏ, nên trở kháng vào Zv = 1 nhỏ. Khắc phục điều này bằng sơ đồ khuếch đại đảo hình 20.4
Bằng cách tính tương tự như trên ta có: 
Hình. 3.6. Bộ khuếch đại đảo
 có trở kháng vào lớn
U3
R2
R3
N
+
-
Ur
 R1
 Rht
Uv
Mặt khác : 
 (công thức phân áp ) 
 Vì vậy : 
 Trị số hệ số khuếch đại đảo
Hình 20.4. Mạch khuếch đại đao
Nếu ta chọn R1 = R2, thì Ku chỉ phụ thuộc vào tỷ số Rht /R3, có thể tăng tỷ số này tùy ý mà không ảnh hưởng đến trở kháng vào của mạch.Ví dụ 3.1 : Cho bộ khuếch đại như hình 3.5, Với R1 = 100KW, 
Rht = 500KW. Tính điện áp đầu ra khi tín hiệu vào là 2V.
Giải : Ta có : 
4.Lắp ráp và khảo sát mạch khuếch đại đảo dùng IC
4.1.Lắp ráp mạch theo sơ đồ 19.2a
Bước 1: Chọn và kiểm tra linh kiện
R1 = 100K ; R2 = 3K3K ; R3 = 470 ; Rht = 33K 
VCC = +12C
Bước 2 : Lắp ráp linh kiện
Bước 3 : Kiểm tra lại mạch
Bước 4 : Cấp nguồn cho mạch
3.2. Khảo sát các thông số của mạch
Dùng VOM đo điện áp ngõ vào và ngõ ra
CÂU HỎ ÔN TẬP
Câu 1: Hãy trình bày khái niệm của mạch khuếch đại thuật toán?
Câu 2: Hãy trình bày nguyên lý hoạt động của mạch khuếch đại đảo?
YÊU CẦU ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 20: 
Nội dung:
+ Về kiến thức: Trình bày được khái niệm khuếch đại thuật toán và nguyên lý hoạt động của mạch.
+ Về kỹ năng: 	
- Lắp ráp được mạch đúng yêu cầu kỹ thuật 
- Đo, kiểm tra được các thông số của mạch đảm bảo đúng yêu cầu kỹ thuật 
+ Về thái độ: Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp
Phương pháp: 	
+ Về kiến thức: Được đánh giá bằng phương pháp viết, trắc nghiệm.
+ Về kỹ năng: Được đánh giá bằng phương pháp thực hành.
+ Về thái độ: Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệpBÀI 21
LẮP RÁP, KHẢO SÁT MẠCH KHUẾCH ĐẠI
KHÔNG ĐẢO DÙNG IC 741
Mã bài : MB21
Mục tiêu: Sau khi học xong bài học này người học có khả năng: 
- Trình bày được nguyên lý hoạt động của mạch khuếch đại không đảo dùng IC
- Nhận biết được các lỗi thường gặp, nguyên nhân và biện pháp phòng ngừa
- Lắp ráp và khảo sát được mạch khuếch đại không đảo dùng IC đúng yêu cầu kỹ thuật
- Có ý thức về an toàn lao động, tính cẩn thận, chính xác trong quá trình lắp ráp
Nội dung:
Sơ đồ mạch khuếch đại không đảo dùng IC 741
* Boä khueách ñaïi khoâng ñaûo
Bộ khuếch đại không đảo có mạch hồi tiếp âm điện áp đặt vào đầu vào đảo, còn tín hiệu đặt vào đầu vào không đảo, như sơ đồ hình 3.7.
Vì Un = Up. Trong trường hợp này
Up = Uv nên Un = Uv.
Hình 21.1. Mạch khuếch đại không đảo
Mặt khác ta có:
Vì vậy: 
Hệ số khuếch đại:
Khi R1 ¥, Rht 0 thì Ku = 1, sơ đồ hình 3.7 trở thành bộ lặp lại điện áp.
Ví dụ : Cho mạch khuếch đại không đảo như hình 3.7 với R1 = 100KW, 
Rht = 500KW, Uv = 2V. Tính điện áp ra.
Giải :
Điện áp ra được tính theo công thức :
Hay với 
Nguyên lý hoạt động của mạch khuếch đại đảo dùng IC
Hệ số khuếch đại không đảo được tính bởi
Điện trở R3 được mặc vào đầu vào không đảo để ổn định nhiệt không cho ngõ ra trôi đến trạng thái bảo hòa
Lắp ráp và khảo sát mạch khuếch đại đảo dùng IC
3.1.Lắp ráp mạch theo sơ đồ 19.2a
Bước 1: Chọn và kiểm tra linh kiện
Ri = 470 ; Rf = 3K3K ; R3 = 100K 
VCC = +12C
Bước 2 : Lắp ráp linh kiện
Bước 3 : Kiểm tra lại mạch
Bước 4 : Cấp nguồn cho mạch
3.2. Khảo sát các thông số của mạch
Dùng VOM đo điện áp ngõ vào và ngõ ra
CÂU HỎ ÔN TẬP
Câu 1: Hãy trình bày cấu trúc của IC khuếch đại thuật toán?
Câu 2: Hãy trình bày nguyên lý hoạt động của mạch khuếch đại không đảo?
YÊU CẦU ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 21: 
Nội dung:
+ Về kiến thức: Trình bày được nguyên lý hoạt động của mạch.
+ Về kỹ năng: - Lắp ráp được mạch đúng yêu cầu kỹ thuật 
 - Đo, kiểm tra được các thông số của mạch đảm bảo đúng yêu cầu kỹ thuật 
+ Về thái độ: Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp
Phương pháp: 	
+ Về kiến thức: Được đánh giá bằng phương pháp viết, trắc nghiệm.
+ Về kỹ năng: Được đánh giá bằng phương pháp thực hành.
+ Về thái độ: Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp
TÀI LIỆU CẦN THAM KHẢO:
[1] - Giáo trình linh kiện, mạch điện tử, Nxb Khoa học kỹ thuật 2004
[2] - Sổ tay tra cứu linh kiện điện tử.
[3] - Sổ tay tra cứu tranzito Nhật Bản.
[4]- Nguyễn Thế Công, Trần Văn Thịnh, Điện tử công suất, lý thuyết, thiết kế, ứng dụng, Nxb Khoa học kỹ thuật 2008.
[5]- Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh, Điện tử công suất, Nxb Khoa học kỹ thuật 2004
[6]- Võ Minh Chính, Điện tử công suất, Nxb Khoa học kỹ thuật 2008
[7] - Phạm Quốc Hải, Phân tích và giải mạch điện tử công suất, Nxb Khoa học kỹ thuật 2002 
 [8] – Lê Đăng Doanh, Nguyễn Thế công, Trần Văn Thịnh, Điện tử công suất tập 1,2, Nxb Khoa học kỹ thuật 2007