quát về báo cáo thực tập cơ sở
Giới thiệu chung
Điện tử viễn thông đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống, và việc đào tạo kỹ sư ngành này cũng không kém phần quan trọng Hiện nay, điều kiện học tập của sinh viên, đặc biệt là sinh viên ngành điện tử viễn thông, đã được cải thiện đáng kể, tạo thuận lợi cho quá trình học tập Ngành điện tử viễn thông hứa hẹn nhiều triển vọng không chỉ trong xã hội hiện tại mà còn trong tương lai, vì vậy nhiều sinh viên, bao gồm cả tôi, đã quyết định chọn ngành điện là nghề nghiệp của mình.
Sinh viên Học Viện Kĩ Thuật Mật Mã được đào tạo trong môi trường kỹ thuật, vì vậy thực hành là yếu tố quan trọng hàng đầu Nhà trường đã tạo điều kiện cho sinh viên làm quen với các thiết bị và mạch điện tử, giúp chúng em hiểu rõ công dụng và cấu tạo của chúng Điều này không chỉ phục vụ cho công việc hiện tại mà còn trang bị kiến thức cần thiết cho tương lai Dưới sự hướng dẫn của thầy Đặng Văn Hải, chúng em đã thực hiện tốt kỳ thực tập cơ sở đầu tiên.
Mục tiêu
Việc tiếp xúc và sử dụng các thiết bị cùng linh kiện điện tử giúp người học hiểu rõ cấu tạo và cách sử dụng của chúng Điều này trang bị cho họ những kiến thức cơ bản về mạch và linh kiện điện tử, phục vụ cho các môn học trong tương lai, đồng thời phát huy những kiến thức đã học để hỗ trợ cho công việc sau này.
Nội dung nghiên cứu báo cáo
NỘI DUNG 1: Tìm hiểu và tham khảo các tài liệu, giáo trình, nghiên cứu các chủ đề, các nội dung liên quan đến đề tài
NỘI DUNG 2: Dựa trên các dữ liệu thu thập được,tiến hành vẽ mạch và mô phỏng trên multilsim
NỘI DUNG 3: Tiến hành lắp mạch trên thực tế,tìm hiểu rõ nguyên lý,cấu tạo của mạch,đo số liệu
NỘI DUNG 4: Tiến hành so sánh và đánh giá kết quả dựa trên mạch mô phỏng và thực thế
Bố cục của báo cáo
Chương này trình bày lí do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu và bốc cục
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương này trình bày các lý thuyết có liên quan đến các vấn đề mà đề tài sẽ dùng để mô phỏng và lắp ráp mạch
Chương này trình bày về phần thiết kế và mô phỏng mạch trên multilsim Chương 4: Tổng kết
Chương này đưa ra nhận xét và so sánh kết quả giữa mạch mô phỏng và mạch thực tế đã được lắp ráp
Cơ sở lý thuyết
TỔNG QUAN MẠCH SỐ
74LS93 hay SN74LS93 là bộ đếm nhị phân 4 bit, đóng vai trò quan trọng trong các thiết bị điện tử Đầu ra của bộ đếm này có thể được ứng dụng trong nhiều thiết bị khác nhau, như đếm xung hoặc tạo ngắt Bộ đếm này có hai loại chính: bộ đếm không đồng bộ và bộ đếm đồng bộ.
Cả hai loại bộ đếm này đều sử dụng flip flops để đếm các chữ số nhị phân.
2.1.1 Giới thiệu về IC đếm nhị phân 74LS93 Ở đây chúng ta sẽ nói về 74LS93 là một bộ đếm bốn bit Nó bao gồm 4 flip flops JK hoạt động o xung đầu vào bất kể đưa xung đầu vào như thế nào
Chúng ta có thể sử dụng vi điều khiển hoặc IC hẹn giờ để xử lý đầu vào xung IC 74LS93 bao gồm hai chân reset, hai chân Clock và bốn chân đầu ra, được cấu tạo từ hai bộ đếm: một bộ đếm mod 2 và một bộ đếm mod khác.
Vi mạch này có khả năng xuất ra 4 bit, cho phép đếm từ 0 đến 15 trong hệ nhị phân, tương thích với các thiết bị vi điều khiển và giao tiếp TTL.
Nó có nhiều dạng package như DIP, SMD với tất cả 14 chân Bộ đếm nhị phân 74L93 có khả năng bảo vệ bên trong khỏi ngắt tốc độ cao.
Hình 2.1 Hình ảnh về IC 74LS193
Hình 2.2 Sơ đồ chân 74LS193 Châ n
IC bao gồm nhiều bộ đếm mod, Chân 1 được sử dụng để cấp xung nhịp cho bộ đếm mod 8 Đó là chân tích cực mức THẤP.
Chân 2 là chân reset dùng để đặt lại bộ đếm trong trường hợp có yêu cầu. chân tích cực mức cao.
Chân 3 là chân reset thứ hai được sử dụng để đặt lại bộ đếm Đó là chân tích cực mức cao.
Chân NC 4, hay còn gọi là chân không kết nối (NC), không đảm nhận vai trò nào trong mạch bên trong IC Tuy nhiên, chân này vẫn có thể được sử dụng trên bo mạch PCB.
Chân 5 là chân cấp nguồn cho IC.
Chân 6 và chân 7 cũng là chân không kết nối của IC.
Chân 6 và chân 7 cũng là chân không kết nối của IC.
Q2 Chân 8 là một chân đầu ra của IC Đầu ra thực tế có 4 chân và Chân 8 là đầu bit thứ ba của dữ liệu nhị phân 4 bit.
Q1 Chân 9 cũng là một chân đầu ra Nó là bit thứ hai của dữ liệu nhị phân 4 bit.
Chân 10 là chân nối đất.
Q3 Chân 11 cũng là một chân đầu ra Nó là bit đầu tiên của dữ liệu nhị phân 4 bit.
Q0 Chân 12 cũng là một chân đầu ra Nó là bit cuối cùng của dữ liệu nhị phân 4 bit.
NC Chân 13 cũng là chân không kết nối của IC.
Chân 14 là chân đầu vào thứ hai của IC Nó sử dụng để cung cấp xung cho bộ đếm mod hai trong vi mạch Chân này được kết nối trực tiếp với Clock của flip flop JK của Q0
2.1.2 Đặc tính bộ đếm nhị phân 74LS93
Nó có thể được sử dụng như một bộ đếm 4 bit đơn giản.
Nó có nhiều dạng package với tất cả 14 chân, PDIP, GDIP và
Xung clock có thể được cấp bởi các bộ định thời như bộ định thời
555 hoặc với bất kỳ bộ vi điều khiển nào
IC có tốc độ nhanh gần 32MHz.
Đầu ra của bộ đếm 74LS93 có dạng TTL, giúp nó tương thích với các IC và vi điều khiển khác.
2.1.3 Thông số kỹ thuật của 74LS93
Các dải điện áp hoạt động cho IC là 4,5 đến 5.5V, nhưng phổ biến là điện áp 5 V.
Trạng thái mức CAO và THẤP sẽ được biểu diễn bằng điện áp trên
IC CAO sẽ được biểu thị bằng 3,5V (nhỏ nhất) và THẤP sẽ được biểu thị bằng 0,25V (nhỏ nhất)
Dòng điện đầu ra IC cũng sẽ khác Dòng trạng thái mức CAO sẽ là -0,4mA và THẤP sẽ là 8mA
Các tần số xung nhịp đầu vào CP0 là 32MHz và CP1 là 16MHz
Độ rộng xung đối với CP0 sẽ là 15ns và đối với CP1 sẽ là 30ns, nó cũng sẽ gấp đôi tần số đầu vào.
Dãy nhiệt độ hoạt động cũng có thể từ 0 đến 70 độ.
2.1.4 Cách hoạt động của bộ đếm kỹ thuật số 74LS93
Bộ đếm nhị phân 74LS93 bao gồm hai chân đầu vào, hai chân reset và bốn chân đầu ra Để bắt đầu, hãy kết nối các nguồn điện và sau đó nối chân xung clock đầu tiên (Pin 1) với bit cuối cùng (Pin 12).
Chúng ta sẽ tìm hiểu lý do thực hiện các bước này và cách kết nối chân reset với đất Trong những trường hợp khác, khi cần điều khiển thiết lập lại, cấu hình chân reset sẽ có sự khác biệt.
Kết nối chân clock thứ hai (Chân 2) với đầu ra của bộ timer hoặc bộ tạo xung khác để điều chỉnh đầu ra.
IC để lấy đầu ra trên các chân 8, 9, 11 và 12 Đây là sơ đồ mạch
Mạch đầu vào bao gồm hai thành phần: bộ đếm MOD 2 và bộ đếm MOD 8 Bộ đếm MOD 2 chỉ phát ra tín hiệu đầu ra 1 và 0 khi xung clock chuyển từ mức CAO sang mức THẤP.
Bộ đếm MOD 8 bao gồm ba flip flop JK, trong đó mỗi flip flop nhận xung clock từ đầu ra của flip flop JK trước đó Đầu ra của bộ đếm MOD 2 được sử dụng làm xung clock cho flip flop.
JK đầu tiên của MOD 8 Mọi đầu ra JK Flip Flop được coi là bit đầu ra tạo nên tổng 4 bit ở đây.
2.1.5 Sơ đồ mạch bên trong 74LS93
Sơ đồ mạch bên trong 74LS93
Mạch bên trong 74LS93 cho thấy rằng mỗi JK chỉ có thể đưa ra trạng thái 1 hoặc 0 Các JK Flip flop sẽ thay đổi trạng thái khi đầu ra của Flip Flop trước đó chuyển từ mức cao xuống thấp Tuy nhiên, Flip Flop đầu tiên không được kết nối với Flip Flop thứ hai, vì vậy chúng tôi kết nối chân clock đầu tiên (CP 1) với đầu ra của Flip Flop đầu tiên trong bộ đếm MOD 8.
Bốn mạch flip flop được kết nối nối tiếp, nhận xung clock từ đầu ra trước đó, tạo ra chuỗi đầu ra từ 0000 đến 1111, sau đó quay trở lại 0000 khi đạt đến 1111 lần đầu.
Mỗi bit nhị phân đại diện cho một số nhị phân trong chuỗi liên tiếp Dưới đây là bảng thể hiện mối quan hệ giữa các số thập phân và số nhị phân tương ứng.
Biểu đồ thời gian của tất cả các tín hiệu đầu ra từ Q0-Q3 trên mọi xung cạnh của tín hiệu clock được hiển thị ở đây.
Hình 2.4 Biểu đồ thời gian của các tín hiệu đầu ra từ Q0-Q3
2.2 Mạch giải mã IC 74LS48
74LS48 là bộ giải mã BCD sang số thập phân, cho phép hiển thị kết quả trên màn hình LED 7 đoạn Màn hình này được cấu tạo từ bảy đoạn LED nhỏ, dùng để biểu thị các giá trị số từ 0 đến 9.
TỔNG QUAN MẠCH TƯƠNG TỰ
Hình 2.3 Sơ đồ khối nguồn
1 Biến áp: tạo ra điện áp xoay chiều theo ý muốn.
2 Mạch chỉnh lưu: biến điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều gợn sóng.
3 Mạch lọc nguồn: nhiệm vụ biến điện áp gợn sóng thành điện áp ít gợn sóng
4 Mạch ổn áp nguồn : tạo ra điện áp không đổi khi điện áp xoay chiều biến thiên.
Gồm 2 phần cuộn dây và vật liệu từ ( thép kỹ thuật điện ) cuộn dây nối nguồn điện gọi cuộn dây sơ cấp Cuộn dây nối với tải gọi là cuộn dây thứ cấp Kích thước biến áp phụ thuộc vào công suất tiêu thụ của tải.
Hình 2.3.1 :Cấu tạo biến áp nguồn Thông số kỹ thuật 1 biến áp nguồn
Màu Xanh dương - Đen - Xanh dương: 150V - 0 - 150V
Hình 2.3.2: Biến áp thực tế 2.2.1.2 Mạch chỉnh lưu
Mạch chỉnh lưu là mạch điện tử chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều, thường được sử dụng trong bộ nguồn một chiều và mạch tách sóng tín hiệu vô tuyến Mạch này thường bao gồm các diode bán dẫn để điều khiển dòng điện, cùng với đèn chỉnh lưu thủy ngân hoặc các linh kiện điện tử khác.
Chức năng của mạch chỉnh lưu :
Mạch chỉnh lưu hiện diện rộng rãi trong cuộc sống hàng ngày và trong ngành công nghiệp Chúng được sử dụng trong nhiều thiết bị gia đình như bộ sạc điện thoại, tivi, máy lạnh, cũng như trong các thiết bị công nghiệp như máy hàn, biến tần và khởi động mềm.
Do đó một số chức năng chính của mạch chỉnh lưu có thể kể ra là:
+ Được áp dụng làm nguồn điện áp một chiều, làm nguồn điện một chiều có điều khiển cho các thiết bị mạ, hàn một chiều.
+ Nguồn điện cho các động cơ điện một chiều, nguồn cung cấp cho mạch kích từ của máy điện một chiều hoặc máy điện đồng bộ.
+ Dùng trong các bộ chuyển đổi điện xoay chiều thành dạng một chiều để truyền tải đi xa.
+ Chức năng của mạch chỉnh lưu dùng trong các thiết bị biến tần Inverter để dùng cho truyền động điện động cơ xoay chiều.
Các loại mạch chỉnh lưu thông dụng
1 Mạch chỉnh lưu nửa chu kì
Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ, hay còn gọi là mạch chỉnh lưu bán kỳ, bao gồm một điốt kết nối trực tiếp với tải Điốt hoạt động như một van một chiều, cho phép dòng điện chỉ chảy theo một hướng Do đó, mạch chỉnh lưu bán kỳ được sử dụng để chuyển đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều hiệu quả.
+ Ở nửa chu kỳ dương, điôt phân cực thuận, dòng điện 1 → điôt Đ → R tải →2.
+ Ở nửa chu kỳ âm, điôt bị phân cực ngược do đó không có dòng qua tải.
Hình 2.3.4 : Mạch chỉnh lưu nửa chu kì
2 Mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kì
Mạch chỉnh lưu hai 2 nửa chu kỳ là mạch biến đổi từ điện áp xoay chiều
AC được chuyển đổi thành DC bằng cách sử dụng hai điốt, mỗi điốt sẽ dẫn điện trong một nửa chu kỳ của điện áp nguồn Quá trình này tạo ra điện áp ngõ ra được chỉnh lưu trong toàn bộ chu kỳ.
Hình dạng sóng của hai diode cho thấy diode D1 dẫn điện trong bán kỳ dương, trong khi diode D2 dẫn điện trong bán kỳ âm Dạng sóng điện áp và nguồn điện trong trường hợp này tương tự như mạch chỉnh lưu toàn cầu một pha.
Trong bán kỳ dương, diode D1 dẫn điện do được phân cực thuận, trong khi diode D2 bị phân cực ngược và không dẫn điện Dòng điện chỉ chảy qua D1 và R, do đó điện áp hai đầu tải bằng với điện áp của cuộn thứ cấp, tức là Vo = Vs.
Trong bán kỳ âm, diode D2 dẫn điện trong khi D1 ngưng dẫn, cho phép dòng điện chảy qua D2 và tải Như vậy, chiều dòng điện qua tải vẫn giống như ở bán kỳ dương, dẫn đến áp tải ngược với giá trị của áp nguồn Vo = -Vs > 0.
: Mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kì
3 Mạch chỉnh lưu toàn sóng ( Chỉnh lưu cầu )
Mạch chỉnh lưu cầu là thiết bị chuyển đổi dòng điện xoay chiều (AC) thành dòng điện một chiều (DC), giúp điều chỉnh đầu vào AC thành đầu ra DC Nó được sử dụng phổ biến trong các mạch nguồn cung cấp điện áp DC cần thiết cho thiết bị và linh kiện điện tử.
Khi lựa chọn bộ chỉnh lưu cho mạch điện tử, cần xem xét các yêu cầu của tải hiện tại Các thông số quan trọng bao gồm thông số linh kiện, điện áp sự cố, dải nhiệt độ, dòng điện chạy qua mạch, dòng chuyển tiếp và yêu cầu lắp đặt Ngoài ra, còn nhiều thông số khác cũng cần được tính đến để đảm bảo nguồn cung cấp chỉnh lưu phù hợp.
Hình 2.3.5: Mạch chỉnh lưu cầu
Trong nửa chu kỳ đầu từ 0 đến π, điện áp Vin có giá trị dương Điốt D1 sẽ dẫn vì điện áp tại cực dương của D1 lớn hơn D3, trong khi đó, điốt D2 cũng dẫn do cực âm của D2 nhỏ hơn D4.
Trong nửa chu kỳ đầu, điốt D1 và D2 dẫn điện trong khi điốt D3 và D4 bị phân cực ngược Dòng điện dương từ nguồn sẽ đi qua D1, đi qua tải và trở về qua D2 đến cực âm của nguồn.
Trong nửa chu kỳ tiếp theo (π – 2π), điện áp Vin trở nên âm, dẫn đến việc cực tính của nguồn bị đảo ngược Ở thời điểm này, điốt D3 và D4 sẽ dẫn điện, trong khi điốt D1 và D2 bị phân cực ngược Dòng điện sẽ di chuyển từ cực dương của nguồn qua điốt D3, qua tải, và quay trở lại cực âm của nguồn qua điốt D4.
Mạch lọc nguồn là thành phần quan trọng trong mạch nguồn một chiều, hoạt động sau quá trình chỉnh lưu và trước khi ổn áp, có chức năng làm giảm độ gợn sóng của điện áp.
Mạch lọc nguồn bao gồm hai tụ hóa và một cuộn cảm, trong đó các tụ hóa cần có điện dung cao để đạt hiệu quả tốt nhất Đồng thời, cuộn cảm cũng nên có trị số điện cảm cao để tối ưu hóa khả năng lọc nguồn.
Thiết kế mạch
Mạch đếm 4 bit
Mạch đếm nhị phân 4 bit gồm 2 khối:
Khối tạo xung clock: tạo ra tín hiệu xung clock để cấp CKA của IC 7493 giúp mạch đếm nhị phân 4 bit hoạt động.
Khối đếm nhị phân 4 bit hoạt động theo giản đồ như sau:
(Ta quy định giá trị nhị phân tại QA là bit có trọng số nhỏ nhất và tại QD là bit có trọng số lớn nhất)
Bộ đếm mod 2 (JK-FFA) căn cứ vào sườn dương của xung Clock để quyết định giá trị cho đầu ra QA
Bộ đếm mod 8 (JK-FFB, JK-FFC, JK-FFD) căn cứ vào sườn âmClock của tín hiệu ra trước đó để quyết định giá trị đầu ra
Tổng kết
Kết quả
Kết quả so với thực tế gần giống trong mô phỏng trên phần mềm NI Mutisim Trong quá trình làm chúng em đã tìm hiểu được
- Nghiên cứu và hiểu được nguyên lý của IC 74LS93 và IC 74LS48
- Nghiên cứu và nguyên lý của LED 7 đoạn
- Sử dụng phần mềm NI Mutisim
- Tính toán và chọn nguồn phù hợp cho hệ thống
