1 TRƢỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XÔ KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TĐH GIÁO TRÌNH Tên mô đun: Kỹ thuật xung – số NGHỀ: SỬA CHỮA, LẮP RÁP MÁY TÍNH TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG TAM ĐIỆP năm 2018 1 2 LỜI GIỚI THIỆU Trong những năm gần đây công nghệ vi điện tử phát triển rất mạnh mẽ. Sự ra đời của các vi mạch cỡ lớn, cực lớn với giá thành giảm nhanh, khả năng lập trình ngày càng cao đã mang lại những thay đổi sâu sắc trong ngành kỹ thuật điện tử. Ngày nay, trong kỹ thuật kỹ thuật vô tuyến điện có rất nhiều thiết bị công tác trong một chế độ đặc biệt là chế độ xung. Các thiết bị xung được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật hiện đại như: thông tin, điều khiển, ra đa, vô tuyến truyền hình, điện tử ứng dụng, điều khiển tự động hóa trong công nghiệp.
Ở những mức độ khác nhau chúng đã và đang thâm nhập vào tất cả các thiết bị điện tử thông dụng và chuyên dụng. Giáo trình Kỹ thuật xung - số được biên soạn nhằm đáp ứng nhu cầu tiếp cận kỹ thuật hiện đại và được biên soạn theo chương trình khung của Bộ lao động thương binh xã hội. Giáo trình được làm tài liệu giảng dạy cho nghề Sửa chữa và lắp ráp máy tính ở cấp trình độ cao đẳng nghề. Giáo trình cũng có thể làm tài liệu tham khảo cho các kỹ thuật viên, công nhân ngành công nghệ tin học.
Nhằm trang bị cho bạn đọc nền kiến thức tốt nhất để tiếp cận nhanh chóng với các thiết bị xung số, bằng những kinh nghiệm tác giả đúc kết được từ thực tiễn trên các máy công nghệ điều khiển số hiện đại và từ thực tế giảng dạy cũng như tham khảo một số tài liệu đáng tin cậy trong nước và tài liệu dự án, tác giả đã biên soạn ra quyển giáo trình này. Quá trình biên soạn giáo trình, không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong sự đóng góp của các độc giả gần xa. Tam Điệp, ngày……tháng….năm 2018 Tham gia biên soạn 1.
Trần Thế cương 2. Đào Quang Thắng 2 3 MỤC LỤC 1. Lời giới thiệu 02 2. Bài1: Kỹ thuật xung 08 4.
Bài 2:Cơ sở Kỹ thuật số 26 9. Bài 3: Mạch mã hóa, giải mã 46 10. Bài 4: Mạch dồn kênh, phân kênh 60 11. Bài 5: FLIP- FLOP 71 12.
Bài 6: Mạch đếm 79 13. Bài 7: Mạch ghi 93 14. Bài 8: Bộ nhớ 98 15. Bài 9: Mạch biến đổi D/A, A/D 107 3 4 CHƢƠNG TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Kỹ thuật xung số Mã số mô đun: MĐ 19 Thời gian mô đun: 60h (Lý thuyết : 24giờ ; Thực hành, thí nghiệm, bài tập, thảo luận: 32giờ; Kiểm tra: 4 giờ) I.
VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔ ĐUN : - Vị trí của mô đun: Mô đun được bố trí sau khi học sinh học xong các mô đun Đo lường Điện, kỹ thuật điện tử - Tính chất của mô đun: Là mô đun cơ sở chuyên môn nghề bắt buộc. MỤC TIÊU MÔ ĐUN : Học xong môn học này học viên có khả năng: - Trình bày được sơ đồ mạch điện và nguyên lý làm việc của các mạch mã hoá, giải mã, dồn kênh, phân kênh, mạch đếm, ghi dịch, mạch chuyển đổi AD/DA, DA/AD các bộ nhớ ROM và RAM một cách nhanh chóng và chính xác; - Lắp ráp, kiểm tra và sửa chữa được các mạch trên đảm bảo các chỉ tiêu: an toàn, hoạt động ổn định, đúng thời gian quy định. NỘI DUNG MÔ ĐUN : 1. Nội dung tổng quát và phân phối thời gian: Thời gian Thực hành Số Thí Tên các bài trong mô đun Tổng Lý Kiểm TT nghiệm số thuyết tra* bài tập Thảo luận Bài 1 : mạch dao động tạo xung 8 3 5 1.
Khái quát chung 1 1 1. Mạch tạo xung dùng BJT 3 1 2 2. Nguyên lý làm việc 2. Sơ đồ có điều chỉnh tần số 2.
Thực hành lắp ráp 4 5 2. Mạch tạo sung dùng IC555 2 0. Nguyên lý làm việc 2. Sơ đồ có điều chỉnh tần số 2.
Thực hành lắp ráp 3. Mạch tạo xung dùng OA 2 0. Nguyên lý làm việc 2. Sơ đồ có điều chỉnh tần số 2.
Thực hành lắp ráp Bài 2 : Cơ sở kỹ thuật số 1. Các hệ thống số đếm 2 2 1. Chuyển đổi các hệ thống số đếm 1. Các phép tính hệ nhị phân 2.
Các phép toán logic 1 1 3. Phép phủ định 3. Các cổng logic thông dụng 4 1 3 4. Các cổng logic thông dụng 4.
Các vi mạch cổng 5. Hàm lô gic 4 2 2 4.Các phương pháp biểu diễn hàm logic 4. Tối giản hóa hàm logic 4. Thiết kế mạch logic tổ hợp Bài 3 : Mạch mã hóa, giải mã 10 2 6 2 1.
Thiết kế mạch 1. Thực hành lắp ráp mạch 5 6 2. Thiết kế mạch 2. Lắp ráp mạch Kiểm tra định kỳ 2 2 Bài 4 : Mạch dồn kênh , phân 6 2 6 kênh 1.
Mạch dồn kênh 3 1 2 1. Thiết kế mạch 4 1. Thực hành lắp ráp mạch 2. mạch phân kênh 3 1 2 2.
Thiết kế mạch 2. Lắp ráp mạch Bài 5 : Flíp- Flop 4 2 2 1.5 Bài 6 : Mạch đếm 8 2 6 1. Khái quát chung 0. Mạch đếm nhị phân 4 1 3 6 2.
Thiết kế mạch 2. Thực hành lắp ráp mạch 3. Mạch đếm BCD 3. Thiết kế mạch 3.
Thực hành lắp ráp mạch Bài 7 : Mạch ghi 4 1 3 1. Mạch ghi nối tiếp 0. Cấu trúc mạch 1. Nguyên lý làm việc 2.
Mạch ghi song song 0. Cấu trúc mạch 2. Nguyên lý làm việc 3.Mạch ghi vòng 3 3 3. Cấu trúc mạch 3.
Thực hành lắp ráp Bài 8 : Bộ nhớ ROM-RAM 2 2 1. Bộ nhớ ROM 1 1 1. Các loại ROM thường gặp 2. Bộ nhớ RAM 1 1 2.
Các loại RAM thường gặp Bài 09: Mạch chuyển đổi A/D, 6 1 3 2 D/A 1. Mạch chuyển đổi A/D 2 0. Khái niệm chung 1. Nguyên lý làm việc 10 1.
Thưck hành lắp ráp mạch 2. Mạch chuyển đổi D/A 2 0. Khái niệm chung 2. Nguyên lý làm việc 2.
Thực hành lắp ráp mạch Kiểm tra định kỳ 2 2 Cộng 60 24 32 4 7 8 BÀI 1: Mạch dao động tạo xung Giới thiệu: Trong kỹ thuật xung điện đóng vai trò quan trọng, đôi khi nguyên nhân hệ thống điều khiển điện tử-số không hoạt động khi lắp ráp hoặc hư hỏng khi thiết bị đang vận hành không phải do quá tải, quá áp mà do ngay các xung điều khiển không đạt các thông số kỹ thuật. Bài này giới thiệu về các khái niệm, các đặc trưng, đại lượng, các ảnh hưởng của các xung trong các mạch điện tử-số. Học viên cần hiểu rõ và vận dụng các kiến thức cơ bản của xung vào các mạch điện tử -số trong công nghiệp được điều khiển bằng các xung điện. Mục tiêu: - Trình bày được các khái niệm về xung điện, dãy xung.
- Vẽ và phân tích được sơ đồ mạch điện của các mạch dao động tạo xung cơ bản - Lựa chọn, kiểm tra linh kiện và lắp ráp được các mạch tạo xung cơ bản hoạt động theo đúng yêu cầu - Rèn luyện tác phong làm việc nghiêm túc tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác Nội dung chính: 1. Khái quát chung Mục tiêu: - Trình bày được các khái niệm về tín hiệu, xung điện, dãy xung và nêu được các tham số đặc trưng.1 Định nghĩa tín hiệu Tín hiệu là sự biến đổi của các đại lượng điện (dòng điện hay điện áp) theo thời gian, chứa đựng một thông tin nào đó. Tín hiệu được chia làm 2 loại: tín hiệu liên tục (tín hiệu tuyến tính) và tín hiệu gián đoạn (tín hiệu xung). Trong đó tín hiệu hình sin được xem là tín hiệu tiêu biểu cho loại tín hiệu liên tục ,có đường biểu diễn như hình 1-1.
Ngược lại tín hiệu hình vuông được xem là tín hiệu tiêu biểu cho loại tín hiệu không liên tục như hình 1-2 Hình 24-01-1: Tín hiệu hình sin Hình 24-01-2: Tín hiệu hình vuông 8 9 1.2 Định nghĩa xung điện Xung điện là tín hiệu điện có giá trị biến đổi gián đoạn trong một khoảng thời gian rất ngắn có thể so sánh với quá trình quá độ của mạch điện. Xung điện trong kỹ thuật được chia làm 2 loại: loại xung xuất hiện ngẫu nhiên trong mạch điện, ngoài mong muốn, được gọi là xung nhiễu, xung nhiễu thường có hình dạng bất kỳ (Hình 24-01-3). (u,t (u,t (u,t ) ) ) t t t Hình 24-01-3: Các dạng xung nhiễu Các dạng xung tạo ra từ các mạch điện được thiết kế thường có một số dạng cơ bản: (u,t) (u,t) (u,t (u,t) ) t t t t Hình 24-01-4: Các dạng xung cơ bản của các mạch điện được thiết kế Dãy xung vuông xuất hiện trên màn hình của máy hiện sóng khi điều chỉnh tốc độ quét chậm., chúng ta thấy chỉ có những đường vạch ngang. Khi điều chỉnh tốc độ quét nhanh, trên màn hình của máy hiện sóng xuất hiện rõ đường vạch tạo nên hình dạng xung với các đường dốc lên và dốc xuống.
- Cạnh xuất hiện trước xung được gọi là sườn trước của xung. - Cạnh nằm trên đỉnh có giá trị cực đại gọi là đỉnh xung. - Cạnh xuất hiện sau của xung để trở về trạng thái ban đầu được gọi là sườn sau của xung. - Cạnh nối khỏang cách từ sườn trước và sườn sau ở trục tọa độ của xung gọi là đáy xung.2 Các tham số cơ bản của xung điện và dãy xung 1.
Các tham số cơ bản của xung điện Dạng xung vuông lý tưởng được trình bày trên Hình 24-01-5. 9 10 U, I off t on Hình 24-01-5: Các thông số cơ bản của xung a. Độ rộng xung là thời gian xuất hiện của xung trên mạch điện, thời gian này thường được gọi là thời gian mở ton. Thời gian không có sự xuất hiện của xung gọi là thời gian nghỉ t off.
Chu kỳ xung là khỏang thời gian giữa 2 lần xuất hiện của 2 xung liên tiếp, được tính theo công thức: T= t on + t off (1.1) Tần số xung được tính theo công thức: 1 f= (1. Độ rỗng và hệ số đầy của xung: - Độ rỗng của xung là tỷ số giữa chu kỳ và độ rộng xung, được tính theo công thức: T Q= (1.3) Ton - Hệ số đầy của xung là nghịch đảo của độ rỗng, được tính theo công thức: Ton n= (1.4) T Trong thực tế, người ta ít quan tâm đến tham số này, người ta chỉ quan tâm trong khi thiết kế các bộ nguồn kiểu xung, để đảm bảo điện áp một chiều được tạo ra sau mạch chỉnh lưu, mạch lọc và mạch điều chỉnh sao cho mạch điện cấp đủ dòng, đủ công suất, cung cấp cho tải.