BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ XÂY DỰNG GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: KỸ THUẬT XUNG – SỐ NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP, ĐIỆN DÂN DỤNG TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyếtđịnh số: /QĐ-TCGNB ngày…….năm 2021 của Trường cao đẳng nghề Xây dựng Tháng , năm 2021 0 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 1 LỜI GIỚI THIỆU Mô đun Kỹ thuật xung - số là mô đun chuyên môn quan trọng không những cho sinh viên các ngành Điện Công Nghiệp và Điện Dân Dụng mà còn được dùng cho sinh viên các ngành Cơ khí chế tạo, Cơ khí động lực, Công nghệ thông tin… và còn dành cho học sinh thuộc các bậc công nhân kỹ thuật, Trung cấp kỹ thuật. Môn học này cần phải được học sau các môn Lý thuyết mạch (kỹ thuật điện), Vật liệu điện, Điện tử cơ bản.
Đồng thời, cần được giảng dạy trước các môn Kỹ thuật vi xử lý, PLC và các môn chuyên mônkhác. Toàn bộ nội dung mô đun được giảng dạy trong 88 giờ, nhằm cung cấp cho sinh viên những lý thuyết cơ bản nhất về kỹ thuật xung và kỹ thuật số, hướng dẫn sinh viên thực hành thiết kế, lắp ráp một số mạch cơ bản. Trên cơ sở đó giúp người học có khả năng học tốt các môn chuyên môn kế tiếp và tiến tới có khả năng thiết kế hệ thống. Bao gồm 7 bài: Bài 1: Mạch dao động đa hài Bài 2: Mạch hạn chế biên độ và ghim áp Bài 3: Các quan hệ logic cơ bản và thông dụng Bài 4: Flip - Flop Bài 5: Bộ dồn kênh (MUX) và phân kênh (DEMUX) Bài 6: Mạch đếm và thanh ghi dịch Bài 7: Biến đổi D/A và A/D Trong quá trình biện soạn giáo trình này với sự đóng góp những ý kiến quý báu từ các thầy cô trong khoa Điện- Điện tử và các thầy, cô đồng nghiệp tôi đã cố gắng để đưa những phần kiến thức phù hợp và kỹ năng cần thiết cho người học.
Tuy nhiên không tránh khỏi những thiếu xót. Rất mong sự đóng góp ý kiến từ các thầy cô để giáo trình được hoàn thiện hơn Quảng Ninh , ngày……tháng……năm……… Tham gia biên soạn Chủ biên: Vũ Thị Thơ 2 MỤC LỤC Nội dung Trang Tuyên bố bản quyền ……………………………………………………………………………. 1 Lời giới thiệu……………………………………………………………………………………………. 2 Giáo trình môn học Mô đun: Kỹ thuật xung – số ……………….
Mạch dao động đa hài……………………………………. Mạch dao động đa hài lưỡng ổn ………………………………………. Mạch dao động đa hài dùng lưỡng ổn Transistor …………………………. Mạch dao động đa hài dùng đơn ổn IC 555 ………………………….
Mạch dao động đa hài dùng lưỡng ổn cổng logic ………………………………. Mạch dao động đa hài dùng đơn ổn …………………………………………………………. Mạch dao động đa hài dùng đơn ổn Tranzistor ……………………………. Mạch dao động đa hài dùng đơn ổn IC 555 ……………………………….
Mạch dao động đa hài dùng đơn ổn cổng logic ………………………………. Mạch schmitt – trigger ………………………………………………………………. Mạch schmitt – trigger dùng tranzistor ……………………………………………. Mạch schmitt – trigger cổng logic ……………………………………………….
Mạch hạn chế biên độ và ghim áp ………………………………………. Mạch hạn chế biên độ …………………………………………………………………………. Mạch hạn chế biên độ dùng Điốt ……………………………………………. Mạch hạn chế biên độ dùng Tranzistor ……………………………….
Mạch ghim áp dùng đi ốt ………………………………………………………………. Mạch ghim áp dùng Tranzistor ………………………………………………. Các quan hệ logic cơ bản và thông dụng ………………………………………………… 40 2. Các khái niệm cơ bản ………………………………………………………………………….
Hệ thống số và mã số …………………………………………………………………………. Hệ thống đếm thập phân ……………………………………………………………………. Hệ thống số nhị phân ………………………………………………………………………. Hệ thống só lục phân ……………………………………………………………………….
Hệ thống số bát phân ………………………………………………………………………… 46 2. Các cổng logic cơ bản …………………………………………………………………………. Cổng EX – OR ………………………………………………………………………………. Cổng EX – NOR …………………………………………………………………………….
Các biến đổi logic ……………………………………………………………………………… 52 Bài 4. Bộ dồn kênh (MUX) và phân kênh (DEMUX) ………………………………………… 67 2. Bộ dồn kênh (MUX) …………………………………………………………………………… 68 2. Nguyên tắc dồn kênh ………………………………………………………………………… 68 2.
Thực hiện hàm logic bằng bộ dồn kênh ………………………………………………… 68 2. Bộ dồn kênh họ TTL ………………………………………………………………………… 69 2. Bộ phân kênh (DEMUX) ……………………………………………………………………… 71 2. Nguyên tắc phân kênh ……………………………………………………………………….
Thực hiện hàm logic bằng bộ phân kênh ………………………………………………. Bộ phân kênh họ TTL ……………………………………………………………………… 75 Bài 6. Mạch đếm và thanh ghi dịch ……………………………………………………………. Thanh ghi dịch ………………………………………………………………………………… 90 Bài 7.
Biến đổi D/A và A/D ………………………………………………………………………. Mạch chuyển đổi số - tương tự ……………………………………………………………… 103 2. Mạch chuyển đổi tương tự - số ……………………………………………………………… 106 Tài liệu tham khảo …………………………………………………………………………………… 110 4 GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN Tên mô đun: Kỹ thuật xung - số Mã số mô đun: MĐ 23 Thời gian mô đun: 88 giờ; (Lý thuyết 20 giờ; thực hành, bài tập: 62 giờ; Kiểm tra: 6 giờ) I. Vị trí, tính chất của mô đun: - Vị trí: Mô đun được bố trí học song song với các mô đun: Điện tử công suất, Chuyên đề điều khiển lập trình cỡ nhỏ.
- Tính chất: Là mô đun chuyên môn của nghề. Mục tiêu mô đun: - Kiến thức: + Trình bày được sơ đồ nguyên lý, nguyên lí làm việc, linh kiên điện tử, tiêu chuẩn kỹ thuật, trình tự các bước lắp ráp mạch theo sơ đồ cho trước. + Phân tích được sơ đồ lắp ráp và dạng tín hiệu đầu ra của các mạch tạo xung. + Khảo sát và nhận biết được các mạch logíc cơ bản.
+ Trình bày đƣợc cấu trúc, bảng chân lí của các mạch logic. - Kỹ năng: + Đo, khảo sát được dạng tín hiệu đầu ra của các mạch tạo xung theo yêu cầu. + Biết cách biến đổi các cổng logic cơ bản. + Lắp ráp được một số mạch ứng dụng cơ bản đạt yêu cầu kỹ thuật.
- Năng lực tự chủ và trác nhiệm: + Có ý thức trong học tập và trong quá trình luyện tập. + Có tinh thần trách nhiệm trong quá trình thực hành và cách bảo quản đồ nghề Nội dung mô đun: 5 Bài 1: Mạch dao động đa hài 1. Mục tiêu của bài: - Kiến thức: + Trình bày được sơ đồ nguyên lý, nguyên lí làm việc, linh kiên điện tử, tiêu chuẩn kỹ thuật, trình tự các bước lắp ráp mạch theo sơ đồ cho trước. + Phân tích được sơ đồ lắp ráp và dạng tín hiệu đầu ra.
- Kỹ năng: + Thực hiện đƣợc các bước lắp ráp mạch đúng trình tự và yêu cầu kỹ thuật. + Lắp ráp được các mạch đúng trình tự đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. + Đo, khảo sát đƣợc dạng tín hiệu đầu ra theo yêu cầu. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Ý thức nghiêm túc trong học tập.
+ Rèn luyện tác phong công nghiệp và an toàn trong học tập, lao động. Dụng cụ và vật tư: a. Dụng cụ Cho 1 nhóm (3 sinh viên): STT Dụng cụ Đơn vị Số lượng Ghi chú 1 Đồng hồ V.OM Cái 1 2 Tesboard Cái 3 3 Kiềm cắt Cái 1 4 Nhíp Cái 1 5 Dây cắm testboard Cái 3 6 Mỏ hàn Cái 1 7 Chì hàn Cuộn 1 b. Vật tư STT Vật tư Đơn vị Số lượng Ghi chú 1 Điode ; 1 C Cái 4 2 Tụ điện các loại Cái 4 3 IC 7805 ; IC 555 Cái 4 6 4 Điện trở R (4K7/1K) Cái 6 5 IC 7414 Cái 03 6 Bóng LED Cái 10 2.
Nội dung bài 2. Mạch dao động đa hào lưỡng ổn … 2. Mạch đa hài lưỡng ổn dùng Transistor Mạch dao động lưỡng ổn hay còn gọi là mạch dao động hai trạng thái bền. Trong đó,mạch được thiết kế sao cho Q1 và Q 2 làm việc ở vùng dẫn bão hòa.
* Nguyên lý hoạt động: Giả sử ban đầu Q1 dẫn, Q2 tắt, mạch ở hình 1.21a trở thành như hình 1. Lúc này, dòng VCC VBE1 I B1 RC 2 R2 tại cực B của transistor Q 1 làm transistor Q 1 tiếp tục dẫn. Đồng thời, dòng IB2 =0 tại cực B của transistor Q2 làm transistor Q 2 tiếp tục tắt. Do đó, nếu không có tác động bên ngoài thì Q 1 vẫn dẫn, Q2 vẫn tắt.
Vì vậy, trạng thái Q1 dẫn, Q2 tắt là trạng thái ổn định của mạch. Để thay đổi trạng thái ta cấp một xung âm vào Vi, làm V BE1 <0 Q1 ngưng dẫn làm điện thế tại VO1 lớn VBE2 đủ lớn Q2 dẫn, trở thành như hình 1.1 VCC VBE2 Lúc đó, dòng I B 2 tại cực B của transistor Q2 làm transistor Q2 tiếp RC1 R1 tục dẫn. Đồng thời, dòng IB1 = 0 tại cực B của transistor Q1 tiếp tục tắt. Do đó, nếu không 7 có tác động bên ngoài thì Q2 vẫn dẫn, Q1 tắt là trạng thái ổn định của mạch.
Để thay đổi trạng thái ta cấp một xung dương vào Vi, làm V BE1 đủ lớn Q1 dẫn làm điện thế tại V01 0V VBE2 0V Q2 ngưng dẫn. Từ nguyên lý hoạt động ở trên, mạch ở hình.,có 2 trạng thái ổn định. Vì vậy, mạch được gọi là mạch dao động lưỡng ổn. Dạng điện áp vào, ra của mạch lưỡng ổn (hình 1.
Mạch đa hài lưỡng ổn dùng IC 555 * Sơ đồ mạch (hình 1.3) IC 555 được thiết kế đơn giản bao gồm bộ so sánh điện áp, flip – flop và transistor để xả điện. Tuy cấu tạo đơn giản nhưng nó là linh kiện quan trọng và được sử dụng rộng rãi trong kĩ thuật điện tử. Ba điện trở được nối nối tiếp với nhau và nối với đầu vào nguồn VCC, bộ nguồn VCC chia điện áp cho ba điện trở này. 1/3 điện áp VCC được chân dương của con opamp thứ nhất (COMP1) và 2/3 điện áp VCC được đưa vào chân âm của con opamp thứ hai (COMP2).
Khi điện áp vào chân Trigger (chân 2 của IC 555) nhỏ hơn 1/3 điện áp VCC, chân S của flip – flop chuyển sang mức cao và flip – flop set. Khi điện áp chân THRESHOLD (chân 6 của IC 555) lớn hơn 2/3 VCC thì chân R được tích cực và được reset. Sơ đồ mạch IC 555 * Giải thích hoạt động (hình 1.3) Giả sử khi được cung cấp điện áp VCC, ngõ ra Q của flip – flop là tích cực (H) còn ngõ ra /Q ở mức thấp (L). Do đó, transistor tắt, dòng điện từ VCC qua Ra và Rb đến tụ điện C.
Tụ C nạp điện. Điện áp tại điểm X ban đầu là 0V. Mặt khác, vì VX < V2 (COMP2), đầu ra COMP2 mức thấp (L), flip – flop hoạt động ổn định ở chế độ này. Hoạt động của các chân IC 555 Điện áp VX giảm khi tụ xả, khi VX ≤ V1,đầu ra của COMP1 trở thành tích cực (H) → chân S của flip – flop cũng tích cực.
Ngõ ra Q của FF là mức cao, ngược lại Q là mức thấp. Do đó, transistor tắt, tụ ngừng xả, dòng điện chạy qua tụ, tụ lại nạp, điện áp VX tăng dần. Quá trình được lặp lại như lúc đầu.