UBND TỈNH BÌNH ĐỊNH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ QUY NHƠN GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: LẮP RÁP, SỬA CHỮA MẠCH XUNG SỐ NGHỀ: KỸ THUẬT SỬA CHỮA, LẮP RÁP MÁY TÍNH TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP - CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: 99/QĐ-CĐKTCNQN ngày 14 tháng 3 năm 2018 của Hiệu trưởng trường Cao đẳng Kỹ thuật công nghệ Quy Nhơn Bình Định, năm 2018 1 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Giáo trình này được biên soạn bởi giáo viên khoa Điện tử trường Cao đẳng Kỹ thuật công nghệ Quy Nhơn, sử dụng cho việc tham khảo và giảng dạy nghề Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính tại trường Cao đẳng Kỹ thuật công nghệ Quy Nhơn. Mọi hình thức sao chép, in ấn và đưa lên mạng Internet không được sự cho phép của Hiệu trưởng trường Cao đẳng Kỹ thuật công nghệ Quy Nhơn là vi phạm pháp luật. 2 LỜI GIỚI THIỆU Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính ở trình độ Trung cấp và Cao Đẳng, giáo trình Lắp ráp, sửa chữa mạch xung số là một trong những giáo trình mô đun đào tạo chuyên ngành được biên soạn theo nội dung chương trình. Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức và kỹ năng chặt chẽ với nhau, logic.
Trong quá trình sử dụng giáo trình, tùy theo yêu cầu cũng như khoa học và công nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian, bổ sung những kiến thức mới và trang thiết bị phù hợp với điều kiện giảng dạy. Tuy nhiên, tùy theo điều kiện cơ sở vật chất và trang thiết bị, giáo viên khoa có thề sử dụng cho phù hợp. Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những khiếm khuyết. Rất mong nhận được đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ hiệu chỉnh hoàn thiện hơn.
Các ý kiến đóng góp xin gửi về Trường Cao Đẳng kỹ thuật công nghệ Quy Nhơn, 172 An Dương Vương, TP. Biên soạn Nguyễn Văn Đại 3 MỤC LỤC Trang 4 GIÁO TRÌNH MÔN ĐUN Tên mô đun: Lắp ráp, sửa chữa mạch xung, số Mã mô đun: MĐ 11 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: - Vị trí: Mô đun được bố trí dạy sau khi học xong các môn học, mô đun cơ bản chuyên môn như linh kiện điện tử, đo lường điện, điện tử. và học trước khi học các mô đun chuyên sâu như vi xử lý, PLC. - Tính chất: mô đun này cung cấp cho học viên các kiến thức cơ bản về kỹ thuật xung và kỹ thuật số.
Mục tiêu của mô đun: Sau khi học xong mô đun này học viên có năng lực: - Kiến thức: + Phát biểu được các khái niệm cơ bản về xung điện, các thông số cơ bản của xung điện, ý nghĩa của xung điện trong kỹ thuật điện tử. + Trình bày được cấu tạo mạch dao động tạo xung và mạch xử lí dạng xung. + Phát biểu khái niệm về kỹ thuật số, các cổng logic cơ bản. Kí hiệu, nguyên lí hoạt động, bảng sự thật của các cổng lôgic.
+ Trình bày được cấu tao, nguyên lý các mạch số thông dụng như: Mạch đếm, mạch đóng ngắt, mạch chuyển đổi, mạch ghi dịch, mạch điều khiển. - Kỹ năng: + Khảo sát được các dạng xung cơ bản. + Lắp ráp, kiểm tra được các mạch tạo xung và xử lí dạng xung. + Lắp ráp, kiểm tra được các mạch số cơ bản trên panel và trong thực tế.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Thái độ tư duy, tích cực rèn luyện kiến thức, kỹ năng tại lớp; + Có ý thực tự giác, chủ động tự tìm hiểu nâng cao kiến thức, kỹ năng thực hành dưới sự hướng dẫn giáo viên. Nội dung mô đun: Tên các bài Thời gian (giờ) Số TT trong mô TS LT TH KT 1 đun Bài 1: Khảo sát các dạng xung cơ bản 4 2 2 0 Bài 2: Lắp ráp, sửa chữa mạch dao động dùng 2 10 2 8 0 Transistor Bài 3: Lắp ráp, sửa chữa mạch dao động dùng vi 3 7 2 4 1 mạch 4 Bài 4: Khảo sát các cổng logic cơ bản 14 6 8 0 5 Bài 5: Khảo sát các Flip-Flop 14 6 8 0 6 Bài 6: Lắp ráp, sửa chữa mạch logic MSI. 14 4 10 0 7 Bài 7: Lắp ráp, sửa chữa mạch đếm và thanh ghi. 27 8 18 1 Tổng cộng 90 30 58 2 5 BÀI 1: KHẢO SÁT CÁC DẠNG XUNG CƠ BẢN Mã bài: MĐ14-01 Thời gian: 4 giờ (LT: 2, TH: 2, Tự học: 0) Giới thiệu: - Các tín hiệu điện có biên độ thay đổi theo thời gian được chia ra làm hai loại cơ bản là tín hiệu liên tục và tín hiệu gián đoạn.
Tín hiệu liên tục còn được gọi là tín hiệu tuyến tính hay tương tự, tín hiệu gián đoạn còn gọi là tín hiệu xung số. - Tín hiệu sóng sin được xem như là tín hiệu tiêu biểu cho loại tín hiệu liên tục, ta có thể tính được biên độ của nó ở từng thời điểm. Ngược lại tín hiệu sóng vuông được xem là tín hiệu tiêu biểu cho loại tín hiệu gián đoạn và biên độ của nó chỉ có hai giá trị là mức cao và mức thấp, thời gian để chuyển từ mức biên độ thấp lên cao và ngược lại rất ngắn và được xem như tức thời. - Một chế độ mà các thiết bị điện tử thường làm việc hiện nay đó là chế độ xung.
Mục tiêu: - Trình bày được các khái niệm về xung điện, dãy xung; - Giải thích được sự tác động của các linh kiện thụ động đến dạng xung; - Khảo sát được các dạng xung cơ bản; - Rèn luyện tính tư duy, tác phong công nghiệp. Khảo sát dạng xung vuông, xung tam giác 1. Lý thuyết liên quan - Định nghĩa xung điện - Xung là tín hiệu tạo nên do sự thay đổi mức của điện áp hay dòng điện trong một khoảng thời gian rất ngắn, có thể so sánh với thời gian quá độ của mạch điện mà chúng tác động. Thời gian quá độ là thời gian để một hệ vật lý chuyển từ trạng thái vật lý này sang trạng thái vật lý khác.
- Các tín hiệu xung được sử dụng rất rộng rãi trong các mạch điện tử: truyền thông, công nghệ thông tin, vô tuyến, hữu tuyến… Một số dạng xung cơ bản: Hình 1. Tín hiệu sin Asint Hình 1. Tín hiệu xung vuông Hình 1. Tín hiệu xung tam giác - Các thông số của xung điện và dãy xung 6 Tín hiệu xung vuông như hình 1.2 là một tín hiệu xung vuông lý tưởng, thực tế khó có 1 xung vuông nào có biên độ tăng và giảm thẳng đứng như vậy: Hình 1.2: Dạng xung Xung vuông thực tế với các đoạn đặc trưng như: sườn trước, đỉnh, sườn sau.
Các tham số cơ bản là biên độ U m, độ rộng xung tx, độ rộng sườn trước ttr và sau ts, độ sụt đỉnh ∆u. - Biên độ xung Um xác định bằng giá trị lớn nhất của điện áp tín hiệu xung có được trong thời gian tồn tại của nó. - Độ rộng sườn trước ttr, sườn sau ts là xác định bởi khoảng thời gian tăng và thời gian giảm của biên độ xung trong khoảng giá trị 0.9Um - Xung vuông ttr = ts = 0 Với dãy xung tuần hoàn ta có các tham số đặc trưng như sau: - Chu kỳ lặp lại xung T là khoảng thời gian giữa các điểm tương ứng của 2 xung kế tiếp, hay là thời gian tương ứng với mức điện áp cao t x và mức điện áp thấp tng , biểu thức (1.1) - Tần số xung là số lần xung xuất hiện trong một đơn vị thời gian (1.2) - Thời gian nghỉ tng là khoảng thời gian trống giữa 2 xung liên tiếp có điện áp nhỏ hơn 0. - Hệ số lấp đầy γ là tỷ số giữa độ rộng xung tx và chu kỳ xung T (1.3) Do T = tx + tng , vậy ta luôn có - Độ rỗng của xung là tỷ số giữa chu kỳ xung T và độ rộng xung tx (1.4) Trong kỹ thuật xung - số, chúng ta sử dụng phương pháp số đối với tín hiệu xung với quy ước chỉ có 2 trạng thái phân biệt - Trạng thái có xung (tx) với biên độ lớn hơn một ngưỡng U H gọi là trạng thái cao hay mức “1”, mức UH thường chọn cỡ từ 1/2Vcc đến Vcc.
- Trạng thái không có xung (t ng) với biên độ nhỏ hơn 1 ngưỡng U L gọi là trạng thái thấp hay mức “0”, UL được chọn tùy theo phần tử khóa (tranzito hay IC) - Các mức điện áp ra trong dải UL < U < UH được gọi là trạng thái cấm. - Đây là dạng xung thực tế, với dạng xung này thì khi tăng biên độ điện áp sẽ có thời gian trễ tr, gọi là độ rộng sườn trước. Thời gian này tương ứng từ 10% đến 90% biên độ U. Ngược lại, khi giảm biên độ điện áp xung sẽ có thời gian trễ tf, gọi là độ rộng sườn sau.
Thời gian này tương ứng từ 90% đến 10% biên độ U. - Xung tam giác có độ rộng đỉnh xung bằng 0 1. Trình tự thực hiện - Bước 1: Chọn các thiết bị gồm máy hiện sóng, máy phát xung, các mạch tạo xung. - Bước 2: Đo tín hiệu xung vuông 7 + Chọn tín hiệu xung vuông từ máy phát xung + Dùng máy hiện sóng đo tín hiệu xung vuông + Đọc các thông số của tín hiệu xung vuông + Vẽ lại tín hiệu dạng sóng vuông - Bước 3: Đo tín hiệu xung tam giác + Chọn tín hiệu xung tam giác từ máy phát xung + Dùng máy hiện sóng đo tín hiệu xung tam giác + Đọc các thông số của tín hiệu xung tam giác + Vẽ lại tín hiệu dạng sóng tam giác 1.
Thực hành - Sử dụng các thiết bị, dụng cụ, vật tư hiện có tại phòng thực hành. - Từng người học hoàn thiện một sản phẩm - Thực hiện theo trình tự các bước thực hiện - Khảo sát dạng xung vuông, xung tam giác - Thời gian thực hiện 60 phút/lượt - Đảm bảo an toàn và vệ sinh công nghiệp. Khảo sát tác dụng của R-C đối với xung vuông 1. Lý thuyết liên quan Mạch vi phân R-C: Hình 1.3: Mạch vi phân RC Điện áp vào là tín hiệu xung vuông: Khi điện áp vào là tín hiệu xung vuông có chu kỳ Ti thì có thể xét tỉ lệ hằng số thời gian τ =RC so với Ti để giải thích các dạng sóng ra theo hiện tượng nạp xả của tụ.
Giả sử điện áp ngõ vào là tín hiệu xung vuông đối xứng có chu kỳ Ti.