Khảo sát ic 555 và ứng dụng

  • Số trang: 92 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 31 |
  • Lượt tải: 0
minhtuan

Đã đăng 15929 tài liệu

Mô tả:

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA SƢ PHẠM BỘ MÔN SƢ PHẠM VẬT LÝ ---------- LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT IC 555 VÀ ỨNG DỤNG Giáo viên hƣớng dẫn: Sinh viên thực hiện: VƢƠNG TẤN SĨ DIỆP LONG Giáo viên phản biện: Mã số sinh viên: 1107617 PHẠM VĂN TUẤN Lớp: Sƣ phạm Vật lý-Công nghệ k36 TRẦN THANH HẢI Cần Thơ, tháng 05 năm 2014 Luận văn tốt nghiệp Khảo sát IC 555 và ứng dụng LỜI CẢM ƠN Để đề tài hoàn thành đạt đƣợc kết quả nhƣ mong trên không chỉ là sự nỗ lực của bản thân mà còn có sự chỉ dạy tận tình của quý thầy cô, cùng với sự giúp đỡ của bạn bè. Đặc biệt, tôi xin chân thành cảm ơn sự hƣớng dẫn của thầy Vƣơng Tấn Sĩ, thầy đã tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu của mình. Thầy giúp tôi định hƣớng đƣợc mục tiêu của đề tài, chỉ dạy cho tôi biết cách nghiên cứu khoa học, và cách trình bày bài luận. Ngoài ra, thầy đã dành nhiều thời gian để giúp tôi điều chỉnh những sai sót trong cả lý thuyết cũng nhƣ phần thực hành. Qua đó, tôi đã đúc kết đƣợc nhiều kinh nghiệm và nó sẽ là hành trang quan trọng cho tôi sau này. Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô và bạn bè đã luôn đồng hành cùng tôi trong suốt thời gian qua. Tôi xin gửi lời chúc sức khỏe và thành công đến tất cả mọi ngƣời. Sinh viên thực hiện Diệp Long GVHD: Vƣơng Tấn Sĩ -i- SVTH: Diệp Long - 1107617 Luận văn tốt nghiệp Khảo sát IC 555 và ứng dụng NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... Ký tên GVHD: Vƣơng Tấn Sĩ - ii - SVTH: Diệp Long - 1107617 Luận văn tốt nghiệp Khảo sát IC 555 và ứng dụng NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... Ký tên GVHD: Vƣơng Tấn Sĩ - iii - SVTH: Diệp Long - 1107617 Luận văn tốt nghiệp Khảo sát IC 555 và ứng dụng MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................................1 1. 2. 3. 4. 5. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ........................................................................................... 1 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU....................................................................................1 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU .................................................................................1 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...........................................................................1 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI .................................................................................................2 PHẦN NỘI DUNG.........................................................................................................3 CHƢƠNG 1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ IC 555 ......................................................... 3 1.1. SƠ LƢỢC VỀ OP–AMP (OPA) .......................................................................3 1.1.1. Giới thiệu chung về OPA ............................................................................3 1.1.2. Nguyên lý làm việc .....................................................................................4 1.2. SƠ LƢỢC VỀ FLIP-FLOP (FF). ......................................................................5 1.2.1. Khái niệm FF. .............................................................................................. 5 1.2.2. Flip Flop RS ................................................................................................ 6 1.2.3. Nguyên tắc hoạt động. .................................................................................7 1.3. MẠCH DAO ĐỘNG SỬ DỤNG OPA VÀ FF RS ...........................................7 1.3.1. Sơ đồ mạch dao động từ OPA và FF RS .....................................................8 1.3.2. Cơ sở hình thành IC 555 .............................................................................9 1.4. SƠ LƢỢC VỀ IC 555 ...................................................................................... 11 1.5. CẤU TẠO CỦA IC 555 ..................................................................................11 1.5.1. Hình dạng và sơ đồ chân ...........................................................................11 1.5.1.1. Hình dạng ........................................................................................... 11 1.5.1.2. Sơ đồ chân của IC 555 ........................................................................11 1.5.2. Cách xác định chân của IC ........................................................................12 1.5.3. Sơ đồ khối của IC 555 ...............................................................................12 1.5.4. Sơ đồ mạch chi tiết IC 555 ........................................................................13 1.5.5. Thông số kỹ thuật IC 555 ..........................................................................13 1.6. CHỨC NĂNG CỦA IC 555 ............................................................................13 1.6.1. Chức năng chung của IC ...........................................................................13 1.6.2. Chức năng từng chân của IC .....................................................................14 1.7. CẤU TRÚC BÊN TRONG VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG ....................... 16 1.7.1. Sơ đồ cấu trúc IC 555 ................................................................................16 1.7.2. Nguyên lý hoạt động IC 555 .....................................................................16 CHƢƠNG 2. KHẢO SÁT IC 555 ..............................................................................21 2.1. GIỚI THIỆU MỘT SỐ LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH KHẢO SÁT VÀ LẮP MẠCH ỨNG DỤNG IC 555 ......................................21 2.1.1. Tụ điện.......................................................................................................21 2.1.1.1. Khái quát về tụ điện............................................................................21 2.1.1.2. Tính chất tụ điện .................................................................................21 GVHD: Vƣơng Tấn Sĩ - iv - SVTH: Diệp Long - 1107617 Luận văn tốt nghiệp Khảo sát IC 555 và ứng dụng 2.1.1.3. Các loại tụ điện ...................................................................................22 2.1.2. Điện trở ......................................................................................................22 2.1.2.1. Hình dáng và ký hiệu..........................................................................22 2.1.2.2. Đơn vị của điện trở .............................................................................23 2.1.2.3. Cách ghi trị số của điện trở .................................................................23 2.1.2.4. Cách đọc trị số điện trở.......................................................................23 2.1.3. Quang điện trở ........................................................................................... 25 2.1.3.1. Khái quát chung về quang trở............................................................. 25 2.1.3.2. Cấu tạo ................................................................................................ 25 2.1.3.3. Giá trị điện trở .................................................................................... 25 2.1.3.4. Độ nhạy............................................................................................... 26 2.1.3.5. Ứng dụng quang trở ............................................................................27 2.1.4. Transistor ...................................................................................................27 2.1.4.1. Khái quát chung về transistor ............................................................. 27 2.1.4.2. Phân loại ............................................................................................. 28 2.1.5. Relay ..........................................................................................................29 2.1.5.1. Khái quát chung về Relay...................................................................29 2.1.5.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động ......................................................... 29 2.1.5.3. Một số thông số cần lƣu ý khi sử dụng ..............................................30 2.1.5.4. Ứng dụng ............................................................................................ 30 2.1.6. Diod ...........................................................................................................30 2.1.6.1. Khái quát chung về Diod ....................................................................30 2.1.6.2. Cấu tạo ................................................................................................ 30 2.1.6.3. Các loại Diode .................................................................................... 31 2.1.7. Biến áp (BA) ............................................................................................. 33 2.1.7.1. Khái quát chung về biến áp ................................................................ 33 2.1.7.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc ........................................................... 33 2.1.7.3. Phân loại máy biến áp.........................................................................34 2.1.8. Công tắc (Switches) ..................................................................................34 2.2. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM VẼ MẠCH IN VÀ MÔ PHỎNG CROCODILE TECHNOLOGY 3D ........................................................................................ 36 2.2.1. Giới thiệu chung về phần mềm Crocodile Technology 3D ...................... 36 2.2.2. Phần mềm mô phỏng mạch điện Crocodile Technology 3D (CT) ...........38 2.2.2.1. Công dụng của phần mềm ..................................................................38 2.2.2.2. Các bƣớc thiết kế thí nghiệm ảo bằng phần mềm Crocodile Technology 3D .................................................................................................38 2.3. GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM THIẾT KẾ MẠCH PROTEUS .................... 43 2.3.1. Giới thiệu chung về phần mềm thiết kế mạch Proteus .............................. 43 2.3.2. Công cụ và cách thiết kế mạch nguyên lý .................................................43 2.3.2.1. Cách mở phần mềm trong window..................................................... 43 2.3.2.2. Giao diện cơ bản của Proteus ............................................................. 43 2.3.2.3. Các công cụ vẽ mạch nguyên lý ......................................................... 44 GVHD: Vƣơng Tấn Sĩ -v- SVTH: Diệp Long - 1107617 Luận văn tốt nghiệp Khảo sát IC 555 và ứng dụng 2.3.3. Cách vẽ mạch nguyên lý ...........................................................................47 2.3.3.1. Tạo một trang thiết kế mới .................................................................47 2.3.3.2. Mở thƣ viện linh kiện .........................................................................47 2.3.3.3. Lấy linh kiện vào không gian vẽ mạch nguyên lý .............................. 48 2.3.3.4. Thay đổi trị số linh kiện......................................................................50 2.3.3.5. Nối dây các linh kiện với nhau ........................................................... 50 2.3.3.6. Kiểm tra sơ đồ mạch nguyên lý .......................................................... 51 2.3.4. Khảo sát mạch định thời hẹn giờ tắt sử dụng phần mềm Proteus .............53 2.4. KHẢO SÁT IC 555 SỬ DỤNG PHẦN MỀM CROCODILE TECHNOLOGY 3D..................................................................................................................... 54 2.4.1. Vẽ mạch dao động IC 555 .........................................................................54 2.4.2. Khảo sát IC 555 ......................................................................................... 57 2.5. KHẢO SÁT IC 555 SỬ DỤNG DAO ĐỘNG KÝ .........................................58 CHƢƠNG 3. ỨNG DỤNG CỦA IC 555 ....................................................................59 3.1. MẠCH CÒI GIAO THÔNG ...........................................................................59 3.1.1. Sơ đồ mạch nguyên lý và mạch in ............................................................ 59 3.2. MẠCH CẢNH BÁO........................................................................................ 62 3.2.1. Sơ đồ mạch nguyên lý và mạch in ............................................................ 62 3.2.2. Chức năng của các linh kiện và nguyên lý hoạt động của mạch...............64 3.2.3. Kết quả thực nghiệm .................................................................................65 3.2.4. Ứng dụng ...................................................................................................65 3.3. MẠCH ĐỊNH THỜI HẸN GIỜ TẮT.............................................................. 65 3.3.1. Sơ đồ mạch nguyên lý và mạch in ............................................................ 65 3.3.2. Chức năng của các linh kiện và nguyên lý hoạt động của mạch...............67 3.3.3. Khảo sát mạch trên phần mềm ..................................................................69 3.3.4. Kết quả thực nghiệm .................................................................................75 3.3.5. Mở rộng .....................................................................................................76 3.3.5.1. Công tắt điện tử ..................................................................................76 3.3.5.2. Sơ đồ nguyên lý mạch định thời hẹn giờ tắt dùng công tắc điện tử ...80 3.3.5.3. Cách vận hành mạch ...........................................................................81 3.3.5.4. Sơ đồ mạch in ..................................................................................... 82 3.3.5.5. Kết quả thực nghiệm...........................................................................83 3.3.6. Ứng dụng ...................................................................................................83 PHẦN KẾT LUẬN ......................................................................................................84 1. 2. 3. 4. VỀ LÝ THUYẾT...................................................................................................84 VỀ THỰC NGHIỆM ............................................................................................. 84 HẠN CHẾ .............................................................................................................84 PHƢƠNG HƢỚNG............................................................................................... 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 85 GVHD: Vƣơng Tấn Sĩ - vi - SVTH: Diệp Long - 1107617 Luận văn tốt nghiệp Khảo sát IC 555 và ứng dụng PHẦN MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Ngày nay, với tốc độ phát triển mạnh mẽ của điện tử và công nghệ thông tin, hàng loạt các sản phẩm mới với công nghệ cao đã ra đời, từ những thiết bị phổ biến nhƣ máy vi tính, điện thoại, máy nghe nhạc, máy chụp hình kỹ thuật số,... cho đến các vật dụng trong gia đình nhƣ tivi, tủ lạnh hay máy giặt,... Những thiết bị này đã góp phần nâng cao đời sống cho con ngƣời và chúng có một ý nghĩa lớn trong cuộc cách mạng công nghệ. Tuy nhiên, một "thành viên" không thể không nhắc tới đó là Chip, mặc dù với vẻ bề ngoài có vẻ "bé nhỏ" nhƣng những con Chip lại có một sức mạnh không hề "nhỏ". Nếu coi các cỗ máy hiện đại ngày nay nhƣ một thực thể sống thì những con Chip bé nhỏ ấy chính là các tế bào góp phần nuôi dƣỡng và duy trì sự sống cho các cỗ máy này. Trong mạch tích hợp (Intergrated Circuit – IC) hơn nửa thế kỷ qua xuất hiện nhiều con Chip tuyệt vời, nhƣng chỉ một số ít thật sự nổi bật bởi tính sáng tạo, đi trƣớc thời đại. Những con Chip này tạo nên xu hƣớng công nghệ và góp phần làm cho cuộc sống của chúng ta thêm thú vị. Một trong số những con Chip lừng danh đó là Chip 555 (IC 555), nó đã gây chấn động khi ra mắt thị trƣờng vào năm 1971. Vi mạch định thời 555 và họ của nó đƣợc ứng dụng rất rộng rãi trong lĩnh vực điện tử dân dụng cũng nhƣ điện tử công nghiệp, nó kết hợp với các linh kiện ngoại vi thích hợp có thể thực hiện nhiều chức năng nhƣ định thời, tạo xung chuẩn, tạo tín hiệu kích hay điều khiển các linh kiện bán dẫn công suất nhƣ transistor, triac,… Đã có hàng tỉ IC định thời 555 đƣợc bán ra, đến nay Chip này vẫn đƣợc sử dụng rộng rãi. Xuất phát từ những đặc điểm nổi bật của IC 555 cùng với sự hứng thú, muốn tìm hiểu em đã chọn đề tài luận văn: “Khảo sát IC 555 và ứng dụng”. 2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Nghiên cứu và khảo sát về IC 555 và một số mạch điện tử ứng dụng của nó để vận dụng vào đời sống. 3. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU IC 555 và một số mạch ứng dụng của nó. Phần mềm Crocodile Technology 3D và Proteus 7 Professional. 4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Kết hợp nghiên cứu lý thuyết, thực hành trên máy vi tính và thực hành lắp ráp một số mạch điện tử ứng dụng của IC 555 trên thực tế. GVHD: Vƣơng Tấn Sĩ -1- SVTH: Diệp Long - 1107617 Luận văn tốt nghiệp Khảo sát IC 555 và ứng dụng 5. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Căn cứ vào mục tiêu nhƣ trên nên đề tài tập trung nghiên cứu vào ba nội dung chính đó là: nghiên cứu IC 555 và các mạch ứng dụng của nó trên cơ sơ lý thuyết, nghiên cứu và thực hành trên phần mềm mô phỏng mạch điện tử “Crocodile Technology 3D và Proteus 7 Professional”, thực hành lắp ráp một số mạch ứng dụng IC 555 trên thực tế. Là một sinh viên sƣ phạm Vật lý, ít đƣợc làm quen với kỹ thuật điện tử vì vậy việc nghiên cứu đề tài về lĩnh vực điện tử đối với em gần nhƣ bƣớc vào một thế giới kiến thức mới, rất đa dạng và phong phú. Tôi hy vọng qua đề tài này có thể giúp các bạn sinh viên không chuyên về điện tử có thể hiểu đƣợc phần nào về kỹ thuật điện tử vô cùng hấp dẫn và những ứng dụng rất rộng rãi của nó, qua đó hình thành lòng say mê và hứng thú tìm hiểu về kỹ thuật điện tử. Mặc dù đã cố gắng rất nhiều trong việc thực hiện đề tài, nhƣng do đây là lần đầu nghiên cứu về kỹ thuật điện tử và thời gian có hạn nên chắc chắn đề tài không thể tránh khỏi thiếu sót. Kính mong đƣợc sự thông cảm, giúp đỡ của các thầy cô, bạn bè và hội đồng bảo vệ. Tôi xin chân thành cảm ơn! GVHD: Vƣơng Tấn Sĩ -2- SVTH: Diệp Long - 1107617 Luận văn tốt nghiệp Khảo sát IC 555 và ứng dụng PHẦN NỘI DUNG CHƢƠNG 1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ IC 555 1.1. SƠ LƢỢC VỀ OP–AMP (OPA) 1.1.1. Giới thiệu chung về OPA OPA (Operational amplifier - bộ khuếch đại thuật toán) là một bộ khuếch đại điện áp có độ lợi điện áp lớn, trở kháng vào lớn, trở kháng ra nhỏ và băng thông tƣơng đối lớn. Hình1.1: Sơ đồ mạch thuật toán thông dụng Đây là một vi mạch tƣơng tự rất thông dụng do trong OPA đƣợc tích hợp một số ƣu điểm sau: - Hai ngõ vào đảo và không đảo cho phép OPA khuếch đại đƣợc nguồn tín hiệu có tính đối xứng (các nguồn phát tín hiệu biến thiên chậm nhƣ nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, mực chất lỏng, phản ứng hoá-điện, dòng điện sinh học,... thƣờng là nguồn có tính đối xứng). - Ngõ ra chỉ khuếch đại sự sai lệch giữa hai tín hiệu ngõ vào nên OPA: có độ miễn nhiễu rất cao vì khi tín hiệu nhiễu đến hai ngõ vào cùng lúc sẽ không thể xuất hiện ở ngõ ra. Cũng vì lý do này OPA có khả năng khuếch đại tín hiệu có tần số rất thấp, xem nhƣ tín hiệu một chiều. - Hệ số khuếch đại của OPA rất lớn do đó cho phép OPA khuếch đại những tín hiệu với biên độ chỉ vài chục micro Volt. - Do các mạch khuếch đại vi sai trong OPA đƣợc chế tạo trên cùng một phiến do đó độ ổn định nhiệt rất cao. - Điện áp phân cực ngõ vào và ngõ ra bằng không khi không có tín hiệu, do đó dễ dàng trong việc chuẩn hóa khi lắp ghép giữa các khối. - Tổng trở ngõ vào của OPA rất lớn, cho phép mạch khuếch đại những nguồn tín hiệu có công suất bé. - Tổng trở ngõ ra thấp, cho phép OPA cung cấp dòng tốt cho phụ tải. GVHD: Vƣơng Tấn Sĩ -3- SVTH: Diệp Long - 1107617 Luận văn tốt nghiệp - Khảo sát IC 555 và ứng dụng Băng thông rất rộng, cho phép OPA làm việc tốt với nhiều dạng nguồn tín hiệu khác nhau. Tuy nhiên cũng nhƣ các vi mạch khác, OPA không thể làm việc ổn định khi làm việc với tần số và công suất cao. Hình 1.2: Sơ đồ chân và hình dạng một OPA điển hình Ký hiệu: Hình 1.3: Ký hiệu của OPA IC OPA tối thiểu phải có 5 chân và đƣợc mô tả nhƣ (Hình 3.1). Hai chân +V và -V đƣợc nối với nguồn cung cấp. OPA đƣợc cấp điện bởi hai nguồn một chiều: một nguồn dƣơng nối với chân +V và một nguồn âm nối với cân -V. Điểm nối chung giữa hai nguồn cung cấp sẽ đƣợc xem là đất và điểm gốc để tính điện thế tại các đầu vào và ra. OPA còn có 2 đầu vào, ký hiệu là đầu vào không đảo (+) và đầu vào đảo (-). Chân còn lại làm đầu ra (out). 1.1.2. Nguyên lý làm việc Dựa vào ký hiệu của OPA ta có đáp ứng tín hiệu ngõ ra V 0 theo các cách đƣa tín hiệu ngõ vào nhƣ sau: - Đƣa tín hiệu vào ngõ đảo, ngõ vào không đảo nối mass: Vout = 0. - Đƣa tín hiệu vào ngõ không đảo, ngõ vào đảo nối mass: Vout = Av0.Vin. - Đƣa tín hiệu vào đồng thời trên hai ngõ vào (tín hiệu vào vi sai so với mass): Vout =Av0.(V+-V-) = Av0.(ΔVin) GVHD: Vƣơng Tấn Sĩ -4- SVTH: Diệp Long - 1107617 Luận văn tốt nghiệp Khảo sát IC 555 và ứng dụng Để việc khảo sát mang tính tổng quan, xét trƣờng hợp tín hiệu vào vi sai so với mass (lúc này chỉ cần cho một trong hai ngõ vào nối mass ta sẽ có hai trƣờng hợp kia). OPA có đặc tính truyền đạt nhƣ hình sau: Hình 1.5: Đặc tính truyền đạt của OPA Trên đặc tuyến thể hiện rõ 3 vùng: - Vùng khuếch đại tuyến tính: trong vùng này điện áp ngõ ra V0 tỉ lệ với tín hiệu ngõ vào theo quan hệ tuyến tính. Nếu sử dụng mạch khuếch đại điện áp vòng hở (Open Loop) thì vùng này chỉ nằm trong một khoảng rất bé. - Vùng bão hòa dƣơng: bất chấp tín hiệu ngõ vào, ngõ ra luôn ở +VCC. - Vùng bão hòa âm: bất chấp tín hiệu ngõ vào, ngõ ra luôn ở -VCC. Trong thực tế, ngƣời ta rất ít khi sử dụng OPA làm việc ở trạng thái vòng hở vì tuy hệ số khuếch đại áp Av0 rất lớn nhƣng tầm điện áp ngõ vào mà OPA khuếch đại tuyến tính là quá bé (khoảng vài chục đến vài trăm micro Volt). Chỉ cần một tín hiệu nhiễu nhỏ hay bị trôi theo nhiệt độ cũng đủ làm điện áp ngõ ra ở ±V CC. Do đó mạch khuếch đại vòng hở thƣờng chỉ dùng trong các mạch tạo xung, dao động. Muốn làm việc ở chế độ khuếch đại tuyến tính ngƣời ta phải thực hiện việc phản hồi âm nhằm giảm hệ số khuếch đại vòng hở Av0 xuống một mức thích hợp. Lúc này vùng làm việc tuyến tính của OPA sẽ rộng ra, OPA làm việc trong chế độ này gọi là trạng thái vòng kín (Close Loop). 1.2. SƠ LƢỢC VỀ FLIP-FLOP (FF). 1.2.1. Khái niệm FF. Flip-Flop (viết tắt là FF) là mạch dao động đa hài hai trạng thái bền, đƣợc xây trên cơ sở các cổng logic và hoạt động theo bảng trạng thái cho trƣớc. FF là mạch có khả năng lật lại trạng thái ngõ ra tuỳ theo sự tác động thích hợp của ngõ vào, điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc lƣu trữ dữ liệu trong mạch và xuất dữ liệu ra khi cần. GVHD: Vƣơng Tấn Sĩ -5- SVTH: Diệp Long - 1107617 Luận văn tốt nghiệp Khảo sát IC 555 và ứng dụng Một FF thƣờng có: - Một hoặc hai ngõ vào dữ liệu, một ngõ vào xung CK và có thể có các ngõ vào với các chức năng khác. - Hai ngõ ra, thƣờng đƣợc ký hiệu là Q (ngõ ra không đảo) và Q (ngõ ra đảo). Ngƣời ta thƣờng dùng trạng thái của ngõ ra không đảo để chỉ trạng thái của FF. Nếu hai ngõ ra có trạng thái giống nhau ta nói FF ở trạng thái cấm. Ngƣời ta gọi tên các FF khác nhau bằng cách dựa vào tên các ngõ vào dữ liệu của chúng. 1.2.2. Flip Flop RS Trong các phần dƣới đây, ta luôn sử dụng chốt RS tác động mức cao dùng cổng NAND. Khi thêm ngã vào xung CK cho chốt RS ta đƣợc FF RS (Hình 1.6a). FF RS có các ngõ vào R, S và xung đồng hồ C K đều tác động mức cao. (a) (b) Hình 1.6: Sơ đồ cấu trúc FF RS Hoạt động của FF (Hình 1.6a) cho bởi Bảng sự thật: (Bảng 5.1) Vào Ra CK S R Q 0 x x Q 1 0 0 Q 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 Cấm 0 0 Bảng 5.1 Để có FF RS có xung đồng hồ tác động thấp chỉ cần thêm một cổng đảo cho ngõ vào CK (Hình 1.6b). Ta có bảng sự thật bảng 5.2 giống (Bảng 5.1), trừ ngõ vào CK phải đảo lại. GVHD: Vƣơng Tấn Sĩ -6- SVTH: Diệp Long - 1107617 Luận văn tốt nghiệp Khảo sát IC 555 và ứng dụng Vào Ra CK S R Q 1 x x Q 0 0 0 Q 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 Cấm 0 0 Bảng 5.2 Nếu các ngõ vào sẽ quyết định ngõ ra là cái gì thì ngõ đồng hồ CK lại chỉ ra rằng khi nào mới có sự thay đổi đó. Chân CK có thể tác động mức thấp hay mức cao, cạnh lên hay cạnh xuống tùy vào cấu trúc bên trong của từng IC FF, do đó với một IC FF cố định thì chỉ có một kiểu tác động và chỉ một mà thôi, ví dụ với IC 74112 chỉ có một cách tác động là xung CK tác động theo cạnh xuống FF SR (mạch lật đặt lại). 1.2.3. Nguyên tắc hoạt động. Theo nguyên tắc hoạt động của cổng NAND:  Khi chƣa có xung Ck vào bất chấp ngõ vào R, S thì không ảnh hƣởng tới ngõ ra.  Khi có xung CK.  Khi ngõ vào S = 0, R = 0 thì ngõ ra Q và Q không đổi.  Khi ngõ vào S = 0, R = 1 thì ngõ ra Q = 0 và Q = 1.  Khi ngõ vào S = 1, R = 0 thì ngõ ra Q = 1 và Q = 0.  Khi ngõ vào S = 1, R = 1 thì trạng thái này gọi là trạng thái cấm. 1.3. MẠCH DAO ĐỘNG SỬ DỤNG OPA VÀ FF RS Với những linh kiện phổ biến nhƣ OPA, FF, transistor, điện trở,… khi kết hợp chúng với nhau thì ta có thể tạo đƣợc rất nhiều mạch điện với các chức năng khác nhau nhƣ: mạch khuếch đại tín hiệu, mạch đếm,… Trong đó, có mạch tạo xung dao động đƣợc tạo bởi sự kết hợp giữa OPA và FF RS. GVHD: Vƣơng Tấn Sĩ -7- SVTH: Diệp Long - 1107617 Luận văn tốt nghiệp Khảo sát IC 555 và ứng dụng 1.3.1. Sơ đồ mạch dao động từ OPA và FF RS R2 R1 Hình 1.7: Sơ đồ C nguyên lý mạch dao động từ OPA và FF RS 1 Mạch gồm: 2 OPA, 1 FF RS và một số linh kiện khác tạo ra xung dao động. Tần số tín hiệu ra phụ thuộc vào tụ C1 và điện trở R1, R2. Nó hoạt động dựa vào tính chất nạp và xả của tụ điện. Đây là dạng sóng tín hiệu ra và sự nạp, xả của tụ điện dựa trên phần mềm thí nghiệm ảo Crocodile Technology 3D. Hình 1.8a: Dạng sóng của tín hiệu ra và sự nạp, xả của tụ điện GVHD: Vƣơng Tấn Sĩ -8- SVTH: Diệp Long - 1107617 Luận văn tốt nghiệp Khảo sát IC 555 và ứng dụng VCC = 5V 2/3VCC = 3.33V 1/3VCC = 1.67V t(s) Hình 1.8b: Dạng sóng chi tiết của (Hình 1.8a) 1.3.2. Cơ sở hình thành IC 555 Mạch dao động tạo từ OPA và FF RS, nó có nhiều ƣu điểm nhƣ: dễ dàng tạo xung (xung vuông, xung răng cƣa,…), có thể thay đổi tần số tín hiệu ra,… Mạch đƣợc ứng dụng hầu hết vào các mạch tạo xung đóng ngắt hay là những mạch dao động khác. Tuy nhiên, mạch sử dụng rất nhiều linh kiện, sơ đồ mạch phức tạp dẫn đến giá thành sản phẩm cao. Xuất phát từ những vấn đề trên và công nghệ ngày càng phát triển nên việc tích hợp các linh kiện thành một con chip để việc sử dụng dễ dàng hơn, góp phần giảm giá thành. Vào năm 1971, Chip 555 hay còn gọi là IC 555 (Integrated – Circuit) xuất hiện, nó là sự tích hợp của 2 OPA, 1 FF RS, 2 transistor và 3 điện trở. Đây là mạch dao động dùng OPA và FF RS: Hình 1.9a: Dạng sóng của tín hiệu ra và sự nạp, xả của tụ điện tạo từ OPA và FF RS GVHD: Vƣơng Tấn Sĩ -9- SVTH: Diệp Long - 1107617 Luận văn tốt nghiệp Khảo sát IC 555 và ứng dụng Đây là mạch dao động dùng IC 555: Hình 1.9b: Dạng sóng của tín hiệu ra và sự nạp, xả của tụ điện tạo từ IC 555 Từ (Hình 1.9a) và (Hình 1.9b) ta thấy hai mạch có tín hiệu ra giống nhau (dạng sóng giống nhau). Từ đó ta xác định các chân tƣơng ứng (Hình 1.20). Chân 8 Chân 5 Chân 6 Chân 3 Chân2 Chân 7 Chân 4 Chân 1 Hình 1.20: Vị trí chân tƣơng ứng GVHD: Vƣơng Tấn Sĩ - 10 - SVTH: Diệp Long - 1107617 Luận văn tốt nghiệp Khảo sát IC 555 và ứng dụng 1.4. SƠ LƢỢC VỀ IC 555 IC555 đƣợc sản xuất vào những năm 1971 bởi công ty Signetics Corporation với các dòng sản phẩm nhƣ: SE555, NE555, LM555,... và thƣờng đƣợc gọi là IC định thời gian và cũng là loại xuất hiện đầu tiên trên thị trƣờng. Nó cung cấp cho nhà thiết kế mạch điện tử với chi phí tƣơng đối rẻ, ổn định và những mạch tích hợp cho những ứng dụng mạch đơn ổn và phi ổn. Vi mạch định thời 555 là mạch tích hợp Analog-digital. Do có ngõ vào là tín hiệu tƣơng tự và ngõ ra tín hiệu số. Vi mạch định thời 555 đƣợc ứng dụng rất rộng rãi trong thực tế, đặc biệt trong lĩnh vực điều khiển và tạo xung đóng ngắt hay là những mạch dao động khác. 1.5. CẤU TẠO CỦA IC 555 1.5.1. Hình dạng và sơ đồ chân 1.5.1.1. Hình dạng Hình 1.21: IC LM 555CN và IC CHN NE555 1.5.1.2. Sơ đồ chân của IC 555 Hình 1.22a: IC loại chân tròn Hình 1.22b: IC loại chân vuông IC 555 là loại IC định thời, nó có 8 chân và chia làm hai loại: IC chân tròn và IC GVHD: Vƣơng Tấn Sĩ - 11 - SVTH: Diệp Long - 1107617 Luận văn tốt nghiệp Khảo sát IC 555 và ứng dụng chân vuông. Tuy nhiên, IC chân vuông đƣợc sử dụng rất phổ biến, IC chân tròn rất hiếm đƣợc sử dụng. 1.5.2. Cách xác định chân của IC Dựa vào phần lõm trên IC và hƣớng thuận mặt chữ, từ trái sang phải lần lƣợt là chân 1 đến chân 4, các chân bên kia đếm theo chiều ngƣợc lại lần lƣợt là chân số 5 đến chân số 8 (hình 1.22b) đối với loại IC chân vuông. 1.5.3. Sơ đồ khối của IC 555 OPA1 OPA2 Hình 1.23: Sơ đồ khối IC 555 Cấu trúc bên trong IC 555 gồm có:  2 OPA có tác dụng so sánh điện áp.  1 FF RS để lật trạng thái.  Transistor để xả điện.  Bên trong gồm 3 điện trở mắc nối tiếp chia điện áp V CC thành 3 phần. Cấu tạo này tạo nên điện áp chuẩn. Điện áp 1/3 VCC nối ngõ vào (+) của OPA 1 và điện áp 2/3 VCC nối ngõ vào (-) của OPA 2. Khi điện áp ở chân 2 nhỏ hơn 1/3 VCC, chân S = [1] và FF đƣợc kích. Khi điện áp ở chân 6 lớn hơn 2/3 VCC, chân R = [1] và FF đƣợc reset. GVHD: Vƣơng Tấn Sĩ - 12 - SVTH: Diệp Long - 1107617 Luận văn tốt nghiệp Khảo sát IC 555 và ứng dụng 1.5.4. Sơ đồ mạch chi tiết IC 555 Hình 1.24: Sơ đồ mạch chi tiết IC 555 Sơ đồ mạch chi tiết (Hình 1.24) ta thấy cấu trúc của 555 gồm: 2 OPA, 23 điện trở, 1 transitor, 1 FF RS. 1.5.5. Thông số kỹ thuật IC 555  Điện áp đầu vào: 2 - 18V (Tùy từng loại của 555: LM555, NE555, NE7555,...).  Dòng điện cung cấp: 6mA - 15mA.  Điện áp logic ở mức cao: 0.5 - 15V.  Điện áp logic ở mức thấp: 0.03 - 0.06V.  Công suất lớn nhất là: 600mW. 1.6. CHỨC NĂNG CỦA IC 555 1.6.1. Chức năng chung của IC  Là thiết bị tạo xung chính xác.  Máy phát xung.  Điều chế độ rộng xung (PWM: Pulse Width Modulation).  Điều chế vị trí xung (PPM: Pulse Position Modulation) thƣờng dùng trong thu phát hồng ngoại. GVHD: Vƣơng Tấn Sĩ - 13 - SVTH: Diệp Long - 1107617
- Xem thêm -