Bài giảng Điện tử học - Trương Văn Thanh

hụt. Theo tiêu chuẩn người ta nén đến -1,25MHz. Dải tần của âm thanh hẹp (0,5MHz), nên người ta truyền đi cả hai biên tần. 169 Từ đó ta có sơ đồ khối của một máy phát hình đen trắng (Hình 6.22). Bộ dao động thạch anh để tạo ra tần số cao ổn định, tín hiệu này được đưa đến hai bộ chia tần để có tần số thích hợp với sóng mang hình và mang tiếng. Đối với từng tiêu chuẩn khác nhau người ta có thể dùng các phương thức điều biến khác nhau cho hình và tiếng. Trong thí dụ này, tiếng được điều biến FM, còn hình được điều biến AM. Sau điều biến, các tín hiệu đã điều biến được khuếch đại lên trước khi đưa vào bộ lọc tín hiệu để bố trí các tín hiệu sóng mang trên tải tần (như được mô tả trên phổ tín hiệu cao tần). Tín hiệu sau đó được khuếch đại công suất để đạt mức yêu cầu và đưa ra anten phát chung. Tạo xung đồng bộ Bộ chia Điều biến Khuếch đại tần số AM sóng điều biến cho sóng mang hình Tạo Khuếch đại Tín hiệu hình Bộ lọc sóng mang (camera) công suất tín hiệu cao tần Bộ chia Điều biến Khuếch đại tần số FM sóng điều biến cho sóng mang tiếng Tín hiệu tiếng (micro) Hình 6.22. Sơ đồ khối máy phát hình đen trắng 6.3.3. Đại cương về máy thu hình 6.3.3.1. Sơ đồ khối máy thu hình Kết cấu máy thu hình phức tạp hơn máy thu thanh nhiều. Ngoài chức năng thu, biến đổi sóng mang cao tần, tách sóng và khuếch đại tín hiệu hình, âm thanh, máy thu hình còn thực hiện chức năng quét hình đồng bộ với đài phát để có hình ảnh trung thực. Sau đây giới thiệu sơ đồ khối của máy thu hình đen trắng (Hình 6.23). Nguyên lí cơ bản của nó còn ứng dụng cho cả máy thu hình màu. 170 6.3.3.2. Nguyên lí hoạt động của sơ đồ Tín hiệu thu được từ anten đưa vào khối chuyển kênh. Tại đây tín hiệu cao tần được đổi thành tín hiệu trung tần giống như nguyên lí đổi tần đã khảo sát ở trên. Tín hiệu truyền hình mang cả thành phần hình và thành phần tiếng. Trong bộ chuyển kênh (tuner) có bộ dao động nội và bộ trộn sóng. Nó tạo ra ở lối ra hai tín hiệu trung tần: trung tần hình và trung tần tiếng với phổ như trên Hình 6.21. Việc trộn sóng có mục đích chuyển phổ tín hiệu từ vùng siêu cao tần tới vùng trung tần có dải tần cố định từ 31,5 đến 38MHz (hệ OIRT) Tách Khuếch đại Khuếch đại sóng trung tần tiếng âm tần tiếng Lái tia Khuếch đại Tách Khuếch đại Khối chuyển kênh trung tần sóng  thị tần Catôt Khối quét dọc Tách xung đồng bộ Nguồn sơ cấp Khối quét ngang ổn áp Nguồn áp Khối cao áp  thứ cấp đưa đến Anôt cung cấp các tầng đèn hình Hình 6.23. Sơ đồ khối máy thu hình đen trắng Khối tách sóng có nhiệm vụ tách tín hiệu hình ra khỏi sóng mang trung tần, mặt khác nó tạo phách bởi hai trung tần hình và tiếng tạo ra trung tần tiếng lần 2 là 6.5MHz. Ra khỏi khối này tín hiệu sẽ có ba thành phần chính: - Tín hiệu tiếng vào khối tiếng: Khối tiếng thực chất là một máy thu thanh FM, tức là trong đó có các khối: trung tần (lần 2), tách sóng tiếng điều tần và khối khuếch đại âm tần. - Tín hiệu thị tần được đưa vào tầng khuếch đại thị tần để nâng cao mức điện áp và dòng điện đạt mức yêu cầu của catôt đèn hình. 171 - Tín hiệu đồng bộ được đưa vào khối tách xung đồng bộ. Thực chất của khối tách xung là một mạch hạn biên nhằm tách các đỉnh xung ra khỏi phần thị tần ở dưới. Tín hiệu này được đưa vào mạch tích phân để chọn xung đồng bộ mành, đưa ra điều khiển khối quét mành. Tín hiệu đưa vào mạch vi phân để chọn xung đồng bộ dòng, lấy ra để điều khiển khối quét dòng. Khối quét nhằm điều khiển tia điện tử có mang tín hiệu thị tần để tạo ra hình ảnh trên màn hình. Khối quét gồm hai mạch quét: mạch quét dọc và mạch quét ngang. Hai mạch này tạo ra các dao động có tần số fV và fH, đồng thời khuếch đại công suất đủ cung cấp cho các cuộn dây quét dọc và quét ngang được bố trí trên đèn hình. Khối cao áp vừa tạo ra nguồn áp cho anôt đèn hình, vừa là trạm cấp áp thứ cấp cho các tầng trong máy. Do lợi dụng nguồn áp có tần số cao nên đặc tính điện áp nguồn tốt và gọn nhẹ. 6.4. Nguyên lí truyền hình màu 6.4.1. Nguyên lí kết hợp Như ta đã biết, khi đặt vấn đề nghiên cứu truyền hình màu thì đã hàng triệu máy thu hình đen trắng. Vấn đề đặt ra lúc này là truyền hình đen trắng vẫn tồn tại song song với truyền hình màu. Để giải quyết vấn đề đó, cần phải thỏa mãn nguyên lí kết hợp. Ta mô tả nguyên lí đó bằng sơ đồ hình 6.24 sau: Hình Máy thu đen trắng đen trắng Đài phát đen trắng Hình đen trắng Hình Đài phát màu màu Máy thu màu Hình đen trắng Hình 6.24. Nguyên lí kết hợp Khi có đài phát đen trắng thì cả máy thu hình đen trắng và màu đều thu được, ngược lại khi phát màu thì cả máy màu và máy đen trắng cũng bắt được, dĩ nhiên chỉ có ảnh màu khi máy thu màu nhận chương trình của máy phát màu. 172 Điều này cho thấy truyền hình màu và truyền hình đen trắng đều có những nguyên lí chung giống nhau. Có thể nói rằng truyền hình màu chỉ là sự bổ sung truyền các tín hiệu màu trên nguyên tắc của truyền hình đen trắng 6.4.2. Tín hiệu trong truyền hình màu 6.4.2.1. Tín hiệu màu Dựa trên nguyên tắc tổng hợp màu, sử dụng những tỉ lệ khác nhau của các màu cơ bản sẽ tạo ra các màu khác nhau. Nguyên tắc chọn màu cơ bản trong truyền hình màu là khi tổng hợp các màu cơ bản đó, sẽ thu được số lượng màu nhiều nhất. Với nguyên tắc đó, dựa trên tam giác màu Macxoen, người ta lựa chọn ba màu cơ bản trong truyền hình là: R (Red), G (Green), B (Blue) 6.4.2.2. Tín hiệu chói Để tương thích với truyền hình đen trắng, trong truyền hình màu, người ta truyền thêm tín hiệu chói. Kí hiệu độ chói là Y. Tín hiệu của độ chói Y tương đương với tín hiệu thị tần trong truyền hình đen trắng. Trong tất cả các hệ màu, quan hệ giữa độ chói Y và các màu là: Y = 0,30R + 0,59G + 0,11B. Đối với màu trắng bảo hòa: R = G = B = 1  Y = 1 Đối với màu đen: R = G = B = 0  Y = 0 Để biểu diễn tín hiệu màu và tín hiệu chói, ta kí hiệu: UR, UG, UB, UY. Trong nhiều tài liệu, do thói quen, người ta cũng có thể gọi R, G, B, Y là tín hiệu, nhưng phải hiểu màu và tín hiệu là khác nhau. 6.4.2.3. Tín hiệu màu hiệu (hay tín hiệu hiệu màu) Ta thấy rằng, nếu truyền đi các tín hiệu UY và các tín hiệu UR-Y, UB-Y thì ở máy thu ta có thể khôi phục các tín hiệu màu UR, UG, UB. Như vậy ta chỉ cần truyền ba tín hiệu UR-Y, UB-Y ,UY thay vì phải truyền đi 4 tín hiệu. Các tín hiệu được gọi là tín hiệu màu hiệu (Hình 6.25a). Việc tìm lại tín hiệu màu UG được thực hiện nhờ một mạch ma trận, gọi là ma trận G (Hình 6.25b) 173 UY UR UR-Y UY  UR UG Ma trận UR-Y UB-Y  UB UB UB-Y a) b) Hình 6.25. Tạo tín hiệu màu hiệu và khôi phục tín hiệu màu 6.4.2.4. Phương pháp nén tín hiệu Vì giải thông của tín hiệu màu tổng hợp T (gồm UY, UR-Y, UB-Y) vẫn còn quá rộng (18MHz = 3  6MHz) không tương thích với truyền hình đen trắng, do vậy cần nén các tín hiệu. Như ta đã biết, mắt rất nhạy cảm với tín hiệu chói, do vậy tín hiệu này không bị nén. Đối với tín hiệu màu, mắt kém nhạy cảm hơn, nên ta có thể nén hai tín hiệu màu hiệu UR-Y và UB-Y. Với tín hiệu UR-Y ta nén đến 1,5MHz, còn UB-Y nén đến mức 0,5MHz, vì đối với màu B mắt kém nhạy nhất. Do đó tải tần sau khi nén là: D = DY + DR-Y + DB-Y + 1 = 6 + 1,5 + 0,5 + 1 = 9MHz (Hình 6.26) f(MHz) 1.5 6.0 0.5 9.0 Hình 6.26. Phổ của các tín hiệu chói và tín hiệu màu hiệu 6.4.3. Hệ truyền hình màu NTSC Hiện nay trong kĩ thuật truyền hình màu có nhiều hệ thống khác nhau, nhưng cơ bản nhất là ba hệ thống truyền hình màu: NTSC, PAL, SECAM. Các hệ truyền hình này cùng với các tiêu chuẩn lựa chọn là OIRT, FCC, CCIR có thể dẫn đến nhiều “hệ” truyền hình khác nhau. Đối với ba hệ truyền hình cơ bản, có những nguyên lí giống 174 nhau là đều phải tương thích với hệ truyền hình đen trắng có cùng tiêu chuẩn. Do vậy để hiểu được khái niệm ban đầu về truyền hình màu, ta cần nghiên cứu kĩ hơn đối với một hệ. Một trong các hệ đó là hệ NTSC. Đây là hệ truyền hình màu ra đời đầu tiên (1953, Mỹ), có nguyên lí rất cơ bản, thiết bị đơn giản hơn, và cũng là hệ được nhiều nước sử dụng. NTSC là chữ viết tắt của cụm từ National Television System Committee (Ủy ban hệ truyền hình quốc gia), hệ NTSC tính theo tiêu chuần FCC. 6.4.3.1. Đặc điểm của hệ NTSC - Tín hiệu độ chói Y được tính theo: Y = 0,30R + 0,59G + 0,11B Có độ rộng dải tần là 4,2MHz - Hai tín hiệu “hiệu màu” được truyền đồng thời sang phía thu. Thông tin màu được truyền đi trong hệ NTSC không phải dưới dạng tín hiệu màu (R-Y) và (B-Y) mà là tín hiệu I và Q. Hình 6.27 biểu thị đồ thị vectơ màu, mỗi màu sắc được biểu thị bởi độ dài vectơ và góc pha. Sở dĩ NTSC chọn I và Q là vì do phổ tần số truyền hẹp nên cần thu hẹp dải thông của (R-Y) và (B-Y) để truyền đi. Tuy nhiên, khi thu hẹp dãi thông của tín hiệu màu sẽ ảnh hưởng đến sự cảm thụ màu của mắt. Do vậy, cần xác định đặc tính của mắt với màu sắc, trục I và Q chính là theo phương mắt có độ nhạy cảm tốt nhất. Xét gần đúng hệ trục I và Q lệch so với hệ trục (R-Y) và (B-Y) một góc 330, trong đó trục I theo hướng mắt có độ nhạy cao nhất, còn Q thì theo hướng mắt có độ phân biệt màu kém nhất. R-Y I Q B-Y Hình 6.27. Phân bố trục màu I, Q so với R-Y và B-Y I = 0,74(R-Y) - 0,27(B-Y) Q = 0,48(R-Y) + 0,41(B-Y) 175 Tín hiệu I có độ rộng dải tần 1,5MHz Tín hiệu Q có độ rộng dải tần 0,5MHz Hai tín hiệu màu hiệu được điều biến vuông góc lên cùng một sóng mang màu. Sóng mang màu còn được gọi là tải màu. Tải màu được chọn theo tiêu chuẩn FCC là 3,58MHz. Còn theo CCIR là 4,43MHz. Với phương thức điều biến vuông góc, nên việc bố trí màu trong phổ chói không theo kiểu dàn trải liên tiếp hai phổ màu mà chúng được lồng vào nhau, như hình vẽ sau (Hình 6.28) Đây là điều sáng tạo của NTSC, vì bản thân dải thông của tín hiệu chói khá hẹp (4,2MHz), nên bố trí hai dải màu thì vừa khó giải quyết tạo tải màu, vừa chiếm dải tín hiệu chói gây ảnh hưởng lẫn nhau giữa các tín hiệu. Y C I Q Hình 6.28. Phổ tín hiệu của hệ màu NTSC Điều biến vuông góc có nghĩa là tải màu của một tín hiệu được xoay pha một góc 900. Có thể biểu diễn như ở hình 6.29 sau: Qm Điều biến Q 900 fm = 3.18 Im Điều biến I Hình 6.29. Điều biến tín hiệu I, Q lên tải màu - Điều biên nén: Trong NTSC tín hiệu I và Q được điều biến biên độ vào sóng mang màu (tải màu) ftm = fc. Tuy nhiên, ta không truyền đi sóng mang (sóng mang không mang nội dung tin) mà chỉ truyền đi hai dải biên tần trên và biên tần dưới, phương pháp này gọi là truyền thông tin song biên. Im là tín hiệu song biên của I và Qm là tín hiệu song biên của Q (Hình 6.30). 176 A0 A0 A0 A 0/2 A0/2 A0/2 A0/2 + = A0 Hình 6.30. Điều biên nén tín hiệu I, Q Như vậy điều biên nén hay điều biên cân bằng là mạch gồm có hai mạch điều biên giống nhau, nhưng sóng tải tần đến hai mạch điều biên có pha ngược nhau. - Tín hiệu đồng bộ màu: Vì tần số mang màu fc bị nén hoàn toàn, bên phát không truyền sang phía thu, nên máy phát phải truyền đi tín hiệu đồng bộ màu để máy phục hồi tần số mang màu đúng với tần số và pha ban đầu như phía máy phát, nhằm đảm bảo màu sắc của hình ảnh phía thu giống như phía phát. Tín hiêu đồng bộ màu có tần số đúng bằng ftm = fc = 3,58MHz được cài vào vai sau của xung xóa dòng, gồm khoảng 10 chu kì có biên độ bằng 0,9 độ cao xung đồng bộ dòng, (Hình 6.31) h 0.9h 5.2µs 2.2µs Hình 6.31. Cài tín hiệu đồng bộ màu - Tách sóng đồng bộ: Trong máy thu hình NTSC, có thể có nhiều cách để tách tín hiệu màu ra khỏi sóng điều biến, nhưng thuận tiện và phổ biến hơn là tách sóng đồng bộ. Tách sóng đồng bộ có nguyên lí cơ bản là: Mạch sẽ thực hiện tách sóng khi đưa vào mạch đó một tín hiệu có tần số, pha bằng với sóng điều biến. Nghĩa là, ta phải tạo ra và đưa vào bộ tách sóng một tải phụ có fp = 3,58MHz, dĩ nhiên phải trùng cả pha. Do vậy ta có sơ đồ tách sóng đồng bộ như hình 6.32. 177 fC I TSĐB I fp 0 90 3.58 MHz Q TSĐB Q Hình 6.32. Sơ đồ khối tách sóng đồng bộ tín hiệu I, Q - Chọn tải màu: Phần trước ta đã nói đến tải màu của NTSC cần thiết để mang thông tin màu, nhưng ở đây cần nói thêm nên chọn trị của nó bằng bao nhiêu để nó gây nhiễu lên màn hình ít nhất. Tần số càng cao thì ảnh hưởng của nó càng khó nhận biết, tuy nhiên không thể vượt ra khỏi dải tần của tín hiệu chói. Ngoài ra, cần lưu ý rằng nếu tải màu lặp lại cùng vị trí trên màn ảnh thì sẽ tạo ra sọc trắng đen rất khó chịu. Nếu ta đảo vị trí gây nhiễu của tải màu, lúc đó mắt sẽ không cảm nhận được nhiễu nữa. Điều đó có thể mô tả như trên hình 6.33. Cần lựa chọn để nhiễu trên màn hình có dạng của hình 6.33b u Ứng với mức sáng t Ứng với mức tối b) a) Hình 6.33. Nhiễu của tải màu và khử nhiễu của NTSC 2(k 1) Như vậy cần chọn: f  f tm 2 H Với hệ NTSC theo FCC, số dòng quét là 525 dòng, người ta chọn k = 228 và fH=15 734,264Hz, do vậy: 178 454 ftm  fH 3,579545MHz 2 2 f  f 59,91Hz v 525 H 6.4.3.2. Bộ mã hóa NTSC Dựa trên nguyên lí xử lí tín hiệu màu đã chọn, ta xây dựng sơ đồ dạng tổng quát bộ mã hóa NTSC như trên Hình 6.34. Ở đây lưu ý tốc độ truyền tín hiệu phụ thuộc vào độ rộng dãi tần của tín hiệu đó. Như vậy để các tín hiệu có dải tần khác nhau đến cùng lúc tại bộ phận tổng hợp, thì cần xử lí trễ hợp lí đối với các tín hiệu có dải tần rộng hơn, chẳng hạn như tín hiệu chói (độ rộng 4,2MHz) hay tín hiệu I (độ rộng 1,5MHz) cần làm trễ đối với tín hiệu Q (độ rộng 0,5MHz). Kết quả, ta được hai sóng vuông pha với nhau ở lối ra của điều biên nén 1 và 2. Khuếch đại Delay Y: 0 - 4.2 MHz C M M A A á M T y E R Khuếch đại Điều biên Delay R Ậ I: 0 - 1.5 MHz nén I p A N h á t Khuếch đại Điều biên Q: 0 - 0.5 MHz nén II Tạo sóng ftm = 3.58 Xoay 900 Xung Đồng bộ Đồng bộ màu Hình 6.34. Bộ mã hóa NTSC 6.4.3.3. Sơ đồ khối bộ giải mã NTSC Hình 6.45 vẽ sơ đồ khối bộ giải mã NTSC - Kênh chói: Tín hiệu độ chói Y có dải tần rộng, do đó phải qua dây trễ (DL), sau đó qua mạch khuếch đại điện áp tín hiệu màu tạo ra ba tín hiệu sắc cấp cho ba ca tốt của đèn hình màu. 179 - Khuếch đại màu là bộ khuếch đại cộng hưởng nhằm khuếch đại điện áp tín hiệu màu tại tần số ftm = 3,58MHz và đưa hai tín hiệu Im và Qm tới bộ tách sóng đồng bộ. ER Lọc Y Khuếch đại Y Trễ fC EG Tách sóng I Trễ Ma trận Tạo sóng fp= 3.58 MHz ĐB EB Tách sóng Q Xoay pha 0 90 Hình 6.35. Bộ giải mã NTSC - Tạo sóng mang phụ fp: Do tín hiệu I và Q được điều biến vuông góc lên sóng mang, nên bộ tạo sóng mang phụ có nhiệm vụ tạo ra sóng có tần số đúng bằng tần số của tải màu ftm, thì mới có thể tách sóng đồng bộ được. Để tần số tạo luôn luôn đồng bộ với tần số tải màu, bộ tạo sóng mang phụ được làm việc dưới sự điều khiển của xung đồng bộ màu. - Tách sóng tín hiệu màu: Bộ tách sóng tín hiệu màu có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu điều biến vuông góc thành tín hiệu điều biên, sau đó tách sóng điều biên để lấy tín hiệu I và Q. Mạch tách sóng I nhận tín hiệu vuông góc Im, sau tách sóng cho ta tín hiệu I với dải tần rộng (01,5MHz). Vì dải tần rộng hơn tín hiệu Q nên cần làm trễ để tín hiệu chậm lại. Mạch tách sóng Q với tải phụ lệch pha 900 so với tải phụ của mạch tách sóng I. Dải thông của tín hiệu Q hẹp hơn, sau tách sóng có bộ lọc với độ rộng (00,5MHZ) - Mạch khuếch đại và ma trận có nhiệm vụ tạo ra ba tín hiệu màu ER, EG, EB từ tín hiệu chói EY và hai tín hiệu màu I, Q. Nói chung hệ NTSC là hệ truyền hình màu tương đối đơn giản, có dải thông hẹp, thiết bị rẻ, nhưng hình màu tương đối tốt. Nhược điểm chính của máy là máy thu cần nhiều núm điều chỉnh, dễ gây méo pha do điều biến vuông góc. 180 6.4.4. Xu hướng phát triển của truyền hình Ngoài hệ NTSC, trên thế giới còn dùng rất phổ biến hệ PAL và hệ SECAM. Đây là hai hệ có nhiều ưu điểm, trong đó đặc điểm lớn nhất là khắc phục được hiện tượng sai pha. Tuy vậy, so với nguyên lí cơ bản của NTSC cũng không khác nhau nhiều. Tương lai phát triển của truyền hình rất phong phú, truyền hình màu số là hiện thực có nhiều ưu điểm. Các máy thu hình hiện nay còn đang cồng kềnh do kích thước đèn hình quá lớn. Các nhà kĩ thuật đã cho ra nhiều mẫu thiết kế màn hiển thị có kích thước rộng và mỏng. Hiện nay loại máy này dần thay thế các loại máy thu hình có đèn hình thủy tinh, đó là điều kiện cho sự phát triển kĩ thuật truyền hình. Truyền hình đa chức năng sẽ là hướng phát triển trong tương lại và là nhu cầu không thể thiếu được trong đời sống. 6.5. Đại cương về máy vi tính 6.5.1. Nguyên lí cấu trúc Một máy tính số là loại máy tính làm nhiệm vụ xử lí các tín hiệu số. Ngày nay, khi nói tới máy tính người ta thường hiểu ngầm là máy tính số (ngoài máy tính số ra còn có máy tương tự nữa). Một hệ thống máy tính cá nhân (PC) thường sử dụng hiện nay giới thiệu trên hình 6.36. Màn hình Hộp máy Chuột Bàn phím Hình 6.36. Máy vi tính Phần trung tâm là hộp máy, trong đó xử lí, lưu trữ thông tin trong các ổ đĩa cứng, đĩa mềm, có các mạch ghép nối vào, ra. Bên ngoài hộp máy có bàn phím (keyboard) dùng để nhập các lệnh và dữ liệu, có màn hình (monitor) dùng để xuất dữ liệu, có chuột (mouse) để nhập các lệnh. Ngoài việc hiển thị lên màn hình các văn bản còn có thể in ra giấy bằng máy in. 181 Cấu trúc chung của một máy tính cá nhân có thể biểu diễn bằng sơ đồ khối chức năng hình 6.37. Các khối chính trong sơ đồ khối như sau: - Khối xử lí trung tâm CPU (Central processing unit) Bộ xử lí trung tâm có chức năng thu thập, xử lí, cho chạy các lệnh. Đây có thể ví như bộ não của con người. Bên trong CPU gồm các mạch điều khiển logic, các mạch số khác. - Bộ nhớ: dùng để lưu giữ các dữ liệu và lệnh. Bộ nhớ bao gồm hai loại: bộ nhớ trong và bộ nhớ ngoài. Bộ nhớ trong là các bộ nhớ bán dẫn. Bộ nhớ trong gồm có các bộ nhớ chỉ đọc ROM và bộ nhớ ghi/đọc RAM. Bộ nhớ ngoài là những thiết bị để lưu trữ thông tin bên ngoài máy tính như đĩa mềm, đĩa quang lazer, băng giấy đục lỗ, trống từ.... Bộ nhớ thường được chia thành từng ô nhớ nhỏ như từ (hay byte). Mỗi ô nhớ đó cũng như một thiết bị vào ra được gán một địa chỉ để CPU có thể định vị khi cần đọc hay viết dữ liệu lên nó. Bộ nhớ trong RAM ROM Xử lý trung tâm Bus hệ thống CPU Ghép nối vào Ghép nối ra Thiết bị vào Thiết bị ra - Bàn phím - Màn hình - Chuột - Máy in - Micro - Ổ đĩa - Máy quét... - Máy vẽ.... Hình 6.37. Sơ đồ khối chức năng máy tính - Các thiết bị ngoại vi 182 Các thiết bị này bao gồm các thiết bị vào/ra (I/O) dùng để nhập hoặc xuất các dữ liệu. Bàn phím, chuột, máy quét ... thuộc loại thiết bị vào. Màn hình, máy in.... thuộc loại thiết bị ra. Các ổ đĩa ở bộ nhớ ngoài có thể được coi vừa là thiết bị vào vừa là thiết bị ra. Các thiết bị ngoại vi này liên hệ với CPU qua các mạch ghép nối vào/ra. Mạch này cho phép nối hai bộ phận độc lập nhằm làm cho chúng có thể phối hợp và thông tin được với nhau. - Bus hệ thống là một tập hợp các đường dây mà qua đó CPU có thể liên kết với các bộ phận khác. Máy tính phải có một mạch tạo xung điện (gọi là đồng hồ hệ thống) để duy trì hoạt động và đồng bộ hoá CPU cùng các bộ phận liên quan với nhau. Tần số đồng hồ này quyết định tốc độ hoạt động của CPU. Ngoài phần cứng đã giới thiệu ở trên, một phần mềm (còn gọi là hệ điều hành) cần được cài đặt sẵn trong máy tính. Phần mềm này là tập hợp các chương trình sử dụng để điều hành các chức năng cơ bản của các bộ phận phần cứng hay phần mềm trên hệ thống máy tính. 6.5.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ xử lí Thiết kế mạch điện của một CPU quyết định tốc độ cơ bản của nó, nhưng nhiều nhân tố khác có thể ảnh hưởng đến tốc độ xử kí như thanh ghi, đồng hồ hệ thống, BUS, CACHE. Độ dài của các thanh ghi, được gọi là kích thước từ, cho biết khối lượng dữ liệu mà máy tính có thể xử lí tại một thời điểm cho trước bất kì. Kích thước càng lớn, máy tính có thể xử lí một tập dữ liệu càng nhanh hơn. Hiện nay bộ xử lí từ có kích thước 64 bit thay vì 32 bit trước kia. Dung lượng bộ nhớ RAM có ảnh hưởng lớn đến sức mạnh của máy tính. Nếu có nhiều RAM, máy xử lí thông tin nhanh hơn, truy xuất các tập tin dữ liệu lớn hơn và như vậy máy chạy nhanh hơn. Các RAM hiện nay có dung lượng trung bình từ 128 MB trở lên, trước kia máy tính thường dùng RAM dưới 64 MB, điều đó chỉ phù hợp với hệ điều hành nhỏ và các trình ứng dụng bé. Trong việc nâng cấp máy tính, hiệu quả và kinh tế nhất là tăng dung lượng bộ nhớ RAM. 183 Tốc độ hoạt động của máy tính bị ràng buộc bởi tốc độ của đồng hổ hệ thống. Khi tốc độ của đồng hồ hệ thống tăng lên, số lượng các chỉ thị mà nó thi hành mỗi giây cũng tăng lên. Tốc độ của đồng hồ ảnh hưởng rất nhiều đến hiệu suất của CPU. Một CPU hoạt động ở 300 MHz có thể xử lí nhanh gấp hai lần tốc độ 166 MHz. Tốc độ của đồng hồ thể hiện tốc độ xử lí của CPU. Hiện nay các tốc độ xử lí có thể đạt hàng GHz (năm 2004 tốc độ đã đạt trên 3 GHz) Trong các máy vi tính, BUS là đường dẫn nối các thành phần máy tính với nhau. có hai BUS chính là BUS hệ thống và BUS mở rộng. BUS hệ thống nằm trên bo mạch chính (main board), để nối CPU với các thiết bị khác nằm trên bo mạch hệ thống. BUS mở rộng nối với các thiết bị ngoài như bàn phím, con chuột, modem, máy in Số lượng các dây dẫn trên BUS ảnh hưởng đến tốc độ truyền dữ liệu giữa các thành phần cứng. Để đánh giá tốc độ của BUS người ta dùng đơn vị MHz. Trong nhiều năm các BUS hệ thống hoạt động ở tốc độ 66 MHz, hiện nay tốc độ của BUS đã tăng lên rất nhiều có thể đạt hàng trăm MHz. Việc di chuyển dữ liệu giữa RAM và các thanh ghi của CPU là một trong những tác vụ mất thời gian nhất mà một CPU phải thực hiện, bởi vì RAM chậm hơn nhiều so với CPU. Một giải pháp cục bộ cho vấn đề này là kèm thêm một bộ nhớ CACHE trong CPU. Bộ nhớ CACHE tương tự như RAM, nhưng xử lí nhanh hơn so với bộ nhớ bình thường. Loại cache nằm trong CPU gọi cache mức 1, còn loại được bố trí bổ sung trên bo mạch chính gọi là cache mức 2. Dung lượng cache thường từ 512 KB đến vài MB, cache thực chất là một bộ đệm cho bộ nhớ (memory buffer) 6.5.3. Các cổng giao tiếp Các thành phần bên trong của một máy PC truyền thông tin với nhau thông qua BUS dữ liệu, vốn bao gồm các dây dẫn song song. Tương tự như vậy, một giao diện song song là một nối kết gồm 8 dây dẫn hoặc nhiều hơn mà qua đó các bit dữ liệu có thể truyền qua. Với giao diện tuần tự, các bit dữ liệu được tuyền một lần một bit qua một dây đơn. Để thực hiện chuyển đổi tín hiệu song song thành tín hiệu tuần tự, cần có bộ chuyển đổi gọi là UART. Như vậy một giao diện song song có thể quản lí khối lượng dữ liệu lớn hơn giao diện tuần tự. 184 Ngoài các cổng mở rộng tiêu chuẩn, các máy PC còn có thêm các cổng chuyên dụng để kết nối với các thiết bị ngoại vi khác. Giao diện SCSI: đây là bộ điều hợp mở rộng BUS ra bên ngoài máy tính thông qua một dây cáp. Như vậy SCSI giống như một dây nối mở rộng cho BUS dữ liệu. Một chuẩn SCSI có thể hỗ trợ một BUS 32 bit và có thể truyền đi với tốc độ 160Mbps. Muốn cung cấp một cổng cho máy PC, cần có một card điều hợp cắm vào khe cắm mở rộng. Nhiều thiết bị sử dụng giao diện SCSI như ổ cứng, ổ CD, máy quét Hiện nay giao diện USB đang dần trở lên phổ biến trong các máy PC. Vì chuẩn USB cho phép 127 thiết bị được nối với BUS thông qua một cổng đơn. Các thiết bị ngoại vi hiện tại và tương lai sẽ sử dụng hầu hết giao tiếp này với máy PC. Hình 6.38. Các cổng giao tiếp bố trí sau hộp máy Giống như chuẩn USB, chuẩn IEEE 1394 mở rộng BUS máy tính tới nhiều thiết bị ngoại vi thông qua một cổng đơn. Tuy nhiên công nghệ này còn đắt tiền so với USB nên nó không được phổ biến. Ngoài các giao diện trên, các máy PC hiện nay còn có các giao diện khác có tính chất chuyên dụng hơn như MIDI là loại dành cho các nhạc cụ. Các kiểu giao diện đặc biệt khác có thể thông qua các card giao tiếp mở rộng để nối PC tới các thiết bị. Hình 6.38 giới thiệu bố trí các cổng giao tiếp trên một PC để bàn. 6.5.5. Các CPU được sử dụng trong máy tính cá nhân 185 Từ năm 1978, các bộ xử lí Intel đã tiến hóa từ chip 8086 và 8088 tới chip 80286, 80386, 80486 và sau đó tới các bộ xử lí Pentium. Hiện nay chúng ta đang ở thế hệ Pentium IV, có tốc độ xử lí cao hơn 3 MHz Trong một thời gian dài AMD chỉ được biết đến như một nhà cung cấp các bộ xử lí hiệu năng thấp để sử dụng cho máy tính giá rẻ. Tuy nhiên sự thay đổi lớn cho bộ xử lí này là sự ra đời của bộ xử lí K6 (năm 1998). Với bộ xử lí K6-III, AMD đã phá vỡ rào cản 600 MHz và cũng là bộ xử lí nhanh nhất tương thích với máy tính IBM. Cyrix đã khởi đầu như một hãng sản xuất chip chuyên dụng, nhưng sau cùng đã bắt đầu sản xuất các bộ vi xử lí cho các PC, đó là các loại Media GX và hiện nay là các bộ xử lí MII. Các bộ vi xử lí còn được phân ra làm loại CISC (Complex Instruction Set Computer) và RISC (Reduced Instruction Set Computer). Thí dụ 80286 là loại CISC, còn 80386 là loại RISC. Các tập chỉ thị dành cho RISC được giữ cho nhỏ gọn, việc này cho phép bộ xử lí nhanh hơn và xử lí nhiều dữ liệu hơn trong một đơn vị thời gian. Các bộ xử lí RISC được dùng phổ biến trong các máy Apple, một số trạm làm việc, và nhiều hệ thống máy tính mini và mainframe. Chúng cũng là nền tảng cho nhiều thiết bị kĩ thuật số cỡ nhỏ. Một hệ thống xử lí song song khai thác sức mạnh của nhiều bộ xử lí trong một hệ thống đơn, cho phép chúng chia sẽ các nhiệm vụ xử lí. Trong một hệ thống song song quy mô lớn MPP, nhiểu bộ xử lí được sử dụng, có khi dùng đến hàng ngàn bộ xử lí cùng một lúc. Chúng ta có thể khẳng định rằng máy tính sẽ xử lí nhanh hơn trong tương lai vì sự tiến bộ của công nghệ cả phần cứng cũng như phần mềm 6.6. Đại cương về dao động kí điện tử (Oscilloscope) Dao động kí điện tử là thiết bị quan trọng trong đo lường, nó dùng để quan sát và nghiên cứu các tín hiệu điện. Bộ phận quan trọng nhất của dao động kí là bộ phận hiển thị, đó là ống tia electron. 6.6.1. Cấu tạo ống tia electron 6.6.1.1. Súng điện tử 186 Ống tia electron là một đèn chân không dùng để biến đổi tín hiệu điện thành hình ảnh, nó tương tự như đèn hình của máy Chùm tia êlectrôn thu hình, nhưng thường có kích thước Màn nhỏ và bộ phận lái tia dùng điện trường. huỳnh quang Bộ phận quan trọng của ống tia electron là súng điện tử, nó tạo ra chùm electron Hình 6.39 mảnh để bắn vào màn huỳnh quang làm phát ra ánh sáng. Vì chùm tia electron có quán tính rất bé nên ống electron có khả năng ghi nhận những quá trình điện biến thiên đến hàng chục triệu lần trong một giây (MHz). Ta có các ống tia electron hội tụ và làm lệch bằng điện trường và ống tia electron hội tụ và làm lệch bằng từ trường. Độ dư sáng của màn huỳnh quang, tức là thời gian màn huỳnh quang tiếp tục phát sáng sau khi electron kích thích, có thể kéo dài từ hàng micro giây đến hàng chục giây. Với dao động kí điện tử, màn huỳnh quang có thể có độ dư sáng rất ngắn. Đối với đèn hình trong tivi độ dư sáng dài hơn, còn đối với rađa thì rất dài. Hình 6.39 mô tả nguyên lí cấu tạo của ống electron. 6.6.1.2. Ống tia electron hội tụ bằng điện trường Ống tia là một bóng chân không cao (10-6  10-8mmHg), phía trong, xung quanh mặt hình nón phủ một lớp graphít nối với điện thế dương, phía trong đáy hình nón được phủ lớp chất phát quang. Phần hình trụ được gắn các điện cực: cực catôt K nơi phát ra các electron, cực điều khiển M, anôt thứ nhất A1 và anôt thứ hai A2. Các điện cực đó tạo thành súng electron như hình 6.40. y Cực điều khiển M thường có điện áp K M A1 A2 âm khoảng -20V đến -70V so với catôt, x được điều chỉnh bởi chiết áp P1. Nó có tác dụng thu hẹp tiết diện ngang dòng electron  P1 P2 phát ra từ catốt. Số electron qua cửa sổ của  Ua2 + điện cực M phụ thuộc rất nhiều vào điện Hình 6.40. Cấu tạo ống tia điện tử thế của cực này, do đó bằng cách thay đổi 187 điện thế của M, ta có thể thay đổi số electron trong chùm tia và như vậy thay đổi được cường độ vệt sáng trên màn huỳnh quang. Điện thế của A1 dương so với catôt (khoảng 250V đến 500V), người ta dùng P2 để điều chỉnh điện áp của nó. Anôt A2 nối với lớp graphít có điện thế cao, làm nhiệm vụ gia tốc cho chùm electron (khoảng 1000 đến 2000V). Với sự phân bố điện thế như trên ta thấy rằng trường tĩnh điện đã tạo nên hai thấu kính điện tử. Thấu kính thứ nhất được tạo nên bởi điện trường giữa anôt A1 và cực M, thấu kính thứ hai được tạo nên bởi điện trường giữa A2 và anôt A1. Qua hai thấu kính chùn electron được hội tụ hai lần. Chính khi thay đổi điện áp của anôt A1 làm thay đổi độ hội tụ của hai thấu kính và do đó có thể điều chỉnh cho chùm tia electron hội tụ ngay trên màn huỳnh quang. 6.6.1.3. Ống tia electron làm lệch bằng điện trường Để cho tia electron di chuyển, tạo nên hình ảnh trên màn huỳnh quang giống dạng tín hiệu cần nghiên cứu ta dùng hệ thống làm lệch tia electron (lái tia). Hệ thống làm lệch bằng điện trường được thực hiện bởi các cặp bản cực x, y đặt vuông góc với nhau như trên hình 6.40. Điện trường trong hai cặp bản cực có phương thẳng góc với phương của tia electron. Khi ta đặt điện áp nào đó vào các cặp bản cực, tia electron sẽ lệch về phía bản cực có điện áp dương. Sự chuyển động của tia điện tử là tổng hợp của hai chuyển động do hai điện áp đặt vào hai cặp bản cực gây nên. Ống tia electron hội tụ và làm lệch bằng điện trường thường áp dụng trong dao động kí điện tử 6.6.2. Dao động kí điện tử 6.6.2.1. Công dụng Dao động kí điện tử là một dụng cụ để ghi lại hình ảnh của tín hiệu cần khảo sát. 6.6.2.2. Nguyên tắc cấu tạo Bộ phận chính của dao động kí là ống tia electron có hệ thống làm lệch bằng điện trường. 6.6.2.3. Nguyên lí làm việc 188 Ta đặt vào cặp bản cực X một điện áp răng cưa, tín hiệu cần khảo sát được đưa vào cặp bản Y của dao động kí Muốn cho hình ảnh đứng yên trên màn hình, thì chu kì T của điện áp răng cưa phải bằng số nguyên lần chu kì TY của tín hiệu cần nghiên cứu. Muốn cho hình ảnh hiện lên trên màn hình được ổn định, ta dùng mạch đồng bộ đặt trong dao động kí. Trên hình vẽ trường hợp dao động hiện trên màn huỳnh quang của dao động kí khi T = TY (Hình 6.41a) và T = 2TY (Hình 6.41b). y y x x T = T T = 2T Y Y a) b) Hình 6.41. Tín hiệu có tần số khác nhau hiển thị trên màn huỳnh quang Để thuận tiện cho việc khảo sát các hệ thống có tín hiệu vào và ra (ví dụ hệ thống khuếch đại), hiện nay dao động kí thường dùng là loại hai kênh hai tia. Thực chất loại này là hai hệ thống dao động kí được thiết kế dùng một màn hình hiển thị. Ngoài ra trên dao động kí thường có thêm bộ phận tạo tín hiệu mẫu để tiện cân chỉnh và định lượng tín hiệu cần khảo sát. Hình 6.42. Hình dạng bên ngoài của một dao động kí Hình 6.42 là dạng của một dao động kí hai kênh hai tia hiện nay thường dùng trong phòng thí nghiệm. 189 PHẦN THỰC HÀNH 190 Bài 1: Mở đầu 1.1. Nội quy thực hành - Thực hiện đúng nội quy phòng thực hành - Thực hiện đúng nội dung bài thực hành 1.2. Tìm hiểu, sử dụng một số dụng cụ cơ bản 1.2.1. Đồng hồ vạn năng (AVO mét) - Cấu tạo: Chuyển mạch đại lượng đo, chuyển mạch thang đo, mặt chia độ... - Sử dụng: tập đo điện trở, điện áp, dòng điện, kiểm tra cuộn dây, kiểm tra tụ điện 1.2.2. Mỏ hàn điện, kìm cắt dây... Tập sử dụng mỏ hàn, kìm cắt dây điện, tuốc-nơ-vít... 1.3. Tìm hiểu các linh kiện điện tử 1.3.1. Điện trở, tụ điện, cuộn dây - Nhận biết linh kiện - Đọc được các thông số kĩ thuật - Dùng AVO mét đo kiểm các linh kiện 1.3.2. Điôt - Nhận biết được điôt - Dùng AVO mét đo kiểm được mối nối, tìm được chân điôt 1.3.3. Tranzito - Nhận biết được BJT - Dùng AVO mét đo kiểm được hai mối nối, loại BJT và tìm được các chân. 1.4. Thi công mạch in nguồn điện (bằng phương pháp thủ công) - Cắt board đồng đúng kích thước; - Phủ lớp mực in mạch lên phía tráng đồng của board - Ngâm board đồng trong dung dịch muối sắt (FeCl3) - Rửa sạch mạch in bằng nước và xà phòng - Về nhà tẩy sạch lớp mực in, khoan lỗ, tráng nhựa thông lên mạch in. 1.5. Chuẩn bị bài ở nhà cho buổi học sau: - Tìm hiểu nội dung bài 2: Mạch nguồn - Hoàn thành việc thi công mạch in nguồn điện ở mục 1.4. 191 Bài 2: Mạch nguồn 2.1. Tìm hiểu nguyên lí mạch nguồn a. Sơ đồ nguyên lí mạch nguồn (hình 1) VT_A VT_B 1 2 1 2 2 CAU_3A AC 3 L SW C2383 390 2 4 - + 1 1 1.8K 2K 3 100uF 220uF 2200uF 2200uF LED 8.2K 470uF Hình 1. Sơ đồ nguyên lí mạch nguồn điện b. Từ sơ đồ nguyên lí, vẽ sơ đồ khối thể hiện các chức năng chỉnh lưu, lọc điện và ổn áp của mạch điện, ghi nhận kết quả vào báo cáo thực hành. 2.2. Lắp đặt linh kiện lên mạch in a. Nhận từ giáo viên hướng dẫn bộ linh kiện của mạch nguồn b. Cắm linh kiện vào mạch in. c. Ghi nhận vị trí công tắc, VT_A và VT_B trên board nguồn d. Kiểm tra tổng thể và nộp sản phẩm (board nguồn) tại giáo viên hướng dẫn. 2.3. Lắp đặt Board nguồn vào hộp máy a. Nhận dụng cụ thực hành và thiết bị (board nguồn, hộp máy, biến áp nguồn) từ giáo viên hướng dẫn. b. Lắp đặt board nguồn, máy biến áp vào hộp máy c. Kết nối máy biến áp với board nguồn. 2.4. Đo kiểm tra mạch nguồn, hoàn thành nội dung 2 của báo cáo thực hành Thực hiện theo đúng quy trình sau: a. Bước 1, tập đo điện áp bộ nguồn khi chưa nối nguồn điện: Tập sử dụng AVO mét để đo điện áp ngõ vào, điện áp ngõ ra ở VT_A và VT_B ở board nguồn 192 b. Bước 2, đo điện áp bộ nguồn khi có điện: Nhất thiết phải được sự cho phép của giáo viên hướng dẫn SV mới được nối điện vào bộ nguồn để đo kiểm. Ghi nhận kết quả vào báo cáo thực hành theo mẫu ở bảng 1. Bảng 1: Kết quả đo điện áp bộ nguồn. Vị trí đo Ngõ vào VT_A VT_B Kết quả board nguồn Đại lượng cần đo Thang đo đồng hồ Giá trị đo 2.5. Kết quả thực hành Giáo viên hướng dẫn thu nhận và đánh giá lần 1: a. Báo cáo thực hành với nội dung của mục 2.1b và 2.4b b. Hộp máy đã lắp đặt, kết nối thành công mạch nguồn. 2.6. Chuẩn bị bài ở nhà cho buổi học sau: Tìm hiểu nội dung bài 3: Khuếch đại dùng IC Bài 3: Khuếch đại dùng IC 3.1. Tìm hiểu sơ đồ nguyên lí của khối khuếch đại công suất LA4440: Audio Muting 4.7uF In 3 100uF 2 14 4 13 12 0.22 1 47uF 4.7 6 100 10 47uF 11 9 8 7 5 100uF VT_A 220uF 1000uF Hình 2. IC LA4440. a) Mạch điện nguyên tắc; b) Mạch in Từ hình 2a, tìm hiểu 193 - Linh kiện nối với các chân của IC - Chân cấp nguồn - Chân nối ra loa - Chân đưa tín hiệu vào 3.2. Thi công mạch điện LA4440 - Nhận bộ linh kiện từ giáo viên hướng dẫn - Cắm đầy đủ linh kiện vào mạch in LA4440 (hình 2b) - Đề nghị giáo viên hướng dẫn kiểm tra, khi được phép thực hiện hàn chân linh kiện vào mạch. 3.3. Lắp đặt board mạch LA4440 vào hộp máy a. Lắp tản nhiệt cho IC b. Chọn vị trí thích hợp lắp đặt board mạch vào hộp máy c. Kết nối nguồn cung cấp cho board mạch d. Kết nối biến trở âm lượng (RV3 ở hình 3) với board mạch. e. Vẽ sơ đồ khối mạch điện đã lắp đặt trong hộp máy vào báo cáo thực hành: - Mạch điện gồm khối nguồn, khối công suất và biến trở âm lượng - Đường cung cấp nguồn - Đường đi của tín hiệu 3.4. Chạy thử mạch điện LA4440 a. Kiểm tra kĩ và báo cáo với giáo viên hướng dẫn kết quả bước 3.3a, b, c và d. b. Khi được sự cho phép của giáo viên hướng dẫn, thực hiện đóng điện để chạy thử board mạch LA4440. 3.5. Kết quả Giáo viên hướng dẫn thu nhận và đánh giá lần 2: a. Báo cáo thực hành với nội dung của mục 3.3e b. Hộp máy đã lắp đặt, kết nối thành công mạch nguồn và mạch LA4440 3.6. Chuẩn bị bài ở nhà cho buổi học sau: Tìm hiểu nội dung bài 4: Mạch khuếch đại dùng BJT và mạch điều chỉnh âm sắc kiểu suy giảm. 194 Bài 4: Mạch khuếch đại dùng BJT và mạch âm sắc 4.1. Tìm hiểu sơ đồ nguyên lí của mạch khuếch đại MIC dùng BJT C1815 và mạch điều chỉnh âm sắc kiểu suy giảm: 1.2K VT_B 100uF 4.7K 680K 10uF C9 1uF 10K In 222 C1815 RV3 To LA4440 103 100K RV1 Out 100K 470 RV2 100K 4.7uF 104 1.2K 472 15K Hình 3. Sơ đồ mạch MIC và mạch điều chỉnh âm sắc kiểu suy giảm Từ hình 3, tìm hiểu: a. Mạch khuếch đại MIC - Cung cấp điện DC cho BJT - Ngõ vào và ngõ ra của tín hiệu b. Mạch điều chỉnh âm sắc - Tác dụng của RV1 và RV2 - Ngõ vào và ngõ ra của tín hiệu 4.2. Thi công mạch điện a. Nhận board mạch và bộ linh kiện từ giáo viên hướng dẫn b. Cắm đầy đủ linh kiện vào mạch trên board mạch c. Ghi nhận vị trí nối: nguồn cung cấp, tín hiệu vào và tín hiệu ra d. Đề nghị giáo viên hướng dẫn kiểm tra, khi được phép thực hiện hàn chân linh kiện vào mạch. 4.3. Lắp đặt board mạch vào hộp máy a. Chọn vị trí thích hợp lắp đặt board mạch vào hộp máy b. Kết nối nguồn cung cấp cho board mạch 195 c. Kết nối ngõ ra tín hiệu của board mạch với biến trở âm lượng RV3. d. Kết nối ngõ MIC với ngõ vào tín hiệu của board mạch e. Vẽ sơ đồ khối mạch điện đã lắp đặt trong hộp máy vào báo cáo thực hành: - Mạch điện gồm khối nguồn, khối công suất, biến trở âm lượng, mạch điều chỉnh âm sắc và mạch khuếch đại MIC - Đường cung cấp nguồn - Đường đi của tín hiệu 4.4. Chạy thử mạch điện a. Kiểm tra kĩ và báo cáo với giáo viên hướng dẫn kết quả bước 4.3a, b, c và d. b. Khi được sự cho phép của giáo viên hướng dẫn, thực hiện đóng điện để chạy thử mạch điện đã lắp đặt (máy tăng âm công suất nhỏ). c. Đo điện áp ở các chân của BJT C1815 ghi nhận kết quả vào báo cáo thực hành theo mẫu ở bảng 2 Bảng 2: Giá trị điện áp tại các chân BJT Vị trí đo Nguồn Chân E Chân B Chân C Kết quả cung cấp Đại lượng cần đo Thang đo đồng hồ Giá trị đo 4.5. Kết quả Giáo viên hướng dẫn thu nhận và đánh giá lần 3: a. Báo cáo thực hành với nội dung của mục 4.3e và 4.4c b. Hộp máy đã lắp đặt, kết nối thành công máy tăng âm. 4.6. Chuẩn bị bài ở nhà cho buổi học sau: Tìm hiểu nội dung bài 5: Máy thu thanh. Bài 5: Máy thu thanh 5.1. Thiết bị thực hành: 01 Radio cassette còn chạy được 5.2. Nội dung tự tìm hiểu: 196 a. Sơ đồ khối chức năng; b. Sơ đồ nguyên lí; 5.3. Nội dung thực hành: 5.3.1. Tìm các núm chức năng của máy và hiểu công dụng của chúng. Ghi nhận kết quả vào báo cáo thực hành theo mẫu ở bảng 3: Bảng 3: Tên và công dụng các núm chức năng Stt Tên núm chức năng Công dụng 5.3.2. Thực hiện và trình bày vào báo cáo thực hành các bước để: a. Thu được một đài ở băng sóng cực ngắn b. Thu được một đài ở băng sóng ngắn. c. Tăng/giảm âm lượng d. Tăng/giảm âm trầm e. Tăng/giảm âm bổng 5.4. Kết quả: Các nhóm hoàn thành báo cáo thực hành với nội dung của mục 5.3.1 và mục 5.3.2, nộp tại giáo viên hướng dẫn 5.5. Chuẩn bị bài ở nhà cho buổi học sau: Tìm hiểu nội dung bài 6: Máy thu hình đen trắng. Bài 6: Máy thu hình đen trắng 6.1. Thiết bị thực hành: 01 tivi đen trắng còn chạy được 6.2. Nội dung tự tìm hiểu: 6.2.1. Sơ đồ khối chức năng; 6.2.2. Sơ đồ nguyên lí. 6.3. Nội dung thực hành: 6.3.1. Tìm các ngõ đầu vào của máy và hiểu công dụng của chúng, ghi nhận kết quả vào báo cáo thực hành theo mẫu ở bảng 4. Bảng 4: Tên và công dụng các ngõ đầu vào 197 Stt Tên ngõ đầu vào Công dụng 6.3.2. Tìm các ngõ đầu ra của máy và hiểu công dụng của chúng, ghi nhận kết quả vào báo cáo thực hành theo mẫu ở bảng 5. Bảng 5: Tên và công dụng các ngõ đầu ra Stt Tên ngõ đầu ra Công dụng 6.3.3. Tìm các núm chức năng của máy và hiểu công dụng của chúng, ghi nhận kết quả vào báo cáo thực hành theo mẫu ở bảng 6. Bảng 6: Tên và công dụng của các núm chức năng Stt Tên núm chức năng Công dụng 6.3.4. Thực hiện và trình bày vào báo cáo thực hành các bước để: a. Thu được một chương trình truyền hình. b. Thay đổi tần số dao động ngang. c Thay đổi tần số dao động dọc. d. Tăng/giảm độ sáng. e. Tăng/giảm độ tương phản. g. Tăng/giảm âm lượng. 6.3.5. Quan sát máy thu hình khi không có lái tia ngang; khi không có lái tia dọc. Ghi nhận kết quả vào báo cáo thực hành 6.4. Kết quả: Các nhóm hoàn thành báo cáo thực hành với nội dung của mục 6.3, nộp tại giáo viên hướng dẫn. 6.5. Chuẩn bị bài ở nhà cho buổi học sau: Tìm hiểu nội dung bài 7: Máy thu hình màu. 198 Bài 7: Máy thu hình màu 7.1. Thiết bị thực hành: 02 tivi màu còn chạy được; lớp mang theo đầu DVD, máy tính xách tay 7.2. Nội dung tự tìm hiểu: Sơ đồ khối chức năng Nguyên lí làm việc 7.3. Nội dung thực hành: 7.3.1. Tìm các ngõ đầu vào của máy và hiểu công dụng của chúng, ghi nhận kết quả vào báo cáo thực hành theo mẫu ở bảng 7. Bảng 7: Tên và công dụng của các ngõ đầu vào Stt Tên ngõ đầu vào Công dụng 7.3.2. Tìm các ngõ đầu ra của máy và hiểu công dụng của chúng, ghi nhận kết quả vào báo cáo thực hành theo mẫu ở bảng 8. Bảng 8: Tên và công dụng của các ngõ đầu ra Stt Tên ngõ đầu ra Công dụng 7.3.3. Tìm các nút chức năng của máy và hiểu công dụng của chúng, ghi nhận kết quả vào báo cáo thực hành theo mẫu ở bảng 9. Bảng 9: Tên và công dụng của các nút chức năng Stt Tên nút chức năng Công dụng 7.3.4. Thực hiện và trình bày vào báo cáo thực hành các bước thực hiện, kết quả thực hiện để: a. Thu được một chương trình truyền hình. d. Tăng/giảm độ sáng. e. Tăng/giảm độ tương phản. g. Tăng/giảm âm lượng. 199 7.3.5. Thực hiện kết nối, vận hành hệ thống đầu DVD - Tivi; hệ thống máy tính - Tivi và trình bày vào báo cáo thực hành kết quả các bước kết nối, vận hành đã thực hiện. 7.4. Kết quả: Các nhóm hoàn thành báo cáo thực hành với nội dung của mục 7.3, nộp tại giáo viên hướng dẫn 7.5. Chuẩn bị bài ở nhà cho buổi học sau: Tìm hiểu nội dung bài 8: Dao động kí điện tử. Bài 8: Dao động kí điện tử 8.1. Thiết bị thực hành: 01 dao động kí điện tử, 01 bộ thực hành mạch chỉnh lưu bán dẫn. 8.2. Nội dung tự tìm hiểu: Cấu tạo, nguyên lí làm việc của dao động kí điện tử Mạch chỉnh lưu. 8.3. Nội dung thực hành: 8.3.1. Tìm các nút chức năng của dao động kí và hiểu công dụng của chúng, ghi nhận kết quả vào báo cáo thực hành theo mẫu ở bảng 10. Bảng 10: Tên và công dụng của các nút chức năng Stt Tên nút chức năng Công dụng 8.3.2. Thực hiện và trình bày vào báo cáo thực hành (Bảng 11) các bước và kết quả thực hiện để: - Khảo sát dạng sóng điện tại điểm A của mạch điện hình 4 D AB 220V 6V Rt Hình 4. Mạch chỉnh lưu nữa chu kì 200 - Khảo sát dạng sóng điện tại điểm B của mạch điện hình 5 D B 220V 6V C Rt Hình 5. Mạch chỉnh lưu nữa chu kì có tụ lọc - Khảo sát dạng sóng điện tại điểm E của mạch điện hình 6. - + E 220V 6V Rt C Hình 6. Mạch chỉnh lưu cầu có tụ lọc 8.4. Kết quả: Các nhóm hoàn thành báo cáo thực hành với nội dung của mục 8.3, nộp tại giáo viên hướng dẫn Bảng 11: Khảo sát dạng sóng mạch chỉnh lưu Điểm khảo sát Các bước thực hiện Dạng sóng 201 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thế Khôi (Chủ biên), Hồ Tuấn Hùng (2007), Điện tử học, NXB Đại học Sư phạm, Hà Nội. [2] Nguyễn Văn Ninh, Hoàng Cao Tân (2000), Vật lí kĩ thuật I, NXB Giáo dục, Hà Nội. [3] Nguyễn Văn Ninh, Hoàng Cao Tân (2000), Vật lí kĩ thuật II, NXB Giáo dục, Hà Nội. [4] Nguyễn Kim Giao, Lê Xuân Thế (2000), Kĩ thuật điện tử 1, NXB Giáo dục, Hà Nội. [5] Nguyễn Kim Giao, Lê Xuân Thế (2000), Kĩ thuật điện tử 2, NXB Giáo dục, Hà Nội. [6] Trần Văn Thịnh (2005), Kĩ thuật điện tử, NXB Đại học Sư phạm, Hà Nội. 202 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................. 1 PHẦN LÍ THUYẾT ......................................................................................................... 2 Chương 1. LINH KIỆN BÁN DẪN................................................................................. 3 1.1. Chất bán dẫn .......................................................................................................... 3 1.2. Điôt bán dẫn .......................................................................................................... 6 1.3. Tranzito lưỡng cực (BJT) .................................................................................... 11 1.4. Tranzito trường (FET) ......................................................................................... 17 1.5. Tirixto .................................................................................................................. 23 1.6. Triac .................................................................................................................... 24 1.7. Mạch vi điện tử ................................................................................................... 25 Chương 2. KHUẾCH ĐẠI ............................................................................................. 30 2.1. Khái niệm chung về khuếch đại .......................................................................... 30 2.2. Các mạch khuếch đại dùng BJT .......................................................................... 36 2.3. Nối tầng khuếch đại ............................................................................................ 51 2.4. Vi mạch khuếch đại thuật toán ............................................................................ 56 Chương 3. MẠCH DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ .................................................................. 64 3.1. Dao động riêng .................................................................................................... 64 3.2. Dao động cưỡng bức ........................................................................................... 67 3.3. Các mạch liên kết ................................................................................................ 73 Chương 4. TẠO DAO ĐỘNG VÀ BIẾN ĐỔI DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ ....................... 79 4.1. Máy phát dao động điều hòa dùng hệ tự dao động gần với hệ bảo toàn tuyến tính ..... 79 4.2. Máy phát dao động không điều hòa .................................................................... 84 4.3. Điều biến tín hiệu ................................................................................................ 95 4.4. Tách sóng .......................................................................................................... 100 4.5. Đổi tần ............................................................................................................... 109 Chương 5. CƠ SỞ ĐIỆN TỬ SỐ ................................................................................. 113 5.1. Hệ đếm trong kĩ thuật số ................................................................................... 113 5.2. Cơ sở đại số logic .............................................................................................. 120 5.3. Các cổng logic cơ bản ....................................................................................... 131 203 5.4. Các cổng đa chức năng thông dụng .................................................................. 134 5.5. Các vi mạch logic thông dụng........................................................................... 138 5.6. Mạch Trigơ ........................................................................................................ 145 5.7. Biến đổi số tương tự và biến đổi tương tự số .................................................... 151 Chương 6. CÁC HỆ THỐNG ỨNG DỤNG KĨ THUẬT ĐIỆN TỬ ........................... 154 6.1. Nguyên lí thông tin liên lạc ............................................................................... 154 6.2. Máy thu thanh ................................................................................................... 156 6.3. Nguyên lí truyền hình ....................................................................................... 162 6.4. Nguyên lí truyền hình màu ................................................................................ 172 6.5. Đại cương về máy vi tính .................................................................................. 181 6.6. Đại cương về dao động kí điện tử (Oscilloscope) ............................................. 186 PHẦN THỰC HÀNH .................................................................................................. 190 Bài 1: Mở đầu ........................................................................................................... 191 Bài 2: Mạch nguồn ................................................................................................... 192 Bài 3: Khuếch đại dùng IC ....................................................................................... 193 Bài 4: Mạch khuếch đại dùng BJT và mạch âm sắc ................................................ 195 Bài 5: Máy thu thanh ................................................................................................ 196 Bài 6: Máy thu hình đen trắng ................................................................................. 197 Bài 7: Máy thu hình màu .......................................................................................... 199 Bài 8: Dao động kí điện tử ....................................................................................... 200 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 202 MỤC LỤC .................................................................................................................... 203 204