Giáo trình Lắp ráp mạch điện tử cơ bản

cực D - S của MOSFET công suất thường có Diode đệm nên khi đo Rx1 sẽ có một chiều kim lên, cực tính của Diode đệm khi mắc vào phụ thuộc vào đặc tính của MOSFET là kênh P hay kênh N. 24 Để kiểm tra MOSFET ta nên đặt đồng hồ kim ở thang đo Rx10K, tuỳ theo kênh dẫn MOSFET mà đặt chiều que đo thích hợp. Đặt lần lượt que đen, đỏ vào G, que còn lại đưa đến D rồi S. Trong các lần đo kim đồng hồ kim đều không lên. Kênh N: Đặt que đen vào cực S, que đỏ vào cực D  kim chỉ số ohm thấp. Đặt que đen vào cực D, que đỏ vào cực S  kim chỉ số ohm lớn hơn trường hợp trên. Đặt que đen vào cực D, que đỏ vào cực S. Nếu dùng tay chạm giữa D và G MOSFET dẫn  kim chỉ số ohm giảm thấp. Lúc này, nếu dùng tay chạm giữa G và S MOSFET ngắt  kim chỉ số ohm nhiều hơn. Chú ý: Độ nhạy của MOSFET càng cao, kim về càng nhiều. MOSFET có công suất càng cao, độ nhạy càng thấp. Trong thực tế thường gặp MOSFET hỏng ở dạng bị chạm mối nối D – S. Kênh P: Đặt que đen vào cực D, que đỏ vào cực S  kim chỉ số ohm thấp(Gần 2). Đặt que đen vào cực S, que đỏ vào cực D  kim chỉ số ohm lớn hơn trường hợp trên. D G S MOSFET kênh N có Diode đệm S D G MOSFET kênh P có Diode đệm 25 Đặt que đen vào cực S, que đỏ vào cực D. Nếu dùng tay chạm giữa D và G MOSFET dẫn  kim chỉ số ohm giảm thấp. Lúc này, nếu dùng tay chạm giữa G và S MOSFET ngắt  kim chỉ số ohm lớn hơn. e. SCR Xác định toạ độ 3 chân A, G, K Đặt đồng hồ ở thang x1 hoặc x10 Ta tiến hành 6 phép đo. Trong 6 phép đo chỉ có duy nhất một phép đo cho giá trị điện trở. Ở phép đo cho giá trị ohm đó ta xác định các cực theo từng loại SCR như sau. + Đối với SCR kích xung dương(Cực G lấy ra ở lớp tiếp giáp P): Khi đó que đen là cực G, que đỏ là cực K, còn lại là cực A. + Đối với SCR kích xung âm(Cực G lấy ra ở lớp tiếp giáp N): Khi đó que đen là cực A, que đỏ là cực G, còn lại là cực K. Xác định chất lượng SCR. Que đỏ đặt vào cực K, que đen đặt vào cực A. Sau đó kích xung từ cực A sang cực G rồi nhả cực G ra, nếu kim đồng hồ lên và vẫn giữ ở một giá trị nhất định và không đổi khi ta nhả cực G thì SCR còn tốt. Chú ý: Tốc độ kích nhả cực G càng nhanh càng tốt. f. TRIAC Cách đo Triac gần giống như cách đo SCR. Do Triac có cấu tạo gồm hai SCR bên trong nên khi kẹp que đen vào cực G, đặt que đỏ vào hai cực còn lại, kim đều lên. Đây chính là điểm khác biệt giữa SCR và TRIAC. Hai cực MT1 và MT2 có điện trở rất lớn. Để kiểm tra TRIAC còn thực sự hoạt động hay không ta sử dụng sơ đồ test đơn giản như sau: 26 Trong đó R1 có nhiệm vụ giới hạn dòng qua TRIAC, còn R2 giới hạn dòng qua cực G. Sau khi đã cấp nguồn ta đóng khoá SW (nghĩa là cực G được nối) khi đó đèn LED sáng (tương đương với việc TRIAC dẫn). Ngắt khoá SW, nếu LED vẫn sáng tức là TRIAC còn hoạt động tốt. 2.3 Thực hành a. Dùng thang đo ohm để đo Diode 1. Chuẩn bị dụng cụ, thiết bị, vật liệu a. Thiết bị: - Đồng hồ VOM - Đồng hồ DVOM b. Linh Kiện: STT Loại linh kiện Số lượng 1 Diode các loại 100 2.Trình tự thực hiện: 27 Các bước công việc Nội dung Yêu cầu kỹ thuật Bước 1: Chọn thang đo Chuyển thang đo của đồng hồ VOM về thang x1 hay x10 - Chọn đúng thang đo Bước 2: Xác định chân A, K Tiến hành đo hai lần có đảo que đo vào hai chân của diode đồng thời quan sát sự chuyển động của kim. Sau đó xác định chân A, K - Que đo phải tiếp xúc với chân linh kiện - Xác định chính xác chân A, K Bước 3: Kiểm tra chất lượng của diode Dựa vào kết quả của hai lần đo, tiến hành xác định chất lượng của diode - Xác định chính xác chất lượng của diode b. Dùng thang đo ohm để đo Transistor 1. Chuẩn bị dụng cụ, thiết bị, vật liệu a. Thiết bị: - Đồng hồ VOM - Đồng hồ DVOM b. Linh Kiện: STT Loại linh kiện Số lượng 1 Transistor các loại 100 2. Trình tự thực hiện: Các bước công việc Nội dung Yêu cầu kỹ thuật Bước 1: Chọn thang đo Chuyển thang đo của đồng hồ VOM về thang x1 hay x10 - Chọn đúng thang đo Bước 2: Xác định Thực hiện sáu phép đo giữa hai que đo - Xác định được cực 28 cực B và loại transistor của đồng hồ với ba chân của transistor, từ đó xác định cực B và loại transistor B - Xác định được loại transistor Bước 3: Xác định cực C, cực E Tiến hành đo vào hai chân còn lại của transistor có đảo que đo. Trong mỗi lần đo dùng tay thấm ướt kích vào cực B, từ đó xác định cực C và cực E - Xác định chính xác cực C, cực E c. Dùng thang đo ohm để đo SCR 1. Chuẩn bị dụng cụ, thiết bị, vật liệu a. Thiết bị: - Đồng hồ VOM - Đồng hồ DVOM b. Linh Kiện: STT Loại linh kiện Số lượng 1 SCR các loại 100 2. Trình tự thực hiện: Các bước công việc Nội dung Yêu cầu kỹ thuật Bước 1: Chọn thang đo Chuyển thang đo của đồng hồ VOM về thang x1 hay x10 - Chọn đúng thang đo Bước 2: Xác định cực G, A, K Thực hiện sáu phép đo giữa hai que đo của đồng hồ với ba chân của SCR, từ đó xác định cực G, A, K. - Xác định chính xác cực G, A, K. Bước 3: Kiểm tra chất lượng của SCR Tiến hành đặt que đen vào cực A, que đỏ vào cực K. Sau đó kích từ A sang G rồi nhả G ra, dựa vào vị trí của kim xác định chất lượng của SCR - Tốc độ kích nhả cực G càng nhanh càng tốt 29 BÀI 2 THỰC TẬP HÀN Giới thiệu: Trong cơ khí, kỹ thuật hàn đóng vai trò cực kỳ quan trọng, giúp đánh giá được chất lượng đào tạo nguồn nhân lực. Trong ngành cơ điện tử việc thành thạo các kỹ thuật hàn linh kiện điện tử cũng như việc trang bị kiến thức tương đối hoàn thiện về linh kiện điện tử sẽ giúp cho sinh viên khỏi bỡ ngỡ khi ra trường đi làm. Mục tiêu: - Sử dụng được các dụng cụ cầm tay nghề điện tử đúng kỹ thuật. - Hàn đúng tiêu chuẩn kỹ thuật. - Tháo hàn an toàn cho mạch điện và linh kiện. - Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp. 1. Giới thiệu vật liệu hàn, dụng cụ hàn 1.1. Vật liệu hàn a. Chì hàn:(xem hình 1.2) Chì hàn được sử dụng để kết nối mối hàn. - Chì hàn dùng trong quá trình lắp ráp các mạch điện tử là loại chì hàn dễ nóng chảy, nhiệt độ nóng chảy khoảng 60oC đến 80oC. Loại chì hàn thường gặp trong thị trường Việt Nam ở dạng sợi ruột đặc (cuộn trong lõi hình trụ), đường kính sợi chì hàn khoảng 1mm. Sợi chì hàn này đã được bọc một lớp nhựa thông ở mặt ngoài (đối với một số chì hàn của nước ngoài, thì lớp nhựa thông này thường nằm ở trong lõi của sợi chì hàn). Lớp nhựa thông này dùng làm chất tẩy ngay trong quá trình nóng chảy chì tại điểm cần hàn. 30 Hình 1.2. Chì hàn. - Đối với những loại chì hàn có bọc sẵn một lớp nhựa thông thì màu sắc của nó sẽ bóng hơn là những sợ chì không có lớp nhựa thông bên ngoài. b. Nhựa thông:( xem hình 1.3) - Nhựa thông có tên gọi là chloro-phyll, nó là một loại diệp lục tố lấy từ cây thông, thường thì nhựa thông ở dạng rắn, có màu vàng nhạt (khi không chứa tạp chất). - Ngoài việc sử dụng nhựa thông trong lúc hàn thì nhựa thông còn được pha với hỗn hợp xăng và dầu lửa để phủ lên mạch in, nhằm mục đích bảo vệ mạch in tránh bị oxy hóa, đồng thời giúp cho việc hàn mạch in sau này được dễ dàng hơn. Ngoài ra việc phủ một lớp nhựa thông trên mạch in còn tăng tính thẩm mỹ cho mạch in. 31 Hình 1.3. Nhựa thông.  Công dụng của nhựa thông: - Rửa sạch (dùng làm chất tẩy) nơi cần hàn để chì dễ bám chặt. - Sau khi hàn thì nhựa thông sẽ phủ trên bề mặt của mối hàn làm cho mối hàn bóng đẹp, đồng thời nó sẽ cách ly mối hàn với môi trường xung quanh (tránh bị oxy hóa, bảo vệ mối hàn khỏi nhiệt độ, độ ẩm, ). - Giảm nhiệt độ nóng chảy của chì hàn.  Các lưu ý khi sử dụng chì hàn và nhựa thông - Chì hàn khi hàn nên đưa vào mối hàn, tránh đưa chì hàn vào mỏ hàn (mỏ hàn có thể hút chì hàn gây hao chì). - Khi sử dụng nhựa thông nên để vào đế mỏ hàn để tránh vỡ vụn nhựa thông. 1.2. Dụng cụ hàn Dụng cụ hàn bao gồm: Mỏ hàn và đế mỏ hàn (xem hình vẽ 1) - Mỏ hàn là dụng cụ được sử dụng để nung nóng chảy chì hàn, giúp hàn chặt chân linh kiện với bảng mạch, hay giữa các linh kiện với nhau. - Đế mỏ hàn: là nơi giữ mỏ hàn khi không dùng (vẫn còn nóng). Vì khi đang sử dụng mỏ hàn rất nóng và có thể gây nguy hiểm cho người sử dụng cũng như các vật dụng xung quanh nếu chạm phải. Ngoài ra đế mỏ hàn cũng là nơi giữ nhựa thông để thuận tiện hơn cho công việc hàn mạch. 32 Hình 1.1. Mỏ hàn và đế mỏ hàn.  Cách sử dụng mỏ hàn: (Thời gian đầu có thể cho 2 sinh viên cùng hàn một board mạch, một người giữ linh kiện người còn lại hàn, sau đó hoán đổi lại vai trò cho nhau). Trình tự thực hiện sử dụng mỏ hàn để hàn linh kiện: - Chấm mỏ hàn vào nhựa thông để rửa sạch mỏ hàn, giúp việc hàn mạch dễ dàng hơn. - Cho mỏ hàn tiếp xúc với mối hàn để truyền nhiệt. - Cho chì hàn vào mối hàn, chì hàn sẽ chảy đều khắp mối hàn. - Đồng thời rút chì hàn và mỏ hàn ra khỏi mối hàn. - Kiểm tra lại mối hàn:  Mối hàn phải chắc chắn.  Mối hàn ít hao chì. + Mối hàn bóng đẹp.  Chú ý: Chọn mỏ hàn điện sử dụng điện trở đốt nóng, không dùng dạng mỏ hàn đốt nóng theo nguyên lý ngắn mạch thứ cấp biến áp. Công suất của mỏ hàn thông thường là 40W. Sử dụng mỏ hàn với công xuất lớn hơn thì có thể phát sinh các vấn đề sau: - Nhiệt lượng quá lớn từ mỏ hàn khi tiếp xúc với linh kiện có thể làm hỏng linh kiện. - Nhiệt lượng quá lớn gây tình trạng oxy hóa bề mặt các dây dẫn bằng đồng ngay 33 lúc hàn, và mối hàn lúc này sẽ khó hàn hơn. Ngoài ra nhiệt lượng lớn cũng có thể làm cháy nhựa thông (dùng kèm khi hàn) và bám thành lớp đen tại mối hàn, làm giảm độ bóng và tính thẩm mỹ của mối hàn. - Nhiệt lượng quá lớn đòi hỏi người sử dụng phải khéo léo để truyền nhiệt thật nhanh và đủ vào nơi hàn. - Nhiệt lượng quá lớn cũng có thể làm gãy mũi hàn.  Một vài điểm lưu ý khi sử dụng mỏ hàn: - Sau khi hàn xong phải tắt mỏ hàn ngay, để bảo vệ đầu mỏ hàn. Tránh tình trạng gãy mũi mỏ hàn do vẫn cấp nguồn cho mỏ hàn quá lâu mà không dùng. - Mỏ hàn khi tạm thời không sử dụng phải đặt ngay vào đế mỏ hàn, tránh gây nguy hiểm cho các vật xung quanh cũng như người dùng. 1 . 3 . Các dụng cụ khác: Ngoài các dụng cụ thông thường đã được giới thiệu ở trên thì trong lúc thực hành, sinh viên cũng cần sử dụng thêm một vài loại dụng cụ khác: - Kìm : Dùng để cắt, giữ các đoạn dây.Dùng để bóc vỏ dây dẫn. - Dao: Sử dụng để cạo sạch lớp oxit bao quanh dây, đoạn chân linh kiện hay mối hàn. Dao còn sử dụng để gọt lớp nhựa bao quanh dây dẫn. - Giấy nhám: Sử dụng thay thế dao khi cần phải làm sạch lớp oxit. - Nhíp gắp linh kiện: sử dụng để tháo hoặc lắp linh kiện trên mạch. 2. Phương pháp hàn mạch điện tử. - Bước 1: Làm sạch bản mạch trước khi hàn linh kiện. + Trước khi hàn linh kiện chúng ta phải làm sạch bản mạch in bằng giấy nhám nhuyễn để loại bỏ lớp đồng oxit trên board (đặc biệt tại điểm hàn) để đảm bảo mối hàn dính thiếc với tỷ lệ diện tích bề mặt cao. Công việc này rất quan trọng đối với những bản mạch chưa được phủ thiếc. Để làm sạch các điểm hàn bằng đồng chúng ta có thể dùng một cục cao su bào mòn hoặc một vật liệu tương tự. - Bước 2: Vệ sinh đầu mỏ hàn trước khi hàn. + Chùi sạch đầu mỏ hàn bằng Cleaning Wire (giống như miếng chùi nồi) mỗi lần trước khi hàn xem hình 1.10. 34 Hình 1.10 - Bước 3: Tráng chì hàn vào đầu mỏ hàn. + Dùng nhựa thông và chì hàn nóng chảy đặc để tráng đầu mỏ hàn trước mỗi lần hàn. Chú ý không để chì hàn bám dính quá nhiều ở đầu mỏ hàn. - Bước 4: Cắm linh kiện vào lỗ hàn: + Linh kiện là điện trở bẻ gập chân linh kiện bằng kìm vừa theo khoảng cách của 2 lỗ hàn. + Cắm linh kiện vào lỗ hàn. + Bẻ nghiêng chân linh kiện phía bên mặt hàn để linh kiện bám vào bản mạch in tránh trường hợp linh kiện bị rơi ra khi hàn, ngoài ra việc bẻ nghiêng chân linh kiện cũng có tác dụng tăng độ bền vật lý cho linh kiện trong quá trình sử dụng. - Bước 5: Bấm chân linh kiện. + Chúng ta thường hay thực hiện khâu bấm chân linh kiện sau khi hàn vì làm theo cách này dễ hơn, tránh việc linh kiện rơi ra khỏi mach in khi bấm chân. Thực ra cách này không có lợi cho bản mạch in. Tốt nhất nên bấm chân linh kiện trước khi hàn. - Bước 6: Làm nóng chân linh kiện và điểm hàn. + Đặt đầu mỏ hàn tiếp xúc đồng thời với chân linh kiện và điểm hàn để nung nóng cả hai cùng một lúc. Nhiều người chỉ chú tâm nung nóng điểm hàn trên bản mạch 35 in và kết quả là lá đồng trên bản mạch in dễ bị bung ra hoặc chì hàn bao phủ xung quanh chân linh kiện nhưng không có sự tiếp xúc về mặt điện hay đôi khi nếu có thì độ bền vật lý của mối hàn cũng không cao. 3. Cách sử dụng và bảo quản dụng cụ hàn. 3.1 Loại bỏ mối hàn Hàn nhầm, hỏng là chuyện bình thường trong lúc làm mạch. Việc loại bỏ mối hàn cũng khá đơn giản. Sau đây là cách loại bỏ mối hàn thông thường. - Cách 1: Dùng dây đồng hút chì hàn +Làm nóng dây đồng. +Làm chảy mối hàn. +Dùng dây đồng hút hết chì hàn. Cách này không được ưa chuộng vì hút không sạch mối hàn. - Cách 2: Dùng ống hút chì (hình 1.11) Hình 1.11: Hút chì  Đánh giá - Sản phẩm xi: một lớp chì mỏng, bóng, phủ đều khắp dây đồng và ít hao chì. - Chắc chắn: đảm bảo không hở mạch khi có chấn động hoặc sử dụng lâu dài. - Sản phẩm hàn: chắc chắn, bóng, ít hao chì. 3.2. Phương pháp xử lý mạch sau hàn Sau khi làm xong tất cả các bước thì ta tiến hành test mạch bằng cách dùng đồng hồ VOM hoặc đồng hồ điện tử để kiểm tra thông mạch và các thông số khác của mạch in. 36 - Kiểm tra đường in nguồn điện trên mạch. - Kiểm tra linh kiện của mạch in đã được hàn. - Kiểm tra và test hoạt động của mạch. Hoàn thiện mạch và đưa vào hoạt động. 4.Các dạng lỗi mối hàn, nguyên nhân và biện pháp khắc phục. 4.1. Nứt mối hàn (Weld crack) Nứt là dạng khuyết tật hay xuất hiện nhất và cũng nguy hiểm nhất trong liên kết hàn. Nứt có thể xuất hiện ở nhiều vị trí: Trên bề mặt mối hàn; trong mối hàn; vùng ảnh hưởng nhiệt. Nứt cũng có thể xuất hiện ở các nhiệt độ khác nhau: + Nứt nóng (hot crack) : Xuất hiện trong quá trình kết tinh của liên kết hàn khi nhiệt độ khá cao (trên 10000C) + Nứt nguội (cold crack): Xuất hiện khi kết thúc quá trình hàn ở nhiệt độ dưới 10000C, có thể xuất hiện sau vài giờ, vài ngày sau khi hàn. *Nguyên nhân gây nứt mối hàn Nứt mối hàn có khả năng lan truyền rất cao. Từ một vết nứt nhỏ nếu không được phát hiện và loại bỏ kịp thời, toàn bộ phần mối hàn liên quan có thể bị nứt lan truyền trong một thời gian ngắn, dẫn đến phá hủy kết cấu. * Khắc phục: - Sử dụng vật liệu hàn phù hợp. - Giải phóng các lực kẹp chặt cho liên kết hàn khi hàn. Tăng khả năng điền đầy của vật liệu hàn. - Gia nhiệt trước cho vật hàn, giữ nhiệt cho liên kết hàn để giảm tốc độ nguội. - Sử dụng liên kết hàn hợp lý, vát mép giảm khe hở giữa các vật hàn ... - Bố trí so le các mối hàn. 4.2. Mối hàn rỗ khí (Blow hole) Sinh ra do hiện tượng khí trong kim loại lỏng mối hàn không kịp thoát ra ngoài khi kim loại vũng hàn đông đặc Rỗ khí có thể sinh ra: + ở bên trong (1) hoặc bề mặt mối hàn (2) + Nằm ở phần ranh giới giữa kim loại cơ bản và kim loại đắp + Có thể phân bố, tập trung (4) hoặc nằm rời rạc trong mối hàn Mối hàn tồn tại rỗ khí sẽ giảm tác dụng làm việc, giảm độ kín  Nguyên nhân gây rỗ khí mối hàn: + Hàm lượng C trong kim loại cơ bản và trong vật liệu hàn quá cao + Vật liệu hàn bị ẩm, bề mặt hàn bị bẩn + Chiều dài hồ quang lớn, vận tốc hàn quá cao  Khắc phục: + Điều chỉnh chiều dài hồ quang ngắn, giảm vận tốc hàn của máy hàn mig 37 + Sau khi hàn không gõ xỉ ngay kéo dài thời gian giữ nhiệt cho mối hàn + Hàn MAG/MIG đủ khí, khoảng cách chụp khí và vật hàn đảm bảo + Hàn tự động thuốc hàn không được ẩm, cung cấp đủ thuốc trong quá trình hàn 4.3. Mối hàn lẫn xỉ (kẹt xỉ): Slay inclusion Là loại khuyết tật dễ xuất hiện trong mối hàn, xỉ có thể tồn tại: + Trong mối hàn + Trên bề mặt mối hàn + Ranh giới giữa kim loại cơ bản và kim loại mối hàn, giữa các lượt hàn Rỗ xỉ ảnh hưởng đến độ dai va đập và độ dẻo kim loại mối hàn làm giảm khả năng làm việc của kết cấu  Nguyên nhân: + Dòng điện nhỏ không đủ nhiệt cung cấp cho kim loại nóng chảy xỉ khó thoát ra khỏi kim loại vũng hàn + Hàn nhiều lớp chưa làm sạch xỉ + Góc độ hàn chưa hợp lý, Vh quá lớn + Làm nguội mối hàn nhanh  Khắc phục: + Tăng dòng điện hàn cho thích hợp. Hàn bằng chiều dài hồ quang ngắn và tăng thời gian dừng lại của hồ quang. + Làm sạch vật hàn trước khi hàn, gõ sạch xỉ ở mối hàn đính các lợp hàn. + Thay đổi góc độ và phương pháp đưa điện cực hàn cho hợp lý, giảm tốc độ hàn. 4.4. Hàn không ngấu (Incomplete fusion) Là khuyết tật nghiêm trọng trong liên kết hàn dẫn đến nứt làm hỏng liên kết  Nguyên nhân: + Mép hàn chuẩn bị chưa hợp lý + Dòng điện hàn quá nhỏ hoặc Vh quá nhanh + Góc độ điện cực (que hàn) và cách đưa điện cực chưa hợp lý + Chiều dài cột hồ quang quá lớn + Điện cực hàn chuyển động không đúng theo trục hàn  Khắc phục: + Làm sạch liên kết trước khi hàn, tăng góc vát và khe hở hàn. + Tăng dòng điện hàn và giảm tốc độ hàn, v.v... 4.5. Mối hàn bị lẹm chân (Undercut) Làm giảm tác dụng làm việc của liên kết. Tạo sự tập trung ứng suất cao có thể dẫn đến phá huỷ kết cấu Lẹm chân, chảy loang  Nguyên nhân gây lẹm chân mối hàn: + Dòng điện hàn quá lớn + Chiều dài cột hồ quang lớn + Góc độ và cách đưa que hàn chưa hợp lý + Sử dụng chưa đúng kích thước điện cực hàn (quá lớn) 4.6. Chảy loang (Overlap) Hiện tượng kim loại lỏng chảy loang trên bề mặt của liên kết hàn (Bề mặt kim loại cơ bản vùng không nóng chảy) 38  Nguyên nhân: + Góc nghiêng que hàn không hợp lý + Dòng điện hàn quá cao + Tư thế hàn và cách đặt vật hàn không hợp lý 4.7. Khuyết tật về hình dáng liên kết hàn - Bao gồm các sai lệch về hình dáng mặt ngoài của liên kết hàn: + Chiều cao phần nhô, chiều rộng mối hàn không đồng đều + Đường hàn vặn vẹo + Vẩy hàn không đều *Nguyên nhân + Gá lắp, chuẩn bị mối hàn không hợp lý + Chế độ hàn không ổn định + Vật liệu hàn không đảm bảo chất lượng + Trình độ công nghệ quá thấp - Quá nhiệt: Do chọn chế độ hàn không hợp lý (Năng lượng nhiệt lớn, Vh nhỏ) - Bắn té: Kim loại bắn té lên vật hàn do vật liệu hàn không đảm bảo chất lượng, thiếu khí bảo vệ hoặc sử dụng không đúng khí * Giải pháp: Các loại khuyết tật hàn sau khi phát hiện được nếu quá trình cho phép thì phải: - Đục bỏ phần kim loại có khuyết tật. - Hàn sửa chữa và kiểm tra lại. - Riêng đối với vết nứt cần phải khoan chặn 2 đầu vết nứt để hạn chế sự phát triển của vết nứt, loại bỏ triệt để và hàn sửa chữa lại. - Khắc phục khuyết tật quá nhiệt bằng phương pháp nhiệt luyện để khôi phục lại kích thước hạt của kim loại mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt. 39 BÀI 3 LẮP RÁP MẠCH NGUỒN MỘT CHIỀU Giới thiệu Kỹ thuật điện tử là một lĩnh vực trừu tượng và vô hình nên sẽ rất khó khăn đối với người mới học đặc biệt là để áp dụng nó vào trong thực tế, trong cuộc sống hằng ngày hay trong các nhà máy xí nghiệp nhằm đem lại công việc và thu nhập cho chính người học. Kỹ thuật điện tử, tự động hóa có mặt ở trong mọi thiết bị điện từ dân dụng cho đến nhà máy xí nghiệp như bàn là, nồi cơm điện, bếp từ, lò vi sóng, amply, tủ lạnh, máy giặt, máy sấy bát, đầu DVD, bộ lưu điện UPS, bộ điều khiển lập trình, điều khiển thủy lực, gia nhiệt cho máy ép nhựa, máy hàn điện tử, các hệ thống tự động hóa.Chính vì vậy những ai có kiến thức cơ bản về điện tử và khả năng thực hành chuyên sâu sẽ là những người thợ có tay nghề cao, những kỹ thuật viên chuyên nghiệp hay là những kỹ sư thực hành làm quản lý bộ phận kỹ thuật cho một nhà máy, xí nghiệp. 1. Lắp mạch chỉnh lưu 1 nửa chu kỳ. a. Sơ đồ mạch điện b. Nguyên lý hoạt động Giả sử ở bán kỳ dương của điện áp vào, điểm A có cực tính dương (+), điểm B có cực tính âm (-). Diode được phân cực thuận nên dẫn điện, dòng điện đi từ A qua D qua tải về B. Đến bán kỳ âm của điện áp vào, điểm A sẽ âm (-), điểm B trở thành dương (+). Diode D được phân cực ngược nên không dẫn điện, không cho dòng điện qua tải. Như vậy ứng với bán kỳ dương của dòng điện xoay chiều Diode D cho dòng điện đi qua tải theo một chiều nhất định và trên tải điện áp một chiều có dấu như trong sơ đồ, còn bán kỳ âm diode D không cho dòng điện đi qua. Mạch chỉnh lưu nửa song cho điện áp rat rung bình thấp và đô gợn sóng (nhiễu xoay chiêu) cao. 40 c.Bài tập thực hành Lắp ráp mạch theo sơ đồ sau 1. Chuẩn bị dụng cụ, thiết bị vật liệu a. Dụng cụ thiết bị Dụng cụ Thiết bị Bo cắm Panh kẹp Kìm uốn Kéo Đồng hồ VOM Máy hiện sóng b. Vật liệu STT Tên linh kiện Số lượng 1 Diode 1N4007 01 2 LED 01 3 R 1K 01 2.Trình tự thực hiện Các bước công việc Nội dung Yêu cầu kỹ thuật Bước 1: - Chuẩn bị các linh kiện đã chọn - Kiểm tra board cắm - Xác định vị trí đặt linh - Kiểm tra chất lượng và xác định cực tính - Đo sự liên kết của board cắm - Xác định vị trí đặt linh - Xác định đúng chân linh kiện - Chân linh kiện không được uốn sát vào chân tránh dễ bị đứt ngầm bên 41 kiện trên board kiện, các đường dây nối, đường cấp nguồn - Uốn chân linh kiện cho phù hợp với vị trí cắm trên board trong và không được vuông góc, vuông góc quá sẽ bị gẫy. - Vị trí đặt linh kiện phải thuận lợi cho quá trình cân chỉnh mạch Bước 2: - Lắp ráp linh kiện trên board - Cắm diode D1. - Cắm các linh kiện phụ trợ R, LED - Cắm dây liên kết mạch - Cắm dây cấp nguồn - Mỗi linh kiện một chấu cắm - Các linh kiện cắm đúng vị trí đã xác định, tiếp xúc tốt, tạo dáng đẹp - Các dây nối không chồng chéo nhau Bước 3: - Kiểm tra mạch điện - Kiểm tra lại mạch từ sơ đồ lắp ráp sang sơ đồ nguyên lý và ngược lại - Đo kiểm tra an toàn, kiểm tra nguồn cấp Bước 4: - Cấp nguồn đo thông số mạch điện - Cấp nguồn cho mạch điện quan sát hiện tượng của mạch ta thấy đèn LED sáng bình thường thì tiến hành đo các thông số mạch điện. - Dùng đồng hồ VOM đo điện áp trước và sau chỉnh lưu - Dùng máy hiện sóng đo kiểm tra dạng sóng trước và sau chỉnh lưu. Bước 5: Hiệu chỉnh mạch và các sai hỏng thường xảy ra - Khi chọn diode cần chọn diode có dòng phù hợp với tải: IDmax ≥ 2It: UDmax ≥ 2 căn2UAC. 2. Lắp mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ. a. Sơ đồ mạch điện 42 b. Nguyên lý hoạt động Giả sử bán kỳ dương ứng với điểm A dương (+), điểm B âm (-) các diode D1 và D3 phân cực thuận nên dẫn điện. Dòng điện đi từ A qua D1 qua tải, qua D3 về B. Trong lúc đó D2 và D4 phân cực ngược nên không dẫn điện. Ở bán kỳ âm của điện áp vào VIN điểm B dương (+) và điểm A âm (-) các diode D2 và D4 phân cực thuận nên dẫn điện. Dòng điện đi từ B qua D2 qua tải, qua D4 về A. Trong lúc đó D1 và D3 phân cực ngược nên không dẫn điện. Như vậy trong cả hai nửa chu kỳ của tín hiệu vào VIN có dòng điện chạy qua tải theo một chiều nhất định gọi là dòng điện một chiều và tạo ra một điện áp một chiều Vout ở ngõ ra. c. Lắp ráp mạch chỉnh lưu cầu 43 1. Chuẩn bị dụng cụ, thiết bị vật liện * Dụng cụ thiết bị Dụng cụ Thiết bị Bo cắm Panh kẹp Kìm uốn Kéo Đồng hồ VOM Máy hiện sóng * Linh kiện STT Tên linh kiện Số lượng 1 Diode 1N4007 04 2 LED 01 3 R 1K 01 2. Trình tự thực hiện Các bước công việc Nội dung Yêu cầu kỹ thuật Bước 1: - Chuẩn bị các linh kiện đã chọn - Kiểm tra board cắm - Xác định vị trí đặt linh kiện trên board - Kiểm tra chất lượng và xác định cực tính - Đo sự liên kết của board cắm - Xác định vị trí đặt linh kiện, các đường dây nối, đường cấp nguồn - Uốn chân linh kiện cho phù hợp với vị trí cắm trên board - Xác định đúng chân linh kiện - Chân linh kiện không được uốn sát vào chân tránh dễ bị đứt ngầm bên trong và không được vuông góc, vuông góc quá sẽ bị gẫy. - Vị trí đặt linh kiện phải thuận lợi cho quá trình cân chỉnh mạch Bước 2: - Lắp ráp linh kiện trên board - Cắm lần lượt các diode từ D1-D4 - Cắm các linh kiện phụ trợ - Mỗi linh kiện một chấu cắm - Các linh kiện cắm đúng vị 44 R, LED - Cắm dây liên kết mạch - Cắm dây cấp nguồn trí đã xác định, tiếp xúc tốt, tạo dáng đẹp - Các dây nối không chồng chéo nhau Bước 3: - Kiểm tra mạch điện - Kiểm tra lại mạch từ sơ đồ lắp ráp sang sơ đồ nguyên lý và ngược lại - Đo kiểm tra an toàn, kiểm tra nguồn cấp Bước 4: - Cấp nguồn đo thong số mạch điện - Cấp nguồn cho mạch điện quan sát hiện tượng của mạch ta thấy đèn LED sang bình thường thì tiến hành đo các thong số mạch điện. - Dùng đồng hồ VOM đo điện áp trước và sau chỉnh lưu - Dùng máy hiện sóng đo kiểm tra dạng sóng trước và sau chỉnh lưu. Bước 5: Hiệu chỉnh mạch và các sai hỏng thường xảy ra - Khi chọn diode cần chọn diode có dòng phù hợp với tải: IDmax ≥ 2It: UDmax ≥ 2 căn2UAC. - Các dạng sai hỏng của mạch + Chỉ nắn được một nửa chu kỳ + Mạch cầu nóng do chạm 4. Lắp mạch chỉnh lưu tạo nguồn điện áp đối xứng. 45 1. Chuẩn bị dụng cụ, thiết bị vật liện a. Dụng cụ thiết bị Dụng cụ Thiết bị Bo cắm Panh kẹp Kìm uốn Kéo Đồng hồ VOM Máy hiện sóng b. Linh kiện STT Tên linh kiện Số lượng 1 D 4007 04 2 C 1µF 04 C4700 µF/25 2 3 IC 7815 01 4 IC 7915 01 5 LED 02 2. Trình tự thực hiện Các bước công việc Nội dung Yêu cầu kỹ thuật Bước 1: - Chuẩn bị các linh kiện đã chọn - Kiểm tra board cắm - Xác định vị trí đặt linh kiện trên board - Kiểm tra chất lượng và xác định cực tính - Đo sự liên kết của board cắm - Xác định vị trí đặt linh kiện, các đường dây nối, đường cấp nguồn - Xác định đúng chân linh kiện - Chân linh kiện không được uốn sát vào chân tránh dễ bị đứt ngầm bên trong và không được vuông góc, vuông góc quá sẽ bị 46 - Uốn chân linh kiện cho phù hợp với vị trí cắm trên board gẫy. - Vị trí đặt linh kiện phải thuận lợi cho quá trình cân chỉnh mạch Bước 2: - Lắp ráp linh kiện trên board Lắp theo trình tự - Lắp các diode D1-D4. - Lắp IC ổn áp 7815, 7915 - Lắp các linh kiện phụ trợ C1, C2. - Cắm dây liên kết mạch - Cắm dây cấp nguồn - Nối tải R, LED - Mỗi linh kiện một chấu cắm - Các linh kiện cắm đúng vị trí đã xác định, tiếp xúc tốt, tạo dáng đẹp - Các dây nối không chồng chéo nhau Bước 3: - Kiểm tra mạch điện - Kiểm tra lại mạch từ sơ đồ lắp ráp sang sơ đồ nguyên lý và ngược lại - Đo kiểm tra an toàn, kiểm tra nguồn cấp Bước 4: - Cấp nguồn đo thông số mạch điện - Cấp nguồn cho mạch điện quan sát hiện tượng của mạch ta thấy đèn LED sang bình thường ta tiến hành đo thông số kỹ thuật. - Đo điện áp trước ổn áp - Đo điện áp sau ổn áp Bước 5: Hiệu chỉnh mạch và các sai hỏng thường xảy ra - Kích thước của IC ổn áp tùy theo công suất tiêu thụ của tải từ vài chục mA đến vài trăm A. Điện áp vào VIN = VOUT + 3V là tốt nhất. Nếu nhỏ hơn điện áp ra không đúng. Nếu điện áp vào lớn hơn điện áp ra vẫn ổn áp nhưng công suất chịu đựng của IC sẽ giảm làm cho IC nóng. - Khi sử dụng nên gắn cánh tản nhiệt cho IC để nâng cao công suất cung cấp cho tải - Chọn tụ chú ý điện áp chịu đựng 47 - Chọn diode chú ý khả năng chịu đựng dòng của tải và điện áp ngược. 5. Lắp mạch ổn áp dung tranzitor. 5.1. Mạch ổn áp dùng Transistor a. Mạch ổn áp mắc nối tiếp dùng transistor Mạch lợi dụng tính ổn áp của diode zener và điện áp phân cực thuận của transistor Q1: tranzito ổn áp R2: điện áp phân cực B cho transistor và diode zener Ở mạch này cực B của transistor được giữ mức điện áp ổn định nhờ diode zener và điện áp ngõ ra là điện áp của điện áp zener và điện áp phân cực thuận của transistor VbeVzVo  Vz: điện áp zener Vbe: điện áp phân cực thuận của transistor (0,5 – 0,8v) Điện áp cung cấp cho mạch được lấy trên cực E của tranzito, tuỳ vào nhu cầu mạch điện mà mạch được thiết kế có dòng cung cấp từ vài mA đến hầng trăm mA, ở các mạch điện có dòng cung cấp lớn thường song song với mạch được mắc thêm một điện trở Rc khoảng vài chục đến vài trăm ohm gọi là trở gánh dòng. Việc chọn tranzito cũng được chọn tương thích với dòng tiêu thụ của mạch điện để tránh dư thừa làm mạch điện cồng kềnh và dòng phân cực qua lớn làm cho điện áp phân cực vbe không ổn định dẫn đến điện áp cung cấp cho tải kém ổn định. 48 Dòng điện cấp cho mạch là dòng cực C của tranzito nên khi dòng tải thay đổi dòng cực C thay đổi theo làm trong khi dòng cực B không thay đổi, nên mặc dù điện áp không thay đổi (trên thực tế sự thay đổi không đáng kể) nhưng dòng tải thay đổi làm cho tải làm việc không ổn định. * Nguyên lý hoạt động - Theo sơ đồ mạch: URA = UVAO - UCE - Giả sử nguồn điện áp vào tăng dẫn đến điện áp ra có xu hướng tăng. Điện áp ra bằng điện áp trên cực emitor của transistor nên điện áp UBE phân cực cho Q1 giảm (UBE = UB – UE mà UB = UDZ không đổi) làm giảm dẫn của transistor Q1, nội trở RCE của transistor Q1 tăng, điện áp UCE tăng theo dẫn đến điện áp ra luôn ổn định ở giá trị ổn áp. - Ngược lại giả sử nguồn điện vào có xu hướng giảm khi đó UE của Q1 giảm, dẫn đến điện áp UBE phân cực cho Q1 tăng. Transistor Q1 dẫn mạnh hơn, nội trở RCE giảm, điện áp UCE giảm theo nên điện áp ra được ổn định. - Như vậy điện áp UCE tỷ lệ thuận với UVAO, khi UVAO tăng thì UCE tăng và khi UVAO giảm thì UCE cũng giảm một lượng tương ứng. Lưu ý: Điều kiện để mạch hoạt động là: UVAO lớn hơn UDZ - Điện áp ra có xu hướng tăng nhưng ngay sau đó được ổn định quá trình đó diễn ra rất nhanh nên không ảnh hưởng đến tải. 5.2. Mạch ổn áp mắc song song + Nguyên lý mạch điện Mạch ổn áp mắc rẽ hay còn gọi là mắc song song, mắc shunt mạch có đặc điểm phần tử rẽ dòng ổn áp mắc song song với tải, mạch này có lợi điểm là khi tải chạm, phần tử ổn áp vẫn không bị ảnh hưởng. + Mạch ổn áp mắc rẽ thực tế 49 Mạch ổn áp mắc rẽ được hình thành nhờ các thành phần linh kiện như R1, DZ, R2 và transistor Q Điện áp ra V0 là V0 = VZ + VBE = VZ + 0,6V Như vậy ta thấy điện áp ra luôn ổn định Khi chưa có tải Irẽ = Vi – (VZ + VBE )/ R1. như vậy transistor Q vẫn dẫn mạnh. Khi đã có tải, dòng qua tải rẽ bơt sẽ làm giảm dòng qua transistor Q (Irẽ = Inguồn - Itải) Nhược điểm căn bản của mạch cấp điện mắc rẽ là luôn luôn bị tổn hao một công suất rất đáng kể trên transistor ổn áp. 6. Lắp mạch ổn áp dung IC. 6.1. Mạch ổn áp họ 78XX IC ổn áp họ 78XX là IC ổn áp nguồn dương, hai số sau “XX” biểu thị điện áp ổn định của IC Thí dụ: 7805: ổn áp ra +5V 7809: ổn áp ra +9V 7812: ổn áp ra +12V 7824: ổn áp ra +24V Ta cũng lên lưu ý là tuỳ theo hãng sản xuất khác nhau mà chữ số đầu của mã hiệu IC có thể khác nhau Thí dụ: AN7805: IC ổn ra +5V do hãng Nationnal-Panasonic chế tạo. PC7805: IC ổn ra +5V do hãng NEC chế tạo. 50 LA7805: IC ổn ra +5V do hãng Sanyo chế tạo. HA7805: IC ổn ra +5V do hãng Hitachi chế tạo. KA7805: IC ổn ra +5V do hãng Samsung chế tạo. MC7805: IC ổn ra +5V do hãng Motorola chế tạo. TA7805: IC ổn ra +5V do hãng Toshiba chế tạo. Ngoài ra trên IC ổn ápcòn có một số ký hiệu để chỉ dòng điện ra ổn áp. Thí dụ: 78LXX: Dòng ra danh định là 100mA 78XX: Dòng ra danh định là 1A 78HXX: Dòng ra danh định là 5A * Mạch ổn áp +5V dùng IC 7805 6.2. Mạch ổn áp họ 79XX IC họ 79XX có ký hiệu quy ước hoàn toàn giống với IC 78XX. Thí dụ 7905, 7909 Tuy nhiên các bố trí chân IC họ 79XX hoàn toàn khác. Sơ đồ thực tế sử dụng IC ổn áp 7905 để tạo nguồn âm 5V. 6.3 Thực hành Bài 1:Lắp ráp mạch ổn áp nguồn dương dùng IC ổn áp 1. Chuẩn bị dụng cụ, thiết bị vật liện a. Dụng cụ thiết bị 51 Dụng cụ Thiết bị Bo cắm Panh kẹp Kìm uốn Kéo Đồng hồ VOM Máy hiện sóng b. Linh kiện STT Tên linh kiện Số lượng 1 D 4007 04 2 C 2200µF/25V 02 3 IC 7809 01 4 R 1K 01 5 LED 01 2. Trình tự thực hiện Các bước công việc Nội dung Yêu cầu kỹ thuật Bước 1: - Chuẩn bị các linh kiện đã chọn - Kiểm tra board cắm - Xác định vị trí đặt linh kiện trên board - Kiểm tra chất lượng và xác định cực tính - Đo sự liên kết của board cắm - Xác định vị trí đặt linh kiện, các đường dây nối, đường cấp nguồn - Uốn chân linh kiện cho phù hợp với vị trí cắm trên board - Xác định đúng chân linh kiện - Chân linh kiện không được uốn sát vào chân tránh dễ bị đứt ngầm bên trong và không được vuông góc, vuông góc quá sẽ bị gẫy. - Vị trí đặt linh kiện phải thuận lợi cho quá trình cân chỉnh mạch Bước 2: - Lắp ráp linh kiện trên board Lắp theo trình tự - Lắp các diode D1-D4. - Lắp IC ổn áp 7809 - Mỗi linh kiện một chấu cắm - Các linh kiện cắm đúng 52 - Lắp các linh kiện phụ trợ C1, C2. - Cắm dây liên kết mạch - Cắm dây cấp nguồn - Nối tải R, LED vị trí đã xác định, tiếp xúc tốt, tạo dáng đẹp - Các dây nối không chồng chéo nhau Bước 3: - Kiểm tra mạch điện - Kiểm tra lại mạch từ sơ đồ lắp ráp sang sơ đồ nguyên lý và ngược lại - Đo kiểm tra an toàn, kiểm tra nguồn cấp Bước 4: - Cấp nguồn đo thông số mạch điện - Cấp nguồn cho mạch điện quan sát hiện tượng của mạch ta thấy đèn LED sang bình thường ta tiến hành đo thông số kỹ thuật. - Đo điện áp trước ổn áp - Đo điện áp sau ổn áp Bước 5: Hiệu chỉnh mạch và các sai hỏng thường xảy ra - Kích thước của IC ổn áp tùy theo công suất tiêu thụ của tải từ vài chục mA đến vài trăm A. Điện áp vào VIN = VOUT + 3V là tốt nhất. Nếu nhỏ hơn điện áp ra không đúng. Nếu điện áp vào lớn hơn điện áp ra vẫn ổn áp nhưng công suất chịu đựng của IC sẽ giảm làm cho IC nóng. - Khi sử dụng nên gắn cánh tản nhiệt cho IC để nâng cao công suất cung cấp cho tải - Chọn tụ chú ý điện áp chịu đựng - Chọn diode chú ý khả năng chịu đựng dòng của tải và điện áp ngược. Bài 2:Lắp ráp mạch ổn áp nguồn âm dùng IC ổn áp  Sơ đồ mạch 53 1. Chuẩn bị dụng cụ, thiết bị vật liện a. Dụng cụ thiết bị Dụng cụ Thiết bị Bo cắm Panh kẹp Kìm uốn Kéo Đồng hồ VOM Máy hiện sóng b. Linh kiện STT Tên linh kiện Số lượng 1 D 4007 04 2 C 2200µF/25V 02 3 IC 7905 01 4 R 1K 01 5 LED 01 2. Trình tự thực hiện Các bước công việc Nội dung Yêu cầu kỹ thuật Bước 1: - Chuẩn bị các linh kiện đã chọn - Kiểm tra board cắm - Xác định vị trí đặt linh kiện trên board - Kiểm tra chất lượng và xác định cực tính - Đo sự liên kết của board cắm - Xác định vị trí đặt linh kiện, các đường dây nối, đường cấp nguồn - Uốn chân linh kiện cho phù hợp với vị trí cắm trên board - Xác định đúng chân linh kiện - Chân linh kiện không được uốn sát vào chân tránh dễ bị đứt ngầm bên trong và không được vuông góc, vuông góc quá sẽ bị gẫy. - Vị trí đặt linh kiện phải thuận lợi cho quá trình cân chỉnh mạch 54 Bước 2: - Lắp ráp linh kiện trên board Lắp theo trình tự - Lắp các diode D1-D4. - Lắp IC ổn áp 7905 - Lắp các linh kiện phụ trợ C1, C2. - Cắm dây liên kết mạch - Cắm dây cấp nguồn - Nối tải R, LED - Mỗi linh kiện một chấu cắm - Các linh kiện cắm đúng vị trí đã xác định, tiếp xúc tốt, tạo dáng đẹp - Các dây nối không chồng chéo nhau Bước 3: - Kiểm tra mạch điện - Kiểm tra lại mạch từ sơ đồ lắp ráp sang sơ đồ nguyên lý và ngược lại - Đo kiểm tra an toàn, kiểm tra nguồn cấp Bước 4: - Cấp nguồn đo thông số mạch điện - Cấp nguồn cho mạch điện quan sát hiện tượng của mạch ta thấy đèn LED sang bình thường ta tiến hành đo thông số kỹ thuật. - Đo điện áp trước ổn áp - Đo điện áp sau ổn áp Bước 5: Hiệu chỉnh mạch và các sai hỏng thường xảy ra - Kích thước của IC ổn áp tùy theo công suất tiêu thụ của tải từ vài chục mA đến vài trăm A. Điện áp vào VIN = VOUT + 3V là tốt nhất. Nếu nhỏ hơn điện áp ra không đúng. Nếu điện áp vào lớn hơn điện áp ra vẫn ổn áp nhưng công suất chịu đựng của IC sẽ giảm làm cho IC nóng. - Khi sử dụng nên gắn cánh tản nhiệt cho IC để nâng cao công suất cung cấp cho tải - Chọn tụ chú ý điện áp chịu đựng - Chọn diode chú ý khả năng chịu đựng dòng của tải và điện áp ngược. 55 BÀI 4: LẮP RÁP MẠCH KHUẾCH ĐẠI Giới thiệu: Mạch khuếch đại công suất có nhiệm vụ tạo ra một công suất đủ lớn để kích thích tải. Công suất ra có thể từ vài trăm mw đến vài trăm watt. Như vậy mạch công suất làm việc với biên độ tín hiệu lớn ở ngõ vào: do đó ta không thể dùng mạch tương đương tín hiệu nhỏ để khảo sát như trong các chương trước mà thường dùng phương pháp đồ thị. Tùy theo chế độ làm việc của transistor, người ta thường phân mạch khuếch đại công suất ra thành các loại chính như sau: - Khuếch đại công suất loại A: Tín hiệu được khuếch đại gần như tuyến tính, nghĩa là tín hiệu ngõ ra thay đổi tuyến tính trong toàn bộ chu kỳ 360o của tín hiệu ngõ vào (Transistor hoạt động cả hai bán kỳ của tín hiệu ngõ vào). - Khuếch đại công suất loại AB: Transistor được phân cực ở gần vùng ngưng. Tín hiệu ngõ ra thay đổi hơn một nữa chu kỳ của tín hiệu vào (Transistor hoạt động hơn một nữa chu kỳ - dương hoặc âm - của tín hiệu ngõ vào). - Khuếch đại công suất loại B: Transistor được phân cực tại VBE=0 (vùng ngưng). Chỉ một nữa chu kỳ âm hoặc dương - của tín hiệu ngõ vào được khuếch đại. - Khuếch đại công suất loại C: Transistor được phân cực trong vùng ngưng để chỉ một phần nhỏ hơn nữa chu kỳ của tín hiệu ngõ vào được khuếch đại. Mạch này thường được dùng khuếch đại công suất ở tần số cao với tải cộng hưởng và trong các ứng dụng đặc biệt. 1. Sơ đồ mạch 2. Kiểm tra chất lượng linh kiện Sử dụng đồng hồ vạn năng để đo kiểm các linh kiện sau 56 STT Tên linh kiện Số lượng 1 C828 01 2 D468 01 3 B562 01 4 VR 100K 01 5 C 1µF 01 6 C 100µF 01 7 C 1000µF 01 8 R 2,2K; 1,2K; 6,8K; 10K 1+1+1+1+1 9 Loa 10W 8Ω 01 10 D4007 02 3.Lắp ráp mạch theo yêu cầu kỹ thuật. Các bước công việc Nội dung Yêu cầu kỹ thuật Bước 1: - Chuẩn bị các linh kiện đã chọn - Kiểm tra board cắm - Xác định vị trí đặt linh kiện trên board - Kiểm tra chất lượng và xác định cực tính - Đo sự liên kết của board cắm - Xác định vị trí đặt linh kiện, các đường dây nối, đường cấp nguồn - Uốn chân linh kiện cho phù hợp với vị trí cắm trên board - Xác định đúng chân linh kiện - Chân linh kiện không được uốn sát vào chân tránh dễ bị đứt ngầm bên trong và không được vuông góc, vuông góc quá sẽ bị gẫy. - Vị trí đặt linh kiện phải thuận lợi cho quá trình cân chỉnh mạch Bước 2: - Lắp ráp linh kiện trên board Lắp theo trình tự - Lắp các transistor Q1, Q2, Q3 - Lắp triết áp VR truc điều - Mỗi linh kiện một chấu cắm - Các linh kiện cắm đúng vị trí đã xác định, tiếp xúc tốt, 57 chỉnh ở vị trí dễ điều chỉnh - Lắp các linh kiện phụ trợ C1, C2, R, D - Cắm dây liên kết mạch - Cắm dây cấp nguồn - Nối loa tạo dáng đẹp - Các dây nối không chồng chéo nhau Bước 3: - Kiểm tra mạch điện - Kiểm tra lại mạch từ sơ đồ lắp ráp sang sơ đồ nguyên lý và ngược lại - Đo kiểm tra an toàn, kiểm tra nguồn cấp Bước 4: - Cấp nguồn đo thông số mạch điện - Cấp nguồn 12V cho mạch điện khi đã an toàn: Các transistor công suất không bị nóng, can nhiễu đầu vào phải có tiếng đáp ở loa là mạch đã hoạt động. - Dùng đồng hồ VOM để thang đo điện áp DC đo tại các điểm: + UBEQ1 = 0,6V + UCEQ1  0,6V + UBEQ2 = UBEQ3 = 0,5V + UA = 1/2UCC = 6V - Cấp tín hiệu ở đầu đĩa CD vào mạch với cường độ nhỏ (100mV) ở loa phải có tín hiệu lớn hơn nghe rõ lời, tiếng trong trung thực là mạch đã hoạt động tốt - Dùng máy hiện sóng đo dạng song tại các điểm: + Đo tín hiệu vào X = / DIV CH1 = / DIV CH2 = / DIV 58 + Tại CQ1. X = / DIV CH1 = / DIV CH2 = / DIV + Tại EQ2. X = / DIV CH1 = / DIV CH2 = / DIV Bước 5: Chú ý - Muốn đảm bảo cho transistor khi dùng không được vượt quá giới hạn + Dòng Icm. + Điện áp UCEm. + Công suất tiêu tán cho phép lớn nhất - Nếu chọn đúng UBQ1 thì Q2, Q3 cũng được phân cực đúng chế độ AB và chọn điểm giữa UA = 1/2UCC. Biến trở VR điều chỉnh điểm giữa UA. 4. Các dạng sai hỏng, nguyên nhân và biện pháp khắc phục Hiện tượng sai hỏng Nguyên nhân Khắc phục Mạch bị tự kích: Khi chưa có tín hiệu đầu vào thì đã có tiếng rú ở đầu ra Do các nhiễu ký sinh tần số cao tác động vào Lắp them các tụ hồi tiếp âm tần số cao tại cực CB của transistor khuếch đại hoặc lắp các mạch thoát tần 59 số cao Tín hiệu bị xén cả hai biên Do tín hiệu vào quá lớn làm cho Q1 rơi vào trạng thái bão hòa Giảm tín hiệu đầu vào Tín hiệu xén biên trên hoặc biên dưới Chọn điểm công tác của Q1 không đúng Định thiên lại cho Q1. 60 BÀI 5 LẮP RÁP MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI, MẠCH TẠO XUNG • Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động các mạch dao động đa hài. • Nêu được các ứng dụng của mạch đa hài trong kỹ thuật • Lắp ráp, sửa chữa, đo kiểm được các mạch dao động đa hài đúng yêu cầu kỹ thuật. • Rèn luyện tính tư duy, sáng tạo và đảm bảo an toàn trong quá trình học tập. 1. Mạch đa hài và mạch tạo xung cơ bản. 1.1 Mạch dao động đa hài tạo xung dùng tranzisto Mạch dao động đa hài không ổn là mạch dao động tích thoát dùng R, C tạo ra các xung vuông hoạt động ở chế độ tự dao động. a. Sơ đồ mạch: Trong mạch dao động đa hài không ổn, người ta thường dùng các tranzito Q1, Q2 loại NPN. Các linh kiện trong mạch có những chức năng riêng, góp phần làm cho mạch dao động. Các trị số của các linh kiện R cà C có tác dụng quyết định đến tần số dao động của mạch. Các điện trở R1, R3 làm giảm áp và cũng là điện trở tải cấp nguồn cho Q1, Q4. Các điện trở R2, R3 có tác dụng phân cực cho các tranzito Q1, Q2. Các tụ C1, C2 có tác dụng liên lạc, đưa tín hiệu xung từ tranzito Q1 sang tranzito Q2 và ngược lại. Hình 5.1 minh hoạ cấu tạo của mạch dao động đa hài không ổn dùng tranzito và các linh kiện R và C . Hình 5.1: Mạch dao động đa hài không ổn Mạch trên Hình 5.1 có cấu trúc đối xứng: các tranzito cùng thông số và cùng loại (hoặc NPN hoặc PNP), các linh kiện R và C có cùng trị số như nhau. a. Nguyên lý họat động Như đã nêu trên, trong mạch trên Hình 5.1, các nhánh mạch có tranzito Q1 và Q2 đối xứng nhau: 2 tranzito cùng thông số và cùng loại NPN, các linh kiện điện trở và tụ điện tương ứng có cùng trị số: R1 = R4, R2 = R3, C1 = C2. Tuy vậy, trong thực tế, không thể có các tranzito và linh kiện điện trở và tụ điện giống nhau tuyệt đối, vì chúng đều có sai số, cho nên khi cấp nguồn Vcc cho mạch điện, sẽ có một trong hai tranzito dẫn trước hoặc dẫn mạnh hơn. 61 Giả sử phân cực cho tranzito Q1 cao hơn, cực B của tranzito Q1 có điện áp dương hơn điện áp cực B của tranzito Q2, Q1 dẫn trước Q2, làm cho điện áp tại chân C của Q1 giảm, tụ C1 nạp điện từ nguồn qua R2, C1 đến Q1 về âm nguồn, làm cho cực B của Q2 giảm xuống, Q2 nhanh chóng ngưng dẫn. Trong khi đó, dòng IB1 tăng cao dẫn đến Q1 dẫn bảo hòa. Đến khi tụ C1 nạp đầy, điện áp dương trên chân tụ tăng điện áp cho cực B của Q2, Q2 chuyển từ trạng thái ngưng dẫn sang trạng thái dẫn điện, trong khi đó, tụ C2 được nạp điện từ nguồn qua R3 đến Q2 về âm nguồn, làm điện áp tại chân B của Q1 giảm thấp, Q1 từ trạng thái dẫn sang trạng thái ngưng dẫn. Tụ C1 xả điện qua mối nối B-E của Q2 làm cho dòng IB2 tăng cao làm cho tranzito Q2 dẫn bão hoà. Đến khi tụ C2 nạp đầy, quá trình diễn ra ngược lại. c. Dạng sóng ở các chân: Hình 5.2: Dạng tín hiệu tại các chân 1.2. Mạch dao động đa hài tạo xung dùng IC 555 IC 555 trong thực tế còn gọi là IC định thời. Họ IC được ứng dụng rất rộng rãi, nhất là trong lĩnh vực điều khiển, vì nó có thể thực hịên nhiều chức năng như định thời, tạo xung chuẩn, tạo tín hiệu kích thích điều khiển các linh kiện bán dẫn công suất. a. Cấu tạo của IC 555: - IC 555 vỏ plastic có cấu tạo các chân như trình bày trên Hình 2.3. 62 Hình 5.3: Sơ đồ chân IC 555 Sơ đồ bên trong của IC555(xem hình 2.3) Về cơ bản, IC 555 gồm 2 mạch so sánh điều khiển trạng thái của FF có hơn 20 Transistor và nhiều điện trở thực hện chức năng, từ đó lái transistor xả (discharge) và tạo xung nhảy điều khiển điện áp ở ngõ ra. - Chức năng một số chân được mô tả như sau: + Chân 1 : GND ( nối đất) + Chân 2: TRIGGER (kích khởi), điểm nhạy mức với 1 3 VCC. Khi điện áp ở chân này dưới 1 3 VCC thì ngõ ra Q của FF xuống [0], gây cho chân 3 tạo một trạng thái cao. + Chân 3: OUTPUT (ra) thường ở mức thấp và chuyển thành mức cao trong khoảng thời gian định thì. Vì tầng ra tích cực ở cả 2 chiều, nó có thể cấp hoặc hút dòng đến 200mA. 63 Hình 5.4: Sơ đồ IC555 + Chân 4: RESET khi điện áp ở chân này nhỏ hơn 0,4V: chu kỳ định thì bị ngắt, đưa IC555 về trạng thái không có kích. Đây là chức năng ưu tiên để IC555 không thể bị kích trừ khi RESET được giải phóng (>1,0V). Khi không sử dụng nối chân 4 lên VCC. + Chân 5: Control Voltage (điện áp điều khiển), bên trong là điểm 2 3 VCC. Một điện trở nối đất hoặc điện áp ngoài có thể được nối vào chân 5 để thay đổi các điểm tham khảo (chuẩn) của comparator. Khi không sử dụng cho mục đích này, nên gắn 1 tụ nối đất  0.01 µF cho tất cả các ứng dụng nhằm để lọc các xung đỉnh nhiễu nguồn cấp điện. + Chân 6: Threshold (ngưỡng) điểm nhạy mức với VCC. Khi điện áp ở chân này > 2 3 VCC. . FF Reset làm cho chân 3 ở trạng thái thấp. + Chân 7: Discharge (Xả) cực thu của transistor, thường được dùng để xả tụ định thì. Vì dòng collector bị giới hạn, nó có thể dùng với các tụ rất lớn (>1000µF ) không bị hư. + Chân 8: VCC điện áp cấp nguồn có thể từ 4,5 đến 16V so với chân mass. b. Sơ đồ mạch điện của mạch dao động đa hài dùng IC 555: 64 ngo ra .IC +V Gnd1 Trg2 Out3 Rst4 Ctl5 Thr6 Dis7 Vcc8 555 + C1 + C2 R1 R2 Hình 5.5 . Mạch điện căn bản - Trong mạch trên chân ngưỡng (6) được nối với chân nhớ (2), và 2 chân này có chung 1 điện áp trên tụ là UC. Để so với điện áp chuẩn 1/3 Vcc và 2/3Vcc của 2 bộ so sánh 1 và 2 ở lối vào của IC555. - Tụ 0.01 µF nối chân 5 với đất để lọc nhiễu tần số cao có ảnh hưởng đến điện áp chuẩn lối vào 2/3Vcc. Chân 4 được nối lên nguồn Vcc để không sử dụng chức năng Reset IC555. Chân 7 được nối với điện trở R1 và R2 để tạo đường phóng nạp cho tụ. Chân 3 có dạng xung vuông, có thể nối qua trở với Led chỉ thị có xung ra (với điều kiện tần số dao động mạch < 20 Hz) do tần số cao thì không quan sát được đền Led sáng tối. Dạng sóng tại chân 2 và 3(hình 2.5) Hình 5.6: Dạng sóng Dạng điện áp tại các chân 2-6, chân 7 và chân 3 trong đó khoảng thời gian điện áp tăng là thời gian tụ nạp, khoảng thời gian điện áp giảm là thời gian tụ xả. Khi khảo sát dạng điện áp tại các chân thì cần lưu ý khi mới cấp nguồn cho mạch thì tụ C sữ nạp điện tù 0v lên đến 2/3 Vcc nhưng khi xả chỉ xả đến 1/3 Vcc vì vậy những lần nạp sau tụ chỉ nạp từ 1/3 Vcc dế 2/3 Vcc. 65 Khi tụ nạp thì tại chân 7 có điện áp cao hơn chân 2 và 6, nhưng khi tụ xả thì điện áp tại chân 7 giảm nhanh xuống 0v chứ không giảm theo hàm số mũ trên tụ 2. Trình tự thực hiện TT NỘI DUNG CÔNG VIỆC YÊU CẦU DỤNG CỤ, THIẾT BỊ 1 Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, nguyên vật liệu. Lựa chọn, kiểm tra thiết bị, dụng cụ, nguyên vật liệu theo danh mục và sơ đồ mạch. - Thiết bị, dụng cụ đúng chủng loại và đủ theo số luọng; - Linh kiện đảm bảo đúng giá, chất lượng, xác định đúng chân linh kiện; - Board mạch đảm bảo độ liên kết không bị đứt. - Đồng hồ vạn năng; - Nguồn DC; - Linh kiện. - Boad cắm linh kiện 2 Lắp ráp linh kiện vào boad mạch theo yêu cầu thiết kế - Uốn chân linh kiện - Lắp linh kiện lên board cắm. - IC Điện trở từ R1-R4 Transistor Q1, Q2 Led 1, Led 2 - Kết nối các dây dẫn - Chân linh kiện được uốn đúng theo kích thức trên board cắm; - Linh kiện được lắp đúng vị trí, đúng giá trị; - Linh kiện chắc chắn, cắm thẳng chân và đúng các vị trí cần kết nối. -Board cắm mạch; - Phanh kẹp; - Linh kiện; 3 Kiểm tra mạch. - Kiểm tra mạch đã lắp ráp với sơ đồ nguyên lý; - Đo thông mạch tại các điểm nối theo sơ đồ nguyên lý. - Kiểm tra mạch lắp ráp bằng mắt thường, đảm bảo các linh kiện đúng vị trí, đúng giá trị theo sơ đồ; - Dùng đồng do nguội giữa chân cấp nguồn Vcc với chân GND đảm bảo không chập, các điểm nối được thông - Đồng hồ vạn năng; - Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ lắp ráp. 4 Cấp nguồn, quan sát mạch và (hiệu chỉnh mạch nếu có sai hỏng xảy ra). - Cấp nguồn cho mạch theo sơ đồ nguyên lý và sơ đồ lắp ráp; - Quan sát hoạt động của mạch trên đồng hồ vạn năng; - Kiểm tra mạch tháo linh kiện và lắp lại linh kiện. - Cấp chính xác nguồn, đảm bảo đúng cực tính của nguồn vào mạch; - Hiệu chỉnh điện áp nguồn vào theo yêu cầu; - Xác định đúng được vị trí sai hỏng, lắp lại linh kiện đúng vị trí, mối hàn đảm bảo phải ngấu, linh kiện thẳng. - Đồng hồ vạn năng; - Nguồn DC; - Board mạch; - Phanh kẹp; - Linh kiện. 66 3. Các hiện tượng sai hỏng, nguyên nhân và biện pháp khắc phục TT HIỆN TƯỢNG NGUYÊN NHÂN KHẮC PHỤC 1 2 Led 1, 2 đều sáng nhưng không nháy - Transistor Q1 và Q2 đều khóa. - Kiểm tra lại Q1, Q2. 2 2 Led 1, 2 đều không sáng hoặc sáng 1 đèn Cắm ngược Led. Cắm lỏng chân linh kiện -Kiểm tra lai Led. - Cắm lại các trở và led 3 Tác động tín hiệu vào SET, RESET mạch không lật trạng thái. - Cắm sai chân Q1 hoặc Q2. - Tiếp xúc điểm set, reset. - Kiểm tra, cắm lại Q1 hoặc Q2. - Kiểm tra lại điểm set và reset. 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Kỹ thuật xung cơ bản và nâng cao, Nguyễn Tấn Phước, NXB TP HCM, 2002 [2] Kỹ thuật số, Nguyễn Thuý Vân, NXB KHKT, 2004 [3] Cơ sở kỹ thuật điện tử số, Vũ Đức Thọ, NXB Giáo dục. [4]. Giáo trình Kỹ thuật xung – số, Lương Ngọc Hải - NXB giáo dục, vụ giáo dục chuyên nghiệp, 2004. [5]. Cơ sở kỹ thuật điện tử số - Đỗ Xuân Thụ- năm 2000 – Trường đại học bách khoa Hà nội.