Giáo trình Lắp ráp mạch điện tử cơ bản - Trường Cao đẳng nghề Kỹ thuật công nghệ

= ............................... 6,8 10W ................................ R = ............................... 2. Tụ điện 104 203 25 .01 50 1500 1,5KV C = ........................... ............................... C = ........................... ............................... C = ........................ ............................... C = ........................ ............................... 1 0 0 µ F 5 0 V 1 0 µ F 1 6 V 1000µF 25V C = ........................... ............................... C = ........................... ............................... C = ........................... ............................... 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 Điện trở các loại 200 con 2. Trình tự thực hiện: Các bước công việc Nội dung Yêu cầu kỹ thuật 19 Bƣớc 1 Để thang đồng hồ về các thang đo trở, nếu điện trở nhỏ thì để thang x1 hoặc x10, nếu điện trở lớn thì để thang x1K hoặc 10K => sau đó chập hai que đo và chỉnh triết áp để kim đồng hồ báo vị trí 0 ohm. Chỉnh kim đông hồ đúng vị trí 0 Bƣớc 2 Chuẩn bị đo Bƣớc 3 Đặt que đo vào hai đầu điện trở, đọc trị số trên thang đo , Giá trị đo đƣợc = chỉ số thang đo X thang đo - Que đo phải tiếp xúc với chân điện trở - Khi đo hai tay không đƣợc chạm vào hai chân của điện trở Bƣớc 4 Điều chỉnh lại thang đo sao cho dễ đọc giá trị và có sai số thấp nhất *. Dùng máy đo VOM để đo tụ điện 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 Tụ điện các loại 200 con 2. Trình tự thực hiện: Các bước công việc Nội dung Yêu cầu kỹ thuật Bƣớc 1 Đƣa thang đo của đồng hồ VOM về thang đo tƣơng ứng Lựa chọn đƣợc thang đo phù hợp với giá trị của tụ điện cần 20 với giá trị của tụ điện đo, nếu không đúng thang đo thì không đủ kích thích cho tụ nạp xả đƣợc. Bƣớc 2 Chuẩn bị đo Bƣớc 3 Tiến hành đo hai lần có đảo que đo và hai chân của tụ điện đồng thời quan sát sự chuyển động của kim đồng hồ. - Que đo phải tiếp xúc với chân tụ điện - Phải chờ cho kim của đồng hồ dừng lại mới đƣợc dảo que đo Bƣớc 4: Dựa vào sự chuyển động của kim đồng hồ trong cả hai lần đo để đánh giá chất lƣợng của tụ điện, Dánh giá chính xác chất lƣợng của tụ điện 2. Linh kiện tích cực 2.1. Phân biệt linh kiện tích cực TT Loại linh kiện Hình dạng Loại 1 Diode A K Chỉnh lƣu công suất nhỏ A K Chỉnh lƣu công suất lớn A K Chỉnh lƣu cao tần 6V2 A K Điốt ổn áp A K A1 K A2 Điốt phát quang Điốt thu quang 21 ~ ~ + - ~ ~ + - ~ ~+ - Cầu chỉnh lƣu điốt 2 Transistor Tín hiệu nhỏ Chuyển mạch nhỏ Tần số cao (RF) Công suất Cặp Dalington 22 Tranzitor quang Dãy trnazitor 3 SCR Dòng nhỏ Dòng trung bình Dòng lớn 23 4 Triac Dòng nhỏ Dòng lớn 2.2. Cách đọc,đo các thông số kỹ thuật linh kiện tích cực 2.2.1 Cách đọc các thông số kỹ thuật linh kiện tích cực a. Đọc thông số trên thân diode Trên thân diode, ngƣời ta thƣờng ghi một số ký hiệu, các ký hiệu này có thể đọc đƣợc một cách trực tiếp bằng chữ số, bằng vòng màu hoặc bằng ký hiệu Dƣới đây là một số kinh nghiệm khi đọc các thông số của diode: - Về dòng chịu đựng: Diode tiếp mặt có dòng chịu đựng cao hơn nhiều so với diode tách song, diode có chân càng lớn thì dòng chịu đựng càng cao. - Về điện áp ghim trên diode zener: + Ký hiệu đƣợc ghi trực tiếp trên diode Thí dụ: - Trên thân diode có ghi là: DZ5,6 nghĩa là diode có điện áp ghim là 5V6. - Trên thân diode có ghi là: DZ9,1 nghĩa là diode có điện áp ghim là 9V1. + Ký hiệu đƣợc ghi bằng vòng màu: Có nghĩa là: Vz = 56V 24 Có nghĩa là Vz = 8V2 b. Đọc thông số trên thân Transistor. + Mã hiệu transistor do nhật bản sản xuất. Bắt đầu bằng 2S tiếp theo là một chữ cái cho biết đặc điểm và công dụng của transistor. Cuối cùng là nhóm chữ số cho biết thứ tự sản phẩm. 2SA: Transistor loại PNP làm việc ở tần số cao. 2SB: Transistor loại PNP có tần số cắt thấp. 2SC: Transistor loại NPN có tần số cắt cao. 2SD: Transistor loại NPN có tần số làm việc thấp. VD: 2SA1015; 2SA1013; Một số transistro xản xuất sau này, khi đăng ký ngƣời ta không dùng 2S nữa, mà bắt đầu bằng các chữ cái A, B, C, D thay thế cho các chữ 2SA, 2SB, 2SC, 2SD. VD: A1013, D718. + Mã hiệu transistor do Mỹ sản xuất. Thƣờng bắt đầu bằng chữ 2N tiếp theo là nhóm chữ chỉ số thứ tự sản phẩm. VD: 2N73A, 2N553, 2N3055 Muốn biết Transistor đƣợc chế tạo từ Si hay Ge, cũng nhƣ các thông số kỹ thuật của chúng ta phải dùng sách tra cứu. + Mã hiệu transistor do trung quốc sản xuất. Bắt đầu bằng số 3, theo sau là hai chữ cái. Chữ cái thứ nhất cho biết loại bán dẫn. A: Transistor loại PNP, chế tạo từ Germanium. B: Transistor loại PNP, chế tạo từ Germanium. C: Transistor loại NPN, chế tạo từ Silic. D: Transistor loại NPN, chế tạo từ Silic. Chữ cái thứ hai cho biết đặc điểm và công dụng. V: Bán dẫn. Z: Nắn điện. U: Quang điện. X: Âm tần công suất nhỏ hơn 1W. 25 P: Âm tần công suất lớn hơn 1W. G: Cao tần công suất nhỏ hơn 1W. A: Cao tần công suất lớn hơn 1W. Sau cùng là nhóm chữ số chỉ thứ tự sản phẩm. VD: 3AG11 là Transistor loại PNP, Ge, cao tần công suất nhỏ, sản phẩm thứ 11. + Transistor do nga (Liên xô cũ) sản xuất. Bắt đầu bằng T, KT, AT. Nhóm chữ số tiếp theo cho biết công dụng và đặc điểm của Transistor. Từ 101 - 199: Transistor công suất nhỏ, tần số thấp. Từ 201 - 299: Transistor công suất nhỏ, tần số trung bình. Từ 301 - 399: Transistor công suất nhỏ, tần số cao. Từ 401 - 499: Transistor công suất trung bình, tần số thấp. Từ 501 - 599: Transistor công suất trung bình, tần số trung bình. Từ 601 - 699: Transistor công suất trung bình, tần số cao. Từ 701 - 799: Transistor công suất cao, tần số thấp. Từ 801 - 899: Transistor công suất cao, tần số trung bình. Từ 901 - 999: Transistor công suất cao, tần số cao. Cuối cùng là một chữ cái biểu thị loại sản phẩm của một loại. VD: KT315A: Transistor loại PNP, Si, công suất nhỏ, tần số cao. + Transistor do châu âu sản xuất (trừ nga). Bắt đầu bằng chữ cái. Chữ thứ nhất cho biết chất liệu chế tạo Transistor. A: Ge B: Si Chữ thứ hai cho biết tần số làm việc. C: Tần số thấp. D: Tần số rất thấp. F: Tần số cao. L: Tần số rất cao. S: Chuyển mạch. U: Chuyển mạch công suất. 26 Tiếp theo là nhóm chữ số chỉ thứ tự sản phẩm. VD: AF420: Transistor PNP, Ge, tần số cao. Chú ý: Nếu bắt đầu bằng 3 chữ cái thì chữ cái thứ 3 chỉ có ý nghĩa phân loại. 2.2.2 Sử dụng thang đo ohm để đo linh kiện tích cực a. Diode - Đặt đồng hồ ở thang x 1Ω , đặt hai que đo vào hai đầu Diode, nếu: - Đo chiều thuận que đen vào Anôt, que đỏ vào Katôt => kim lên, đảo chiều đo kim không lên là => Diode tốt - Nếu đo cả hai chiều kim lên = 0Ω => là Diode bị chập. - Nếu đo thuận chiều mà kim không lên => là Diode bị đứt. - Nếu để thang 1KΩ mà đo ngƣợc vào Diode kim vẫn lên một chút là Diode bị dò b. Transistor lưỡng cực Để đông hồ ở thang đo x1 hoặc x10, ta xác định chân B, C, E và kiểm tra transistor nhƣ sau: Bước 1: Xác đinh cực B và loại transistor. Để xác định cực B và loại transistor ta thực hiện 6 phép đo. Trong 6 phép đo chỉ có 2 phép đo cho giá trị điện trỏ cùng nhỏ, còn các phép đo khác kim đều chỉ vô cùng. Trong 2 phép đo cho giá trị điện trở cùng nhỏ có một que đo đƣợc giữ cố định tại một chân. Que giữ cố định là chân B. Nếu que đen ở chân B là transistor loại NPN. Nếu que đỏ ở chân B là transistor loại PNP. Bước 2: Xác định chân C và chân E. Đặt đồng hồ ở thang x100 hoặc x1K. Tiến hành đo hai lần có đổi que đo ở 2 chân còn lại, mỗi lần đo dùng ngón tay thấm ƣớt kích vào cực B. Nếu lần nào thấy kim đồng hồ cho giá trị ohm nhỏ thì ta xác định chân C và chân E nhƣ sau. + Đối với Transistor loại PNP: Que đen là chân C, que đỏ là chân E + Đối với Transistor loại NPN: Que đen là chân E, que đỏ là chân C c. JFET Các bước kiểm tra JFET như sau: 27 Kênh N: Dùng đồng hồ để ở thang x100. + Nối que đen vào cực G, que đỏ vào cực D, sau đó rời que đỏ đến cực S để đo điện trở thuận giữa G và D, G và S. + Nối que đỏ vào cực G, que đen vào cực D, sau đó rời que đen đến cực S để đo điện trở nghịch giữa G và D, G và S. Nếu JFET còn tốt thì khi đo điện trở thuận, kim lên và đo điện trở nghịch kim không lên (R = ). Nếu khi đo điện trở nghịch, kim chỉ giá trị ohm thấp hoặc bằng không thì JFET đã bị rỉ hoặc ngắn mạch. Nếu đo điện trở thuận và điện trở nghịch, kim đều không lên JFET đã bị đứt. Kênh P: Dùng đồng hồ để ở thang x100. + Nối que đỏ vào cực G, que đen vào cực D, sau đó rời que đen đến cực S để đo điện trở thuận giữa G và D, G và S. + Nối que đen vào cực G, que đỏ vào cực D, sau đó rời que đỏ đến cực S để đo điện trở nghịch giữa G và D, G và S. Nếu JFET còn tốt thì khi đo điện trở thuận, kim lên và đo điện trở nghịch kim không lên (R = ). d. MOSFET Do điện trở thuận và điện trở nghịch của MOSFET đều vô cùng lớn nên đối với MOSFET ta dùng đông hồ ở thang cao nhất (Rx10K) để thử các tiếp giáp G - D, G - S. Cả hai lần đo điện trở thuận và nghịch kim đều không lên là tốt. Nếu kim lên thì MOSFET đã bị rỉ hoặc bị nối tắt. Chú ý: Giữa cực D - S của MOSFET công suất thƣờng 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. D G S MOSFET kênh N có Diode đệm S D G MOSFET kênh P có Diode đệm 28 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 lƣợt que đen, đỏ vào G, que còn lại đƣa 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 trƣờng 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 thƣờng 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 trƣờng hợp trên. 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 nhƣ sau. + Đối với SCR kích xung dƣơng(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. 29 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 nhƣ 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 nhƣ sau: 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 đƣợc nối) khi đó đèn LED sáng (tƣơng đƣơng với việc TRIAC dẫn). Ngắt khoá SW, nếu LED vẫn sáng tức là TRIAC còn hoạt động tốt. 30 2.2.3 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: Các bước công việc Nội dung Yêu cầu kỹ thuật Bƣớc 1: Chọn thang đo Chuyển thang đo của đồng hồ VOM về thang x1 hay x10 - Chọn đúng thang đo Bƣớc 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 Bƣớc 3: Kiểm tra chất lƣợng của diode Dựa vào kết quả của hai lần đo, tiến hành xác định chất lƣợng của diode - Xác định chính xác chất lƣợng 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 31 - 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 Bƣớc 1: Chọn thang đo Chuyển thang đo của đồng hồ VOM về thang x1 hay x10 - Chọn đúng thang đo Bƣớc 2: Xác định cực B và loại transistor Thực hiện sáu phép đo giữa hai que đo của đồng hồ với ba chân của transistor, từ đó xác định cực B và loại transistor - Xác định đƣợc cực B - Xác định đƣợc loại transistor Bƣớc 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 ƣớt 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 32 2. Trình tự thực hiện: Các bước công việc Nội dung Yêu cầu kỹ thuật Bƣớc 1: Chọn thang đo Chuyển thang đo của đồng hồ VOM về thang x1 hay x10 - Chọn đúng thang đo Bƣớc 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. Bƣớc 3: Kiểm tra chất lƣợng 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 lƣợng của SCR - Tốc độ kích nhả cực G càng nhanh càng tốt 33 BÀI 2: MẠCH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN Giới thiệu Kỹ thuật điện tử là một lĩnh vực trừu tƣợng và vô hình nên sẽ rất khó khăn đối với ngƣời 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 ngƣời 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 nhƣ bàn là, nồi cơm điện, bếp từ, lò vi sóng, amply, tủ lạnh, máy giặt, máy sấy bát, đầu DVD, bộ lƣu 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 ngƣời thợ có tay nghề cao, những kỹ thuật viên chuyên nghiệp hay là những kỹ sƣ thực hành làm quản lý bộ phận kỹ thuật cho một nhà máy, xí nghiệp. Mục tiêu - Trình bày đƣợc cấu tạo, nguyên lý, đặc tính của các mạch điện tử cơ bản. - Phân biệt ngõ vào và ra tín hiệu trên sơ đồ mạch điện và thực tế theo các tiêu chuẩn mạch điện. - Lắp ráp đúng kỹ thuật các mạch điện tử cơ bản - Kiểm tra chế độ làm việc của mạch điện tử cơ bản theo sơ đồ thiết kế. - Thay thế các mạch hƣ hỏng theo số liệu cho trƣớc. 1. Mạch nguồn một chiều 1.1 Mạch nắn điện một bán kỳ a. Sơ đồ mạch điện b. Nguyên lý hoạt động 34 Giả sử ở bán kỳ dƣơng của điện áp vào, điểm A có cực tính dƣơng (+), điểm B có cực tính âm (-). Diode đƣợc 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 dƣơng (+). Diode D đƣợc phân cực ngƣợc nên không dẫn điện, không cho dòng điện qua tải. Nhƣ vậy ứng với bán kỳ dƣơng 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 nhƣ trong sơ đồ, còn bán kỳ âm diode D không cho dòng điện đi qua. Mạch chỉnh lƣu nửa song cho điện áp rat rung bình thấp và đô gợn sóng (nhiễu xoay chiêu) cao. 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 b 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 35 3 R 1K 01 2.Trình tự thực hiện Các bước công việc Nội dung Yêu cầu kỹ thuật Bƣớc 1: - Chuẩn bị các linh kiện đã chọn - Kiểm tra board cắm - Xác định vị trí đặt linh kiện trên board - Kiểm tra chất lƣợng và xác định cực tính - Đo sự liên kết của board cắm - Xác định vị trí đặt linh kiện, các đƣờng dây nối, đƣờng 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 đƣợc uốn sát vào chân tránh dễ bị đứt ngầm bên trong và không đƣợc vuông góc, vuông góc quá sẽ bị gẫy. - Vị trí đặt linh kiện phải thuận lợi cho quá trình cân chỉnh mạch Bƣớc 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 Bƣớc 3: - Kiểm tra mạch điện - Kiểm tra lại mạch từ sơ đồ lắp ráp sang sơ đồ nguyên lý và ngƣợc lại - Đo kiểm tra an toàn, kiểm tra nguồn cấp Bƣớc 4: - Cấp nguồn đo thông số mạch điện - Cấp nguồn cho mạch điện quan sát hiện tƣợng của mạch ta thấy đèn LED sáng bình thƣờng thì tiến hành đo các thông số mạch điện. - Dùng đồng hồ VOM đo điện áp trƣớc và sau chỉnh lƣu - Dùng máy hiện sóng đo kiểm tra dạng sóng trƣớc và sau chỉnh lƣu. 36 Bƣớc 5: Hiệu chỉnh mạch và các sai hỏng thƣờng xảy ra - Khi chọn diode cần chọn diode có dòng phù hợp với tải: IDmax ≥ 2It: UDmax ≥ 2 căn2UAC. 1.2. Mạch nắn điện hai bán kỳ dùng cầu diode a. Sơ đồ mạch điện b. Nguyên lý hoạt động Giả sử bán kỳ dƣơng ứng với điểm A dƣơng (+), 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 ngƣợc nên không dẫn điện. Ở bán kỳ âm của điện áp vào VIN điểm B dƣơng (+) 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 ngƣợc nên không dẫn điện. Nhƣ 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. 37 c. Lắp ráp mạch chỉnh lưu cầu 1. Chuẩn bị dụng cụ, thiết bị vật liện a. Dụng cụ thiết bị Dụng cụ Thiết b Bo cắm Panh kẹp Kìm uốn Kéo Đồng hồ VOM Máy hiện sóng b. 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 Bƣớc 1: - Chuẩn bị các linh kiện đã chọn - Kiểm tra board cắm - Xác định vị trí đặt linh kiện trên board - Kiểm tra chất lƣợng và xác định cực tính - Đo sự liên kết của board cắm - Xác định vị trí đặt linh kiện, các đƣờng dây nối, - Xác định đúng chân linh kiện - Chân linh kiện không đƣợc uốn sát vào chân tránh dễ bị đứt ngầm bên trong và không đƣợc vuông góc, 38 đƣờng cấp nguồn - Uốn chân linh kiện cho phù hợp với vị trí cắm trên board vuông góc quá sẽ bị gẫy. - Vị trí đặt linh kiện phải thuận lợi cho quá trình cân chỉnh mạch Bƣớc 2: - Lắp ráp linh kiện trên board - Cắm lần lƣợt các diode từ D1-D4 - 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 Bƣớc 3: - Kiểm tra mạch điện - Kiểm tra lại mạch từ sơ đồ lắp ráp sang sơ đồ nguyên lý và ngƣợc lại - Đo kiểm tra an toàn, kiểm tra nguồn cấp Bƣớc 4: - Cấp nguồn đo thong số mạch điện - Cấp nguồn cho mạch điện quan sát hiện tƣợng của mạch ta thấy đèn LED sang bình thƣờng thì tiến hành đo các thong số mạch điện. - Dùng đồng hồ VOM đo điện áp trƣớc và sau chỉnh lƣu - Dùng máy hiện sóng đo kiểm tra dạng sóng trƣớc và sau chỉnh lƣu. Bƣớc 5: Hiệu chỉnh mạch và các sai hỏng thƣờng 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 đƣợc một nửa chu kỳ + Mạch cầu nóng do chạm 1.3. Mạch ổn áp dùng mạch tổ hợp (IC) Hiện nay do công nghệ chế tạo linh kiện bán dẫn phát triển, các nhà sản xuất đã chế tạo một số IC ổn áp rất tiện dụng trong thực tế, chúng có kích thƣớc nhỏ gọn, điện áp ra ổn định với rất nhiều mức ra khác nhau. Các IC ổn áp đƣợc dùng phổ biến hiện nay là các IC thuộc dòng họ 78XX, 79XX 39 1.3.1. Mạch ổn áp họ 78XX IC ổn áp họ 78XX là IC ổn áp nguồn dƣơng, 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 lƣu 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. 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 40 1.3.2. Mạch ổn áp họ 79XX IC họ 79XX có ký hiệu quy ƣớc 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. 1.3.3. Mạch ổn áp dùng IC điều chỉnh a. Bộ điều chỉnh điện áp dương LM317 LM317 đƣợc coi là một linh kiện chuyển đổi khá tiện dụng, dùng để chuyển đổi điện áp dƣơng từ +1,25V đến +37V và có khả năng cung cấp dòng quá 1,5A Hình dạng xác định chân ngoài thực tế. Trong đó: ADJ: Là chân điều khiển V0: Là điện áp đầu ra Vi: Là điện áp đầu vào * Thông số của LM317 - Điện áp đàu vào Vi = 40V - Nhiệt độ vận hành t = 0 ÷ 1250. - Công suất tiêu thụ lớn nhất 20W - Dòng điện dầu ra lớn nhất Imax = 1,5A 41 * Sơ đồ nguyên lý Với sơ đồ trên ta có thể điều chỉnh điện áp đầu ra bằng điện trở R1 và R2 đƣợc nối nhƣ hình vẽ. Dòng điện qua chân điều chỉnh phải nhỏ hơn 100µA Điện áp đầu ra đƣợc tính xấp xỉ bằng: V0 = 1,25.(1 + R1/R2) Với công thức trên ta chỉ cho R1 là một giá trị nhất định. Một điều quan trọng là dòng điện qua chân điều chỉnh và chân đầu ra phải có một điện áp nhất định tức là giữa hai điện trở R1 và R2 điện áp luôn bằng 1,25V (hằng số này không thay đổi). Chú ý: Điện áp đầu ra luôn nhỏ hơn điện áp vào là 5V. * Ứng dụng của LM317 LM317 dùng để tạo ra dải điện áp từ 1,25V đến 37V. Có thể làm điều chỉnh hay cố định điện áp đầu ra để sạc ắc quy 12V hay 6V. 42 b. Điều chỉnh điện áp âm LM337 Tƣơng tự nhƣ cách tính của LM317 nhƣng điện áp đầu vào là -40V. Điện áp giữa chân điều khiển và chân ra là -1,25V. Điện áp đầu ra có dải là -1,25V đến -37V. 1.3.4 Bài tập 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 Dụng cụ Thiết b Bo cắm Panh kẹp Kìm uốn Kéo Đồng hồ VOM Máy hiện sóng 43 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 Bƣớc 1: - Chuẩn bị các linh kiện đã chọn - Kiểm tra board cắm - Xác định vị trí đặt linh kiện trên board - Kiểm tra chất lƣợng và xác định cực tính - Đo sự liên kết của board cắm - Xác định vị trí đặt linh kiện, các đƣờng dây nối, đƣờng 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 đƣợc uốn sát vào chân tránh dễ bị đứt ngầm bên trong và không đƣợc vuông góc, vuông góc quá sẽ bị gẫy. - Vị trí đặt linh kiện phải thuận lợi cho quá trình cân chỉnh mạch Bƣớc 2: - Lắp ráp linh kiện trên board Lắp theo trình tự - Lắp các diode D1-D4. - Lắp IC ổn áp 7809 - 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 Bƣớc 3: - Kiểm tra mạch điện - Kiểm tra lại mạch từ sơ đồ lắp ráp sang sơ đồ nguyên lý và ngƣợc lại 44 - Đo kiểm tra an toàn, kiểm tra nguồn cấp Bƣớc 4: - Cấp nguồn đo thông số mạch điện - Cấp nguồn cho mạch điện quan sát hiện tƣợng của mạch ta thấy đèn LED sang bình thƣờng ta tiến hành đo thông số kỹ thuật. - Đo điện áp trƣớc ổn áp - Đo điện áp sau ổn áp Bƣớc 5: Hiệu chỉnh mạch và các sai hỏng thƣờng xảy ra - Kích thƣớc 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 nhƣng 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 ngƣợc. Bài 2:. Lắp ráp mạch ổn áp nguồn dương có điều chỉnh điện áp ra dùng IC LM317 1. Chuẩn bị dụng cụ, thiết bị vật liện a. Dụng cụ thiết bị 45 Dụng cụ Thiết b 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 LM317 01 4 R 1K 01 5 LED 01 6 VR 10K 01 7 R 270 01 2. Trình tự thực hiện Các bước công việc Nội dung Yêu cầu kỹ thuật Bƣớc 1: - Chuẩn bị các linh kiện đã chọn - Kiểm tra board cắm - Xác định vị trí đặt linh kiện trên board - Kiểm tra chất lƣợng và xác định cực tính - Đo sự liên kết của board cắm - Xác định vị trí đặt linh kiện, các đƣờng dây nối, đƣờng 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 đƣợc uốn sát vào chân tránh dễ bị đứt ngầm bên trong và không đƣợc vuông góc, vuông góc quá sẽ bị gẫy. - Vị trí đặt linh kiện phải thuận lợi cho quá trình cân chỉnh mạch Bƣớc 2: Lắp theo trình tự - Mỗi linh kiện một chấu 46 - Lắp ráp linh kiện trên board - Lắp các diode D1-D4. - Lắp IC ổn áp LM317 - Lắp triết áp VR trục điều chỉnh phải quay ra ngoái - Lắp các linh kiện phụ trợ C1, C2. R1. - Cắm dây liên kết mạch - Cắm dây cấp nguồn - Nối tải R, LED cắm - Các linh kiện cắm đúng vị trí đã xác định, tiếp xúc tốt, tạo dáng đẹp - Các dây nối không chồng chéo nhau Bƣớc 3: - Kiểm tra mạch điện - Kiểm tra lại mạch từ sơ đồ lắp ráp sang sơ đồ nguyên lý và ngƣợc lại - Đo kiểm tra an toàn, kiểm tra nguồn cấp Bƣớc 4: - Cấp nguồn đo thông số mạch điện - Cấp nguồn cho mạch điện quan sát hiện tƣợng của mạch ta thấy đèn LED sang bình thƣờng ta tiến hành đo thông số kỹ thuật. - Đo điện áp trƣớc ổn áp - Đo điện áp sau ổn áp - Đo dải điện áp ổn áp đƣợc Bƣớc 5: Hiệu chỉnh mạch và các sai hỏng thƣờng xảy ra - 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 ngƣợc. 47 2. Mạch dao động dùng vi mạch 555 2.1. Giới thiệu vi mạch 555 IC NE555 gồm có 8 chân: - Chân số 1 (GND): Cho nối mass để lấy dòng cấp cho IC - Chân số 2 (TRIGGER): Ngõ vào của một tầng so áp. Mạch so áp dùng các transistor PNP. Mức áp chuẩn là 2VCC/3 - Chân số 3 (OUTPUT): Ngõ ra, trạng thái ngõ ra chỉ xác định theo mức volt cao (gần bằng mức áp chân 8) và thấp (gần bằng mức áp chân 1) - Chân số 4 (RESET): Chân đặt lại các trạng thái của mạch IC - Chân số 5 (CONTROL VOLTAGE): Điện áp vào điều khiển - Chân số 6 (THRESHOLD): Điện áp ngƣỡng - Chân số 7 (DISCHARGE): Chân phóng điện, xả điện - Chân số 8 (VCC): Cấp nguồn cho IC hoạt động, nguồn cấp cho IC 555 thƣờng từ 4V đến 16V 2.2. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của IC 555 a. Cấu tạo 48 b. Nguyên lý hoạt động Khi đƣợc cấp nguồn Vcc, do chân 2 đƣợc nối với nguồn Vcc qua R1 và chân 6 giữ thềm mắc vào chân 7 phục hồi, nên lúc này điện áp tại chân 6 và 7 bằng nhau và bằng 0, mạch giữ nguyên trạng thái nên không tạo đƣợc dao động, xung ngõ ra chân 3 không xuất hiện. Khi có một xung âm đƣợc kích thích vào chân 2 (hoặc chân 2 đƣợc nối với vỏ máy trong thời gian ngắn) lúc này điện áp phân cực tại chân 2 giảm thấp xuống dƣới mức 2/3Vcc nên điện áp tại chân 7 tăng, tụ C1 đƣợc nạp điện qua điện trở R1, ngõ ra chân 3 lên mức cao tạo xung ra. Khi điện áp nạp trên tụ tăng dần đến khi đạt giá trị 2/3Vcc mạch đổi trang thái làm việc trở về trạng thái ban đầu chấm dứt xung ra, đồng thời chân 7 cũng đặt xuống mức thấp 0V, tụ C1 xả điện qua chân 7 xuống GND, mạch trở về trạng thái ban đầu chờ xung âm kế tiếp kích mở.  Mạch điện căn bản 49 ngo ra .IC +V Gnd1 Trg2 Out3 Rst4 Ctl5 Thr6 Dis7 Vcc8 555 + C1 + C2 R1 R2 3. Khuếch đại thuật toán 3.1.Khuếch đại không đảo a. Nguyên lý hoạt động Hình 2.6. Mạch khuếch đại không đảo Điện áp cần khuếch đại đƣợc đƣa vào ngõ vào không đảo E+ và điện áp hồi tiếp là một phần của điện áp ra đƣợc đƣa vào ngõ vào đảo E-.Giống nhƣ trong trƣờng hợp khuếch đại đảo , khuếch đại thuật toán đƣợc xem nhƣlà lý tƣởng, phƣơng trình điện áp ở ngõ vào và ngõ ra của mạch đƣợc viết nhƣ sau: UE = UD + U1 UA = U2 + U1 Vì UD = 0 V nên các phƣơng trình trên trở thành UE = U1 UA = U2 + U1 Suy ra hệ số khuếch đại V 50 Vì dòng điện ngõ vào của khuếch đại thuật toán xem nhƣ bằng 0 nên dòng qua R1và R2 bằng nhau, ta có: Nhận xét: Hệ số khuếch đại dƣơng và luôn lớn hơn 1. Do đó, tín hiệu vào và ra đồng pha nhau và giá trị của V chỉ phụ thuộc vào hai điện trở R1 và R2 Ƣu điểm của mạch khuếch đại không đảo là điện trở ngõ vào của mạch rất cao nên thƣờng đƣợc gọi tên là mạch khuếch đại đo lƣờng. Hình 2.7. Ký hiệu mạch khuếch đại không đảo Ví dụ: Cho mạch khuếch đại không đảo có sơ đồ ở hình 2.10 với các điện trở R1 = 10 KΩ và R2 = 200 KΩ. Tìm hệ số khuếch đại V và điện áp ra khi UE = 100 mV. Gải Nhƣ đã nói ở trên, đặc điểm của mạch là điện trở ngõ vào rất lớn. Tuy nhiên, trong trƣờng hợp mạch khuếch đại đảo nếu chọn các giá trị của R1 và R2 một cách thích hợp có thể làm cho hệ số khuếch đại nhỏ hơn 1, có nghĩa là điện áp ra sẽ nhỏ hơn điện áp vào. Bảng sau đây trình bày một số đặc tính quan trọng nhất của mạch khuếch đại không đảo dùng khuếch đại thuật toán 51 b. Thực hành lắp mạch khuếch đại không đảo Bƣớc 1: Ráp mạch điện theo sơ đồ hình 2.8 Hình 2.8 Mô hình thí nghiệm mạch khuếch đại không đảo Dùng VOM đo điện áp vào UE, điện áp ra UA tại các giá trị điện trở hồi tiếp RR khác nhau và ghi lại Hình 2.9 3.2 Mạch khuếch đại đảo a. Nguyên lý hoạt động 52 Hình 2.1. Mạch khuếch đại đảo Hệ số khuếch đại điện áp V của mạch đƣợc tính với điều kiện khuếch đại thuật toán là lý tƣởng có nghĩa là Vo = ∞ và re = ∞. Xét tại ngõ vào của mạch: UA = UD – U2 mà: UD = 0 V do đó: UA = - U2 Từ đó tính đƣợc hệ số khuếch đại của mạch Vì re = ∞ nên dòng qua R1 bằng dòng qua R2. Suy ra: Từ công thức trên cho thấy hệ số khuếch đại của mạch khuếch đai đảo chỉ phụ thuộc vào các linh kiện ngoài đó là hai điện trở R1 và R2 và dấu trừ chứng tỏ điện áp ra và điện áp vào ngƣợc pha nhau. VD: cho mạch khuếch đại đảo với UE = 100 mV, UA = - 2 V và R1 = 10 KΩ. Tìm hệ số khuếch đại V và giá trị của R2 ? Giải : Hình 2.2 Trình bày ký hiệu điện của mạch khuếch đại đảo nói trên. Bảng 1 tóm tắt các thông số quan trọng nhất của mạch khuếch đại đảo dùng khuếch đại thuật toán. 53 Hình 2.2: Ký hiệu của mạch khuếch đại đảo Bảng 1: Tóm tắt các thông số của mạch khuếch đại đảo Do cấu tạo của khuếch đại thuật toán gồm nhiều mạch khuếch đại liên lạc trực tiếp với nhau nên khuếch đại thuật toán có khả năng khuếch đại một chiều có nghĩa là giới hạn tần số thấp fmin = 0 Hz và giới hạn tần số cao fmax chỉ vào khoảng 1KHz. Hình 2.4 mô tả đáp ứng tần số của một mạch khuếch đại thuật toán. Hình 2.3: Đáp ứng tần số của opamp Từ hình 2.3 cho thấy sự phụ thuộc của hệ số khuếch đại V theo tần số của điện áp vào, trong hầu hết các ứng dụng khuếch đại thuật toán luôn làm việc ở chế độ có hồi tiếp âm ở mạch ngoài. Vì vậy hệ số khuếch đại sẽ giảm xuống và giới hạn tần số cao tăng lên cũng có nghĩa là dải thông của mạch trở nên rộng hơn, nhƣ trong hình 2.3 cho thấy tại hệ số khuếch đại V = 10 dải thông b2 = 1 MHz Đối với mỗi loại khuếch đại thuật toán 54 đều có một giá trị fT tƣơng ứng, giống nhƣ transistor giữa hệ số khuếch đại , giới hạn tần số cao và tần số cắt fT có quan hệ với nhau theo biểu thức. V . fmax = fT = hằng số Vì fT không thay đổi nên khi tăng cao fmax thì phải giảm hệ số khuếch đại V Trên thực tế, đƣờng đặc tính của Vo không tuyến tính nhƣ ở hình 2.4 mà luôn tồn tại một sai lệch nhất định, sai lệch này sẽ đƣợc giảm nhỏ bằng các mạch bù tần số ráp thêm bên ngoài thƣờng là một điện dung hoặc một mạch RC, giá trị của các phần tử RC này đƣợc cho trong sổ tay của nhà sản xuất. b. Thực hành mạch khuếch đại đảo Biểu diển quan hệ giữa điện áp ra với điện áp vào bằng đồ thị và khảo sát điện áp ra của mạch khi thay đổi tải Hình 2.5. Mạch thí nghiệm dùng khuếch đại đảo Bƣớc 1: Ráp mạch điện theo sơ đồ hình 2.5. Dùng VOM đo và ghi lại giá trị điện áp ra UA khi với các điện trở hồi tiếp RR và điện áp vào UE khác nhau vào bảng 2.1 55 BÀI 3: KỸ THUẬT HÀN Giới thiệu: Trong cơ khí, kỹ thuật hàn đóng vai trò cực kỳ quan trọng, giúp đánh giá đƣợc chất lƣợng đào tạo nguồn nhân lực. Trong ngành điện tử việc thành thạo các kỹ thuật hàn linh kiện điện tử cũng nhƣ việc trang bị kiến thức tƣơng đối hoàn thiện về linh kiện điện tử sẽ giúp cho sinh viên khỏi bỡ ngỡ khi ra trƣờng đi làm. Mục tiêu: - Sử dụng đƣợc 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 đƣợc 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 thƣờng gặp trong thị trƣờng Việt Nam ở dạng sợi ruột đặc (cuộn trong lõi hình trụ), đƣờng kính sợi chì hàn khoảng 1mm. Sợi chì hàn này đã đƣợc bọc một lớp nhựa thông ở mặt ngoài (đối với một số chì hàn của nƣớc ngoài, thì lớp nhựa thông này thƣờng 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. 56 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, thƣờng 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 đƣợc 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 đƣợc dễ dàng hơn. Ngoài ra việc phủ một lớp nhựa thông trên mạch in còn tăng tính thẩm mỹ cho mạch in. 57 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 trƣờng 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 đƣa vào mối hàn, tránh đƣa 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 đƣợc 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 ngƣời sử dụng cũng nhƣ 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. 58 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 ngƣời giữ linh kiện ngƣời 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 thƣờng là 40W. Sử dụng mỏ hàn với công xuất lớn hơn thì có thể phát sinh các vấn đề sau: - Nhiệt lƣợng quá lớn từ mỏ hàn khi tiếp xúc với linh kiện có thể làm hỏng linh kiện. - Nhiệt lƣợng quá lớn gây tình trạng oxy hóa bề mặt các dây dẫn bằng đồng ngay lúc hàn, và mối hàn lúc này sẽ khó hàn hơn. Ngoài ra nhiệt lƣợng lớn cũng có thể làm cháy nhựa thông (dùng kèm khi hàn) và bám thành lớp đen tại mối hàn, làm giảm độ 59 bóng và tính thẩm mỹ của mối hàn. - Nhiệt lƣợng quá lớn đòi hỏi ngƣời sử dụng phải khéo léo để truyền nhiệt thật nhanh và đủ vào nơi hàn. - Nhiệt lƣợng 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 nhƣ ngƣời dùng. 1 . 3 . Các dụng cụ khác: Ngoài các dụng cụ thông thƣờng đã đƣợc 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. Kỹ thuật hàn 2.1. Kỹ thuật hàn nối, ghép  Phƣơng pháp hàn trên dây đồng Để hàn đƣợc hai dây đồng dính đƣợc vào với nhau thì cũng là một nghệ thuật. Cái này nó cũng gần giống nhƣ với sắt. - Dùng dao hay giấy nhám đánh sạch lớp oxyt hay lớp men bọc quanh dây (nếu dùng dây đồng tráng men ê may). Dây đƣợc xem là sạch khi ửng màu đồng (màu hồng nhạt), bóng đều quanh vị trí vừa đƣợc làm sạch. Điều quan trọng cần chú ý, sau khi làm sạch ta phải thực hiện việc xi chì ngay, vì nếu để lâu, lớp oxyt sẽ phát sinh lại. Tuy nhiên, trên các vị trí vừa làm sạch lớp oxyt, nếu ta dùng mỏ hàn có công suất quá lớn (phát sinh nhiều nhiệt lƣợng) để hàn cũng phát sinh lại lớp oxyt tại điểm hàn do sự quá nhiệt. - Muốn xi chì, đầu tiên phải làm nóng dây dẫn cần xi, ta đặt đầu mỏ hàn bên dƣới dây cần xi để truyền nhiệt (dây dẫn và đầu mỏ hàn đặt vuông góc). Khi truyền nhiệt, quan sát 60 màu hồng của dây, màu hồng sẽ sẫm dần khi nhiệt độ gia tăng, trong khi quan sát ta đƣa chì hàn (có bọc nhựa thông) tiếp xúc lên dây dẫn, chì hàn đặt khác phía với đầu mỏ hàn. - Khi điểm cần xi đủ nhiệt, chì hàn sẽ chảy ra và bọc quanh dây tại điểm cần xi, chì loang từ mặt trên xuống phía dƣới (đi về phía nguồn nhiệt, tức đầu mỏ hàn). Nhờ thao tác này, nhựa thông có sẵn trong chì tan trƣớc tẩy sạch điểm xi, tránh oxyt hóa, đồng thời chì nóng chảy sau dễ bám lên dây. Tuy nhiên, nếu đƣa quá nhiều chì vào điểm xi (quá mức yêu cầu), lớp xi quá dày hoặc bị bám màu nâu do nhựa thông chảy ra và cháy trên điểm xi. - Dây đồng luôn phải tiếp xúc với đầu mỏ hàn và thực hiện liên tục theo nguyên tắc tiến hai bƣớc lùi một bƣớc và xoay tròn dây đồng, mỗi bƣớc khoảng 2mm. Điều quan trọng cần nhớ (khi thực hiện lần lƣợt các điểm xi kế tiếp nhau), tại khớp tiếp giáp giữa hai khoảng xi phải thực hiện sao cho không có sự tích tụ chì thành lớp dày trên đó. Chú ý: trong quá trình xi chì, ta tránh các động tác sau: - Dùng đầu mỏ hàn kéo rê chì trên dây cần xi, vì sẽ làm cho lớp chì không bám hoàn toàn trên dây dẫn, đồng thời lớp chì bị đánh sọc theo đƣờng kéo rê đầu mỏ hàn. Một nhƣợc điểm nữa của động tác này là chì xi không bóng mà ngả màu xám do thiếu nhiệt và nhựa thông. - Đặt dây cần xi lên miếng nhựa thông, rồi dùng đầu mỏ hàn đặt tiếp xúc lên dây (làm nóng chảy nhựa thông và nóng dây), sau đó đƣa chì hàn lên đầu mỏ hàn làm chảy chì và bám vào dây. Với động tác này, ta tránh đƣợc sự oxyt hóa bề mặt dây dẫn trong quá trình xi chì, dễ làm chì bám lên dây, tuy nhiên, do lƣợng nhựa thông chảy quá nhiều sẽ bám lên bề mặt dây sau khi xi làm dây không bóng và nhựa thông cháy dễ bám thành một lớp đen trên bề mặt xi chì của dây. Hình 1.6 xi chì lên dây đồng trƣớc khi hàn 2.1.1. Hàn nối hai đầu dây dẫn (xem hình 1.7) Phƣơng pháp hàn này còn gọi là mối hàn ghép đỉnh. Ta dùng phƣơng pháp này khi 61 muốn tạo các đoạn dây dẫn hình đa giác hoặc có thể nối dài hai dây dẫn ngắn. Tuy nhiên, mối hàn này khó thực hiện và có độ bền cơ kém hơn các kiểu khác. Hình 1.7:. Mối ghép nối 2.1.2. Mối hàn ghép song song (xem hình 1.8) Thƣờng dùng để nối hai dây dẫn với nhau. Khoảng cách giao nhau thƣờng đƣợc chọn tuỳ theo yêu cầu. Trong quá trình thực tập nên chọn khoảng cách giao nhau ngắn nhất là 5mm rồi tăng dần theo trình độ. Hình 1.8: Mối ghép song song 2.1.3. Mối hàn ghép vuông góc Mối hàn đạt yêu cầu phải tạo chì bám xung quanh điểm đặt hai dây dẫn vuông góc. 62 Hình 1.9: Mối ghép vuông góc 2.2. Kỹ thuật hàn xuyên lỗ 2.2.1 Các bước thực hiện hàn xuyên lỗ: - Bước 1: Làm sạch bản mạch trƣớc khi hàn linh kiện. + Trƣớc 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 chƣa đƣợc 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 tƣơng tự. - Bước 2: Vệ sinh đầu mỏ hàn trƣớc khi hàn. + Chùi sạch đầu mỏ hàn bằng Cleaning Wire (giống nhƣ miếng chùi nồi) mỗi lần trƣớc khi hàn xem hình 1.10. 63 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 trƣớc 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 trƣờng 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 thƣờng 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 trƣớc 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 ngƣời chỉ chú tâm nung nóng điểm hàn trên bản mạch 64 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 nhƣng không có sự tiếp xúc về mặt điện hay đôi khi nếu có thì độ bền vật lý của mối hàn cũng không cao. 2.2.2 Loại bỏ mối hàn Hàn nhầm, hỏng là chuyện bình thƣờng trong lúc làm mạch. Việc loại bỏ mối hàn cũng khá đơn giản. Sau đây là cách loại bỏ mối hàn thông thƣờng. - 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 đƣợc ƣa 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. 2.2.3 Thực hành Sử dụng dây đồng 1mm để hàn mắc lƣới 10x10 cm (kích cỡ mỗi mắc lƣới là 1x1 cm) (hình 1.12). 65 - Hình 1.12 2.3. Kỹ thuật hàn công nghệ cao 2.3.1. Những dụng cụ cần thiết  Dụng cụ yêu cầu - Mỏ hàn. - Chì hàn. - Nhựa thông. - Panh gắp linh kiện. - Board mạch SMD 66 Hình 1.13 board mạch SMD - Các linh kiện SMD 2.3.2. Hàn điện trở dán, tụ dán  Thực hiện - Bước 1: Xi chì hàn lên một điểm hàn trên mạch (hình 1.14). Chú ý không xi chì hàn lên nhiều điểm hàn. Làm nhƣ vậy tránh việc nhiều chì hàn dễ đội linh kiện lên gây mất thấm mỹ. Hình 1.14 xi chì lên 1 đầu linh kiện - Bước 2: Dùng panh gắp linh kiện đặt vào điểm cần hàn. Chú ý phải đặt đúng vào vị trí. Một tay dùng panh ấn nhẹ lên linh kiện để giữ cho linh kiện ở đúng vị trí không xê dịch. 67 - Bước 3: Dùng mỏ hàn hàn điểm đầu đã đƣợc xi chì hàn trƣớc đó để cố định linh kiện. Sau đó hàn tiếp đầu còn lại (hình 1.15). Hình 1.15 linh kiện được cố định 1 đầu 3. Phương pháp xử lý mạch sau hàn 3.1. Yêu cầu về mạch, linh kiện sau hàn Mạch in sau khi hoàn thiện phải đạt đƣợc một số yêu cầu sau: - Mach in nhìn bằng mắt thƣờng phải đẹp, linh kiện bố trí hợp lý, đơn giản. - Linh kiện trong mạch phải đƣợc thay thế dễ dàng khi bị hỏng. - Mạch hoạt động phải ổn định. - Mối hàn phải bền, đẹp, không bị dính sang mối hàn khác. 3.2. Phương pháp xử lý mạch sau hàn Sau khi làm xong tất cả các bƣớc 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. - Kiểm tra đƣờng in nguồn điện trên mạch. - Kiểm tra linh kiện của mạch in đã đƣợc hàn. - Kiểm tra và test hoạt động của mạch. Hoàn thiện mạch và đƣa vào hoạt động. Bài tập: Câu 1: Hãy nêu phương pháp hàn và tháo hàn? G i ý: 68  Các phương pháp hàn (Phƣơng pháp hàn trên dây đồng): - Kỹ thuật hàn nối, ghép.  Hàn nối hai đầu dây dẫn.  Mối hàn ghép song song.  Mối hàn ghép vuông góc. - Hàn mạch in  Kỹ thuật hàn xuyên lỗ: bao gồm 6 bƣớc. - Kỹ thuật hàn IC dán:  Hàn điện trở dán, tụ dán gồm 3 bƣớc.  Hàn IC dán gồm 5 bƣớc.  Các cách tháo hàn: hàn nhầm, hỏng là chuyện bình thƣờng trong lúc làm mạch. Việc loại bỏ mối hàn cũng khá đơn giản. Sau đây là cách loại bỏ mối hàn thông thƣờng. - 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 đƣợc ƣa chuộng vì hút không sạch mối hàn. - Cách 2: Dùng ống hút chì . Hình 1.21 ống hút chì Câu 2: Hãy nêu phương pháp xử lý mạch sau hàn 69 G i ý: Phương pháp xử lý mạch sau hàn Sau khi làm xong tất cả các bƣớc 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. - Kiểm tra đƣờng in nguồn điện trên mạch. - Kiểm tra linh kiện của mạch in đã đƣợc hàn. - Kiểm tra và test hoạt động của mạch. Hoàn thiện mạch và đƣa vào hoạt động 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sổ tay linh kiện điện tử cho ngƣời thiết kế mạch (R. H.WARRING - ngƣời dịch KS. Đoàn Thanh Huệ - nhà xuất bản Thống kê) [2] Giáo trình linh kiện điện tử và ứng dụng (TS Nguyễn Viết Nguyên - Nhà xuất bản Giáo dục) [3] Kỹ thuật mạch điện tử (Phạm Xuân Khánh, Bồ Quốc Bảo, Nguyễn Viết Tuyến, Nguyễn Thị Phƣớc Vân - Nhà xuất bản Giáo dục) [4] Kĩ thuật điện tử - Đỗ xuân Thụ NXB Giáo dục, Hà Nội, 2005 (Đỗ xuân Thụ - NXB Giáo dục) [5] Sổ tay tra cứu các tranzito Nhật Bản (Nguyễn Kim Giao, Lê Xuân Thế)