Thiết Kế Một Mạch Dao động Tạo Xung Vuông Với Tần Số Theo Yêu Cầu ...

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.docx) (13 trang)

Trang chủ

Luận Văn - Báo Cáo

Kinh tế - Quản lý

thiết kế một mạch dao động tạo xung vuông với tần số theo yêu cầu sử dụng ic555

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (378.78 KB, 13 trang )

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIVIỆN ĐIỆN------o0o------ĐỒ ÁN HỌC PHẦN:ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ - EE2110ĐỀ TÀI:THIẾT KẾ MỘT MẠCH DAO ĐỘNG TẠO XUNG VUÔNGVỚI TẦN SỐ THEO YÊU CẦU SỬ DỤNG IC555GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: GV. NGUYỄN CẢNH QUANGHà Nội, tháng 6/2019MỤC LỤCLỜI MỞ ĐẦU………………………………………………PHẦN 1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI…………………………………1.1 Giới thiệu về mạch dao động tạo xung vuông………………1.2 Lý do chọn đề tài……………………………………………PHẦN 22.12.22.3TRANG3444ĐỐI TƯỢNG ĐIỀU KHIỂN – IC 555……………………Giới thiệu IC 555……………………………………………Cấu trúc bên trong IC 555…………………………………..Sự dao động………………………………………………….5567PHẦN 3 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG……………………………3.1 Sơ đồ mạch điện tổng quát…………………………………..3.2 Cơ sở lý thuyết……………………………………………….999PHẦN 44.14.24.3THIẾT KẾ MẠCH…………………………………………Các phương pháp thiết kế mạch……………………………..Số liệu mạch đã thiết kế……………………………………..Mô hình mạch đã được thực hiện…………………………..11111212PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN…………………5.1 Kết luận………………………………………………………5.2 Hướng phát triển……………………………………………..1313132LỜI MỞ ĐẦUTrong đời sống, con người thường trao đổi thông tin với nhau (âm thanh,hình ảnh,…). Điều đó rất cần thiết, phụ thuộc vào các hệ thống điện tử. Những tínhiệu được đưa ra được biến đổi thành các đại lượng dòng, áp. Và nó tỉ lệ với lượngtin tức đó. Ví dụ: camera biến đổi hình ảnh thành tín hiệu điện, micro biến đổi âmthanh thành tín hiệu điện. Đó là các tín hiệu liên tục (tương tự) hoặc tín hiệu giánđoạn (xung và số). Các thiết bị điện tử tương tự, điện tử xung được ứng dụng rộngrãi trong nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật hiện đại (rada, điện tử ứng dụng, điềukhiển,…). Từ những tính ứng dụng rất cao trong thực tế, chúng em chọn đề tài:“THIẾT KẾ MỘT MẠCH DAO ĐỘNG TẠO XUNG VUÔNG VỚI TẦN SỐTHEO YÊU CẦU SỬ DỤNG IC555” làm đề tài nghiên cứu.3PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI1.1.MẠCH DAO ĐỘNG TẠO XUNG VUÔNG• Mạch dao động:Mạch dao động là mạch mạch dao động sử dụng các linh kiện để phát ratín hiệu xung dao động cụ thể để điều khiển thiết bị.Có nhiều dạng tín hiệu xung được phát ra từ mạch dao động, như xungsine , xung vuông , xung tam giác…• Mạch dao động tạo xung vuông:Có nhiều cách thiết kế mạch để tạo xung vuông như thiết kế mạch dùngTransistor , thiết kế mạch dùng Opam, …Ở đây,chọn thiết kế mạch dao động tạo xung vuông dùng ICNE555N .Dựa vào sơ đồ khối ta có thể nhận ra rằng để tạo được xung vuông ta chỉ1.2.cần IC 555 và 1 số linh kiện phổ biến như R,C.LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI– IC555 rất phổ biến ,dễ tìm.– Mạch tạo xung dùng IC này rất dễ làm, dễ giải thích ,dễ hiểu nguyên lý làmviệc của nó.4PHẦN 2: ĐỐI TƯỢNG ĐIỀU KHIỂN – IC 5552.1 GIỚI THIỆU IC 555* Chân số 1(GND): cho nối mase để lấy dòng cấp cho IC* Chân số 2(TRIGGER): ngõ vào của 1 tần so áp.mạch so áp dùng các transistorPNP. Mức áp chuẩn là 2*Vcc/3.* Chân số 3(OUTPUT): Ngõ ra .trạng thái ngõ ra chỉ xác định theo mức voltcao(gần bằng mức áp chân 8) và thấp (gần bằng mức áp chân 1)* Chân số 4(RESET): dùng lập định mức trạng thái ra. Khi chân số 4 nối massethì ngõ ra ở mức thấp.* Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC555 theo các mức biến áp ngoài hay dùng các điện trở ngoài cho nối mase.* Chân số 6(THRESHOLD) : là ngõ vào của 1 tầng so áp khác .mạch so sánhdùng các transistor NPN .mức chuẩn là Vcc/3* Chân số 7(DISCHAGER) : có thể xem như 1 khóa điện và chịu điều khiển bỡitầng logic .khi chân 3 ở mức áp thấp thì khóa này đóng lại.ngược lại thì nó mởra.5* Chân số 8 (Vcc): cấp nguồn nuôi Vcc để cấp điện cho IC.Nguồn nuôi cấp choIC 555 trong khoảng từ +5v - +15v và mức tối đa là +182.2 CẤU TRÚC BÊN TRONG IC 555Cấu tạo của IC 555 gồm có :+ Bộ phân áp gồm 3 điện trở R1 = 5KΩ nối từ nguồn dương xuống mass cho rahai điện áp chuẩn là : (2/3)Ucc và (1/3)Ucc .+ A1 và A2 là hai IC KĐTT mắc theo kiểu so sánh có ngưỡng lật được lấy trênbộ phân áp gồm 3R1 là (1/3)Ucc đối với A2 và (2/3)Ucc đối với A1 . Tín hiệu đầu racủa A1 được đưa tới đầu vào R của Trigơ RS (Tín hiệu này phụ thuộc vào tín hiệu sosánh ở chân 6 ). Tín hiệu đầu ra của A2 được đưa tới đầu vào S của Trigơ RS (Tínhiệu này phụ thuộc vào tín hiệu so sánh ở chân 2).+ Trigơ RS là mạch có hai trạng thái cân bằng ổn định. Khi chân set (S) có điệnáp cao thì điện áp này kích đổi trạng thái của Trigơ làm đầu ra Q lên mức cao cònđầu ra Q xuống mức thấp . Khi chân Reset (R) có điện áp cao thì điện áp này kíchđổi trạng thái của Trigơ làm đầu ra Q lên mức cao còn đầu ra Q xuống mức thấp. Khichân Reset (R) và chân set (S) đều có mức điện áp thấp hoặc chuyển từ mức điện ápcao về mức điện áp thấp thì trạng thái đầu ra của Trigơ RS được giữ nguyên . Khi6chân Reset (R) và chân set (S) đều có mức điện áp cao thì trạng thái đầu ra của TrigơRS là không xác định .+ Mạch Ouput là mạch khuyếch đại đầu ra để tăng độ khuyếch đại dòng cấpcho tải. Đây là mạch khuếch đại đảo có đầu vào là chân Q của Trigơ RS , nên khi Qcó mức cao thì đầu ra chân 3 có mức điện áp thấp ( ≈ 0V) ,và ngược lại Q có mứcthấp thì đầu ra chân 3 có mức điện áp cao ( ≈ Ucc) .+ Tranzitor T0 có chân E nối vào điện áp chuẩn khoảng 1,4V , nên khi cực Bnối ra ngoài bởi chân 4 có điện áp cao hơn 1,4V thì T0 khoá và không ảnh hƣởng tớihoạt động của mạch. Khi chân 4 mắc vói một điện trở nhỏ rồi nối mass thì T0 mởbão hoà, làm đầu ra chân 3 có điện áp thấp. Chân 4 gọi là chân Reset , có nghĩa là nóReset IC 555 bất chấp trạng thái ở các đầu vào khác. Khi sử dụng nếu không dùngchức năng Reset thì nối chân 4 lên mức điện áp cao để tránh mạch bị Reset donhiễu . + Tranzitor T có cực C để hở nối ra chân 7 . Do cực B đưuợc phân cực bởimức điện áp ra Q nên khi Q có mức cao thì T mở bão hoà và khi đó cực C của T coinhư được nối mass, lúc đó đầu ra chân 3 cũng có mức điện áp thấp ( ≈ 0V) ,và ngượclại Q có mức thấp T khoá cực C bị hở mạch , lúc đó đầu ra chân 3 có mức điện ápcao ( ≈ Ucc)+ Chân 5 thường đƣợc nối với một tụ có dung lƣợng nhỏ khoảng 0,01 µF , rồinối xuống mass để lọc nhiễu tần số cao có thể làm ảnh hƣởng tới điện áp chuẩn(2/3)Ucc.2.3 SỰ DAO ĐỘNG7Ký hiệu 0 là mức thấp bằng 0V, 1 là mức cao gần bằng VCC. Mạch FF là loại RSFlip-flop.Khi S = thì Q = và = [ 0].Sau đó, khi S = [0] thì Q = và = [0].Khi R = thì = và Q = [0].Tóm lại, khi S = thì Q = và khi R = thì Q = [0] bởi vì = , transisitor mở dẫn, cực Cnối đất. Cho nên điện áp không nạp vào tụ C, điện áp ở chân 6 không vượt quá V2.Do lối ra của Op-amp 2 ở mức 0, FF không reset.Giai đoạn ngõ ra ở mức 1:Khi bấm công tắc khởi động, chân 2 ở mức 0.Vì điện áp ở chân 2 (V-) nhỏ hơn V1(V+), ngõ ra của Op-amp 1 ở mức 1 nên S = ,Q = và = [0]. Ngõ ra của IC ở mức 1.Khi = [0], transistor tắt, tụ C tiếp tục nạp qua R, điện áp trên tụ tăng. Khi nhấn côngtắc lần nữa Op-amp 1 có V- = lớn hơn V+ nên ngõ ra của Op-amp 1 ở mức 0,S = [0], Q và vẫn không đổi. Trong khi điện áp tụ C nhỏ hơn V2, FF vẫn giữ nguyêntrạng thái đó.Giai đoạn ngõ ra ở mức 0:8Khi tụ C nạp tiếp, Op-amp 2 có V+ lớn hơn V- = 2/3 VCC, R = nên Q = [0] và = .Ngõ ra của IC ở mức 0.Vì = , transistor mở dẫn, Op-amp2 có V+ = [0] bé hơn V-, ngõ ra của Op-amp 2 ởmức 0. Vì vậy Q và không đổi giá trị, tụ C xả điện thông qua transistor.Kết quả cuối cùng: Ngõ ra OUT có tín hiệu dao động dạng sóng vuông, có chu kỳổn địnhPHẦN 3: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG3.1 SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN TỔNG QUÁT3.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾTTa có sơ đồ mạch đơn giản để tính thời gian ngưng dẫn khi tụ nạp xả9Ta có:⇒ VB ( s ) =VccV2Vcc − 0,7− I ( s) RB1 = cc −ss 1 s+RCB1 2 Do đó:vB (t ) = Vcc − ( 2Vcc − 0,7 ) evB (t ) = 0,7 ⇒ ( 2Vcc − 0,7 ) eVì:−tRB1C2−tRB 1C2= Vcc − 0,7 2V − 0,7 ⇒ t = RB1C2 .ln  cc Vcc − 0,7 Vcc  0,7V nên t ≈ RB1C2 .ln 2 ≈ 0,639 RB1C2* Thời gian ngưng dẫn T2 (Chứng minh tương tự )Thông thường trong mạch dao động ta có công thức tính thời gian ngưng dẫncủa transistor là : T = RCln2 =0.693 R10Do đó, thời gian ngưng dẫn ở mức áp cao cũng là lúc tụ C nạp dòng qua R1+R2 là:PHẦN 4: THIẾT KẾ MẠCH4.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠCHTần số biến đổi từ 500 Hz – 1000 Hz, có 3 phương án thực hiện:-Thay đổi R1, R2-Thay đổi tụ điện C2-Thay đổi đồng thời cả tụ và điện trởĐể đơn giản thì thay đổi điện trở R2 (dùng biến trở).* Nếu muốn thay đổi độ lớn tần số dao động của mạch thì chỉ cần thay đổi giátrị của R1, R2 hoặc của C.Tuy nhiên Nếu chỉ thay đổi giá trị R1 (hoặc R2) không thôi, thì tần số (F)cũng như độ rộng xung (Duty cycle) sẽ bị thay đổi cùng lúc.+ Muốn thay đổi tần số (giữ nguyên độ rộng xung) thì R1 và R2 phảiđược thay đổi cùng lúc (cùng tăng hoặc cùng giảm một giá trị như nhau)11+ Muốn thay đổi độ rộng xung (giữ nguyên tần số) thì R1 và R2 phảiđược thay đổi cùng lúc nhưng có chiều ngược lại (khi R1 tăng thì R2 phải giảmcùng một giá trị như nhau)* Trong thực tế giá trị của R1 và R2 có thể có sai số, vì thế nên giảm trị số củaR1 (hoặc R2) để cho duty cycle đạt được 50%. Mạch trên dùng thêm diode đểTn=Tx, để đảm bảo có được xung vuông tại chân OUT(3) là đối xứng. Sở dĩ 2con diode này có tác dụng như vậy là vì lúc tụ nạp thì dòng chỉ qua R1 nhớ códiode D2.khi đó thời gian nạp là Tn=t1=0,693.R1.C2 và khi tụ xả cũng vậy, nhờcó D1 mà dòng xả chỉ qua R2 và thời gian xả là Tx=t2=0,693.R2.C2Mà R1=R2(chọn lúc thiết kế) => Tn=Tx .4.2 SỐ LIỆU ĐÃ THIẾT KẾVới tần số 700Hz, chọn C = 100nF , R1 = 10000Ω , khi đó:111f = ==≈ 500 Hz => R2 = 10000ΩT 0,693 ( R1 + 2 R2 ) C 0,693 ( 10000 + 2 R2 ) .100.10−94.3 MÔ HÌNH MẠCH ĐÃ ĐƯỢC THỰC HIỆN12PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN5.1 KẾT LUẬNMạch tạo xung vuông IC555:+ Dễ làm, dễ hiểu+ Linh kiện phổ biến, tiết kiệm+ Có nhiều ứng dụng trong thực tế5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂNMạch tạo xung vuông sử dụng IC555 có ứng dụng rất lớn trong thực tế.Sau đây là một số ứng dụng, hướng phát triển đề tài:+ Mạch tạo tiếng còi hụ (2 nhịp).+ Mạch gõ nhịp định thời.+ Mạch dò tìm sóng điện từ trường.+ Đèn signal (đèn nhấp nháy)13

Tài liệu liên quan

Thiết kế một WebSite “Đăng Ký Kinh Doanh Qua Mạng” cho Sở Kế Hoạnh Và Đầu Tư Bà Rịa – Vũng Tàu
- 80
- 363
- 0
thiết kế một mạch đếm tốc độ động cơ tuabin đơn giản sử dụng vi điều khiển họ 8051.
- 87
- 882
- 2
Thiết kế hệ thống truyền động điện thang máy chở ngời cho tòa nhà 5 tầng dựng PLC
- 74
- 713
- 3
Tài liệu MẠCH DAO ĐỘNG TẠO XUNG VUÔNG VÀ XUNG RĂNG CƯA doc
- 7
- 3
- 63
Tài liệu Mạch dao động tạo xung sử dụng IC 555 ppt
- 10
- 15
- 226
Tài liệu Luận văn: Thiết kế hệ thống truyền động điện thang máy chở người cho tòa nhà 5 tầng dựng PLC potx
- 75
- 862
- 1
thiết kế một mạch giải mã cho led 7 đoạn sử dụng các cổng lôgic
- 61
- 6
- 7
tiểu luận ''''thiết kế một mạch đồng hồ số dùng ic74ls90''''
- 17
- 1
- 5
Đồ án: thiết kế một mạch đồng hồ số dùng IC74LS90 ppsx
- 14
- 898
- 10
Thiết kế một mạch đo nhiệt độ đơn giản luận văn, đồ án, đề tài tốt nghiệp
- 253
- 444
- 0