Những mạch điện cơ bản tạo lên một IC[ rất hay cho ae mới tìm hiểu về dtdd]




1.IC là gì ?

IC là viết tắt của International Circuit nghĩa là Mạch

tổ hợp , trong mỗi một con IC dù nhỏ nhưng cũng chứa dụng rất nhiều
mạch điện khác nhau, các mạch đó lại được cấu tạo lên từ các đèn
Transistor


2.-
CPU có thể chứa đến hàng chục triệu Transistor, các Transistor được tổ
chức thành các mạch Logic mà chúng ta sẽ tìm hiểu sau đây.



3.Các mạch Logic - thành phần cấu tạo nên IC
- Các mạch Logic là thành phần để tạo lên IC vi xử lý và các IC xử lý
tín hiệu số khác trong điện thoại di động cũng như trên các thiết bị số
khác, có nhiều mạch Logic nhưng ở đây chúng tôi chỉ giới thiệu với các
bạn 4 loại mạch Logic chính như sau:

2.1 - Cổng đảo (cổng NOT)

Click this bar to view the full image.

Nếu đưa giá trị 0 qua cổng đảo bạn sẽ nhận được giá trị 1 ở đầu ra
Nếu đưa giá trị 1 qua cổng đảo bạn sẽ nhận được giá trị 0 ở đầu ra

2.2 - Cổng và (cổng AND)

Click this bar to view the full image.

Cổng (AND) có từ 2 tín hiệu vào trở lên, tín hiệu ra nhận được sẽ bằng
tích của các tín hiệu vào, vì vậy tín hiệu ra chỉ bằng giá trị 1 khi
tất cả các tín hiệu vào đều có giá trị là 1, chỉ cần một đầu vào có giá
trị 0 là đầu ra sẽ có giá trị 0

2.3 Cổng hoặc (cổng OR)

Click this bar to view the full image.

Cổng OR có giá trị logic ra bằng tổng các giá trị logic vào, chỉ cần một đầu vào có giá trị bằng 1 thì đầu ra có giá trị bằng 1

2.4 Cổng loại trừ (cổng XOR)

Click this bar to view the full image.

Cổng
loại trừ có đặc điểm, khi nào hai tín hiệu vào khác nhau thì đầu ra có
giá trị 1, khi các đầu vào giống nhau thì đầu ra có giá trị 0



4.IC khuếch đại thuật toán (OP Amply)


- IC khuếch đại thuật toán có cấu tạo khá đơn giản, có 2 đầu vào, một đầu ra, một đường Vcc và một đường Mass
- IC khuếch đại thuật toán được ứng dụng rất nhiều, chỉ cần kết hợp với
R và C là ta đã tạo ra rất nhiều loại mạch cực kỳ thông dụng như: Mạch
khuếch đại, mạch dao động, mạch so sánh, mạch đổi dạng xung răng cưa
thành xung vuông ...

Click this bar to view the full image.

Mạch khuếch đại âm tần sử dụng IC khuếch đại thuật toán
Hệ số khuếch đại của mạch có thể thay đổi được khi ta thay đổi giá trị của 2 điện trở





Mạch tạo dao động sử dụng IC khuếch đại thuật toán
Tần số dao động có thể điều chỉnh được khi ta thay đổi trị số của R và C



5. IC Led_Drive (điều khiển chiếu sáng màn hình) trên điện thoại .




Enlarge this imageReduce this image Click to see fullsize

Click this bar to view the full image.

Hình ảnh thực tế của IC, sơ đồ mạch ứng dụng của IC, sơ đồ khối trong IC




Enlarge this imageReduce this image Click to see fullsize

Click this bar to view the full image.

Các mạch Logic và IC khuếch đại thuật toán trong IC điều khiển mạch chiếu
sáng màn hình, bàn phím máy Nokia 7610



6. IC khuếch đại công suất phát sóng P.A




Enlarge this imageReduce this image Click to see fullsize

Click this bar to view the full image.

Đèn Mosfet :
- Đèn Mofet được cấu tạo nên từ những chất bán dẫn Silium loại N và P, chúng có 3 cực là
D (Drain - cực nền)
S (Source - cực nguồn)
G (Gate - cực cổng)
Có 2 loại đèn Mosfet là Mosfet thuận và Mosfet ngược, trong mạch điện thường sử dụng Mosfet ngược













Đặc điểm của Mosfet :
- Trở kháng giữa chân G đến chân S là vô cực
- Trở kháng giữa chân G đến chân D là vô cực
- Trở kháng giữa chân D đến chân S phụ thuộc vào điện áp chênh lệch giữa G và S

- Khi chân G được cấp điện dương thì Mosfet dẫn điện và đèn sáng.
- Sau khi ngắt điện, do điện tích nạp vào chân G vẫn còn nên Mosfet vẫn tiếp tục dẫn và đèn vẫn sáng
- Khi đóng chân G xuống Mass điện tích ở chân G bằng 0 nên đèn tắt

Click this bar to view the full image.

7.
Ứng dụng của Mosfet :
- Trong điện thoại di động, Mosfet được sử dụng trong IC xạc điện cho
Pin, trong IC khuếch đại công suất phát và trong IC điều khiển chiếu
sáng màn hình, bàn phím.



2 - Những mạch cơ bản có trên điện thoại di động 1.Mạch dao động bằng tinh thể thạch anh.
Dao động tinh thể
là một khái niệm cơ bản và quan trọng ngành linh kiện điện tử nói chung
và công nghệ điện thoại nói riêng. Mọi sự hoạt động của xung nhịp,
bus...trong điện thoại đều liên quan đến dao động tinh thể bởi đây là
các tần số làm việc được sản sinh từ dao động tinh thể.
Những tinh thể được sử dụng nhiều nhất trong dao động tinh thể là tinh thể thạch anh.

Click this bar to view the full image.

Khi thạch anh được cấp một điện áp, nó sẽ tự dao động và tạo ra một tấn số rất chính xác.











2.Mạch dao động bằng điện áp (VCO)
Enlarge this imageReduce this image Click to see fullsize

Click this bar to view the full image.

Bộ dao động VCO (Voltage Control Oscilator) dao động điều khiển bằng điện áp
Trong bộ dao động VCO người ta sử dụng Đi ốt biến dung để tạo dao động,
khi điều chỉnh cho điện áp ngược rơi trên đi ốt thay đổi > giá trị
điện dung thay đổi > dẫn đến tần số dao động thay đổi.

Click this bar to view the full image.

Bộ dao động OSC và dao động VCO trên điện thoại di động



3.Mô tơ Rung

Click this bar to view the full image.

- Một chiếc mô tơ có gắn một miếng sắt lệch tâm, khi quay lực ly tâm
của miếng sắt sẽ làm cho mô tơ rung lên, mô tơ được gắn chặt vào vỏ máy
vì vậy máy sẽ rung lên khi mô tơ quay.
- Để kiểm tra mô tơ rung, bạn có thể dùng một quả pin như trên hoặc dùng đồng hồ vạn năng để thang x1Ω đo vào hai cực cấp điện cho mô tơ, mô tơ sẽ quay và rung tít.

Click this bar to view the full image.

Trên điện thoại, CPU sẽ đưa ra lệnh điều khiển IC-VIBRRA cấp dòng cho mô tơ rung quay khi có cuộc gọi đến



4.Hoạt động của Loa, chuông và Micro

Click this bar to view the full image.

Cấu tạo của loa:
- Loa có một cuộn dây hình trụ đặt giữa hai cực của một nam châm vĩnh
cửu, từ trường của nam châm tương đối mạnh, khi ta cho dòng điện chạy
qua cuộn dây, cuộn dây sẽ tạo ra một từ trường và từ trường của cuộn
dây sẽ bị từ trường của nam châm đẩy làm cho cuộn dây chuyển động, nếu
ta đưa dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn dây thì cuộn dây sẽ chuyển
động quanh vị trí cân bằng. Nếu ta cho dòng điện có tần số 1000Hz chạy
qua cuộn dây thì cuộn dây sẽ dao động với tần số 1000Hz
- Người ta gắn cuộn dây với một chiếc màng cứng ta sẽ được một chiếc
chuông (chuông điện thoại), nếu ta gắn cuộn dây với một chiếc màng bằng
giấy ta sẽ được một chiếc loa, khi màng loa dao động ở tần số cao nó sẽ
phát ra âm thanh
- Micro cũng có cấu tạo giống loa nhưng cuộn dây quấn nhiều vòng hơn,
trở kháng của cuộn dây cao hơn, màng của Micro mỏng hơn để dễ dàng rung
động khi có sóng âm thanh tác động tới, khi có sóng âm thanh, màng
micro rung lên, cuộn dây dao động trong từ trường và tạo ra điện áp cảm
ứng cho ta tín hiệu âm tần.



Chuông của điện thoại, chuông là một chiếc loa màng cứng


Loa và micro của điện thoại di động



Kiểm tra loa :


Để đồng hồ ở thang X1Ω quẹt quẹt que đo vào hai cực của loa, thấy loa kêu sột xoẹt là loa tốt



1 – Mạch tạo dao động
1.1 – Khái niệm về mạch dao động.
Mạch dao động được ứng dụng rất nhiều trong các thiết
bị điện tử, như mạch dao động nội trong khối RF Radio, trong bộ kênh Ti
vi mầu, Mạch dao động tạo xung dòng , xung mành trong Ti vi , tạo
sóng hình sin cho IC Vi xử lý hoạt động v v…

• Mạch dao động hình Sin
  
• Mạch dao động đa hài
  
• Mạch dao động nghẹt
  
• Mạch dao động dùng IC
  

1.2 – Mạch dao động hình Sin
Người ta có thể tạo dao động hình Sin từ các linh kiện L – C hoặc từ thạch anh.
* Mạch dao động hình Sin dùng L – C

• Mach dao động trên có tụ C1 // L1 tạo thành mạch dao
  động L -C Để duy trì sự dao động này thì tín hiệu dao động được đưa vào
  chân B của Transistor, R1 là trở định thiên cho Transistor, R2 là trở
  gánh để lấy ra tín hiệu dao động ra , cuộn dây đấu từ chân
  E Transistor xuống mass có tác dụng lấy hồi tiếp để duy trì dao
  động. Tần số dao động của mạch phụ thuộc vào C1 và L1 theo công thức
  

* Mạch dao động hình sin dùng thạch anh.

• X1 : là thạch anh tạo dao động , tần số dao động được
  ghi trên thân của thach anh, khi thạch anh được cấp điện thì nó
  tự dao động ra sóng hình sin.thạch anh thường có tần số dao động từ vài
  trăm KHz đến vài chục MHz.
  
• Đèn Q1 khuyếch đại tín hiệu dao động từ thạch anh và cuối cùng tín hiệu được lấy ra ở chân C.
  
• R1 vừa là điện trở cấp nguồn cho thạch anh vừa định thiên cho đèn Q1
  
• R2 là trở ghánh tạo ra sụt áp để lấy ra tín hiệu .
  

1.3 – Mạch dao động đa hài.

* Bạn có thể tự lắp sơ đồ trên với các thông số như sau :

• R1 = R4 = 1 KW
  
• R2 = R3 = 100KW
  
• C1 = C2 = 10µF/16V
  
• Q1 = Q2 = đèn C828
  
• Hai đèn Led
  
• Nguồn Vcc là 6V DC
  
• Tổng giá thành lịnh kiện hết khoảng 4.000 VNĐ
  

* Giải thích nguyên lý hoạt động : Khi
cấp nguồn , giả sử đèn Q1 dẫn trước, áp Uc đèn Q1 giảm => thông qua
C1 làm áp Ub đèn Q2 giảm => Q2 tắt => áp Uc đèn Q2 tăng =>
thông qua C2 làm áp Ub đèn Q1 tăng => xác lập trạng thái Q1 dẫn bão
hoà và Q2 tắt , sau khoảng thời gian t , dòng nạp qua R3 vào tụ C1 khi
điện áp này > 0,6V thì đèn Q2 dẫn => áp Uc đèn Q2 giảm => tiếp
tục như vậy cho đến khi Q2 dẫn bão hoà và Q1 tắt, trạng thái lặp đi lặp
lại và tạo thành dao động, chu kỳ dao động phụ thuộc vào C1, C2 và R2,
R3.


2 – Thiết kế mạch dao động bằng IC
IC tạo dao động XX555 ; XX có thể là TA hoặc LA v v …

• Bạn hãy mua một IC họ 555 và tự lắp cho mình một mạch tạo dao động theo sơ đồ nguyên lý như trên.
  
• Vcc cung cấp cho IC có thể sử dụng từ 4,5V đến 15V , đường mạch mầu đỏ là dương nguồn, mạch mầu đen dưới cùng là âm nguồn.
  
• Tụ 103 (10nF) từ chân 5 xuống mass là cố định và bạn có thể bỏ qua ( không lắp cũng được )
  
• Khi thay đổi các điện trở R1, R2 và giá trị tụ C1 bạn
  sẽ thu được dao động có tần số và độ rộng xung theo ý muốn theo công
  thức.
  

T = 0.7 × (R1 + 2R2) × C1 và f = 1.4 (R1 + 2R2) × C1
T = Thời gian của một chu kỳ toàn phần tính bằng (s)
f = Tần số dao động tính bằng (Hz)
R1 = Điện trở tính bằng ohm (W )
R2 = Điện trở tính bằng ohm ( W )
C1 = Tụ điện tính bằng Fara ( W )
T = Tm + Ts
T : chu kỳ toàn phần
Tm = 0,7 x ( R1 + R2 ) x C1 Tm : thời gian điện mức cao
Ts = 0,7 x R2 x C1
Ts : thời gian điện mức thấp

• Từ các công thức trên ta có thể tạo ra một dao động xung vuông có độ rộng Tm và Ts bất kỳ.
  
• Sau khi đã tạo ra xung có Tm và Ts ta có T = Tm + Ts và f = 1/ T
  

* Thí dụ bạn thiết kế mạch tạo xung như hình dưới đây.

Mạch dao động nghẹt bao gồm :

• Biến áp : Gồm cuộn sơ cấp 1-2 và cuộn hồi tiếp 3-4, cuộn thứ cấp 5-6
  
• Transistor Q tham gia dao động và đóng vai trò là đèn công xuất ngắt mở tạo ra dòng điện biến thiên qua cuộn sơ cấp.
  
• Trở định thiên R1 ( là điện trở mồi )
  
• R2, C2 là điện trở và tụ điện hồi tiếp
  

Có hai kiểu mắc hồi tiếp là
hồi tiếp dương và hồi tiếp âm, ta xét cấu tạo và nguyên tắc hoạt động
của từng mạch.



* Mạch dao động nghẹt hồi tiếp âm .

• Mạch hồi tiếp âm có cuộn hồi tiếp 3-4 quấn ngược chiều với cuộn sơ cấp 1-2 , và điện trở mồi R1 có trị số nhỏ khoảng 100KW , mạch thường được sử dụng trong các bộ nguồn công xuất nhỏ khoảng 20W trở xuống
  
• Nguyên tắc hoạt động : Khi cấp nguồn, dòng định
  thiên qua R1 kích cho đèn Q1 dẫn khá mạnh, dòng qua cuộn sơ cấp 1-2
  tăng nhanh tạo ra từ trường biến thiên => cảm ứng sang cuộn hồi
  tiếp, chiều âm của cuộn hồi tiếp được đưa về chân B đèn Q thông qua R2,
  C2 làm điện áp chân B đèn Q giảm < 0V => đèn Q lập tức
  chuyển sang trạng thái ngắt, sau khoảng thời gian t dòng điện qua R1
  nạp vào tụ C2 làm áp chân B đèn Q tăng => đèn Q dẫn lặp lại chu kỳ
  thứ hai => tạo thành dao động .
  
• Mạch dao động nghẹt hồi tiếp âm có ưu điểm là dao động
  nhanh, nhưng có nhược điểm dễ bị xốc điện làm hỏng đèn Q do đó mạch
  thường không sử dụng trong các bộ nguồn công xuất lớn.
  

Mạch dao động nghẹt hồi tiếp dương .

• Mạch dao động nghẹt hồi tiếp dương có cuộn hồi tiếp 3-4 quấn thuận chiều với cuộn sơ cấp 1-2, điện trở mồi R1 có trị số lớn khoảng 470KW
  
• Vì R1 có trị số lớn, lên dòng định thiên qua R1
  ban đầu nhỏ => đèn Q dẫn tăng dần => sinh ra từ trường biến thiên
  cảm ứng lên cuộn hồi tiếp => điện áp hồi tiếp lấy chiều dương hồi
  tiếp qua R2, C2 làm đèn Q dẫn tăng => và tiếp tục cho đến khi
  đèn Q dẫn bão hoà, Khi đèn Q dẫn bão hoà, dòng điện qua cuộn 1-2 không
  đổi => mất điện áp hồi tiếp => áp chân B đèn Q giảm nhanh và đèn
  Q lập tức chuyển sang trạng thái ngắt, chu kỳ thứ hai lặp lại như trạng
  thái ban đầu và tạo thành dao động.
  
• Mạch này có ưu điểm là rất an toàn dao động từ từ không
  bị xốc điện, và được sử dụng trong các mạch nguồn công xuất lớn
  như nguồn Ti vi mầu.
  

* Xem lại lý thuyế về cảm ứng điện từ :

Ở thí nghiệm trên ta thấy rằng
, bóng đèn chỉ loé sáng trong thời điểm công tắc đóng hoặc ngắt , nghĩa
là khi dòng điện chạy qua cuộn sơ cấp biến đổi, trong trường hợp có
dòng điện chạy qua cuộn sơ cấp nhưng không đổi cũng không tạo ra điện áp cảm trên cuộn thứ cấp