Bài 9: Thiết kế mạch điện tử đơn giản
1. Nguyên tắc chung
-
Thiết kế mạch điện tử cần tuân thủ nguyên tắc:
-
Bám sát, đáp ứng yêu cầu thiết kế.
-
Mạch thiết kế đơn giản, tin cậy.
-
Thuận tiện khi lắp đặt, vận hành và sửa chữa.
-
Hoạt đông chính xác.
-
Linh kiện có sẵn trên thị trường
-
2. Các bước thiết kế
Khi thiết kế một mạch điện tử ta cần thực hiện theo 2 bước:
2.1. Thiết kế mạch nguyên lý:
.PNG)
-
Tìm hiểu yêu cầu của mạch thiết kế.
-
Đưa ra một số phương án để thực hiện.
-
Chọn phương án hợp lý nhất.
-
Tính toán chọn các linh kiện hợp lý.
2.2. Thiết kế mạch lắp ráp:
.PNG)
-
Mạch lắp ráp thiết kế phải tuân thủ nguyên tắc:
-
Bố trí các linh kiện trên bảng mạch một cách khoa học và hợp lí.
-
Vẽ các đường dây dẫn điện nối các linh kiện theo đúng sơ đồ nguyên lí.
-
Đảm bảo các dây dẫn không bị chồng chéo và là ngắn nhất.
-
-
Hiện nay người ta có thể thiết kế các mạch điện tử bằng các phần mềm thiết kế nhanh và khoa học ví dụ các phần mềm ProTel, Workbench.
3. Thiết kế mạch nguồn điện một chiều
-
Thiết kế mạch nguồn một chiều với các thông số sau:
-
Điện áp vào: \({U_1} = 220V\)
-
Điện áp tải: \({U_t} = 12V\)
-
Dòng điện tải: \({I_t} = 1A\)
-
Sụt áp trên mỗi điôt là \(1V\)
-
3.1. Lựa chọn sơ đồ thiết kế:
-
Có ba phương án chỉnh lưu là:
-
Chỉnh lưu một nửa chu kỳ chỉ có một điốt nhưng chất lượng điện áp kém nên trong thực tế ít dùng.
-
Chỉnh lưu cả chu kỳ với hai điốt có chất lượng điện áp tốt, nhung biến áp có trung tính ít có sẵn trên thị trường, mặt khác điện áp ngược trên điốt lớn, nên sơ đồ này không thuận tiện khi chế tạo.
-
Chỉnh lưu cầu một pha tuy dùng 4 điốt nhưng chất lượng điện áp ra tốt và nhất là biến áp có sẵn trên thị trường nên sơ đồ này được dùng nhiều hơn trên thực tế.
-
⇒ Do đó ta chọn sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha làm sơ đồ thiết kế.
3.2. Sơ đồ bộ nguồn
-
Sơ đồ bộ nguồn có dạng như hình 9.1
.PNG)
3.3. Tính toán và chọn các linh kiện trong mạch
a) Biến áp:
-
Công suất biến áp:
\(P = {k_p}.{U_t}.{I_t} = 1,3.12.1 = 15,6{\rm{W}}\)
(Chọn hệ số công suất \({k_p} = 1,3\) )
-
Điện áp ra:
\(\begin{array}{l}
{U_2} = \frac{{{U_t} + \Delta {U_D} + \Delta {U_{BA}}}}{{\sqrt 2 }}\\
= \frac{{12 + 2 + 0,72}}{{\sqrt 2 }} = 10,4V
\end{array}\)
\(\Delta {U_D} = 2V\) : Sụt áp trên hai điôt.
\( \Delta {U_{BA}} = 6\% .Ut = 0,72V\) : Sụt áp trong biến áp khi có tải.
b) Điôt:
-
Dòng điện:
\({I_D} = \frac{{{k_I}.I}}{2} = \frac{{10.1}}{2} = 5A\)
(Chọn hệ số dòng điện \({k_I} = 10\) )
-
Điện áp ngược:
\({U_N} = {k_U}.{U_2}\sqrt 2 = 1,8.10,4.\sqrt 2 = 26,5V\)
(Chọn hệ số điện áp \({k_U} = 1,8\) )
-
Chọn điôt loại 1N1089 có: \({U_N} = 100V;{I_{dm}} = 5A\)
c) Tụ điện:
-
Chọn tụ có điện dung càng lớn càng tốt nhưng phải chịu được mức điện áp:
\({U_C} = {U_2}\sqrt 2 = 14,7V\)
-
Tra bảng thông số các linh kiện điện tử ta chọn tụ có thông số:
\(C = 1000\mu F;{U_{dm}} = 25V\)
Bài 1:
Tại sao khi thiết kế một mạch điện tử ta phải bám sát và đáp ứng yêu cầu thiết kế?
Hướng dẫn giải:
-
Nếu không đáp ứng yêu cầu thiết kế thì khi cần mạch này ta lại thiết kế ra mạch khác, không sử dụng được hoặc chế tạo ra mạch không hoạt động được.
Bài 2:
Nếu tính toán, lựa chọn linh kiện không hợp lí thì có ảnh hưởng gì đến mạch điện tử sau này?
Hướng dẫn giải:
-
Nó sẽ làm mạch điện tử hoạt động không đảm bảo, có thể làm hư hỏng các thiết bị khác.
Bài 3:
Tại sao phải bố trí các linh kiện trên bảng mạch một cách khoa học và hợp lí?
Hướng dẫn giải:
-
Có một số linh kiện thể hiện các chức năng hoạt động của nó ra bên ngoài nếu xắp xếp không tốt sẽ làm cho người sử dụng khó điều khiển hoặc không có thẩm mỹ.
Bài 4:
Có bao nhiêu cách chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng một chiều?
A. Một cách.
B. Hai cách.
C. Ba cách.
D. Bốn cách.
Hướng dẫn giải:
Chọn đáp án C
-
Có 3 cách chỉnh lưu thường dùng là : Chỉnh lưu một nửa chu kỳ, chỉnh lưu cả chu kỳ, chỉnh lưu cầu một pha
1. Nguyên tắc chung
-
Thiết kế mạch điện tử cần tuân thủ nguyên tắc:
-
Bám sát, đáp ứng yêu cầu thiết kế.
-
Mạch thiết kế đơn giản, tin cậy.
-
Thuận tiện khi lắp đặt, vận hành và sửa chữa.
-
Hoạt đông chính xác.
-
Linh kiện có sẵn trên thị trường
-
2. Các bước thiết kế
Khi thiết kế một mạch điện tử ta cần thực hiện theo 2 bước:
2.1. Thiết kế mạch nguyên lý:
-
Tìm hiểu yêu cầu của mạch thiết kế.
-
Đưa ra một số phương án để thực hiện.
-
Chọn phương án hợp lý nhất.
-
Tính toán chọn các linh kiện hợp lý.
2.2. Thiết kế mạch lắp ráp:
-
Mạch lắp ráp thiết kế phải tuân thủ nguyên tắc:
-
Bố trí các linh kiện trên bảng mạch một cách khoa học và hợp lí.
-
Vẽ các đường dây dẫn điện nối các linh kiện theo đúng sơ đồ nguyên lí.
-
Đảm bảo các dây dẫn không bị chồng chéo và là ngắn nhất.
-
-
Hiện nay người ta có thể thiết kế các mạch điện tử bằng các phần mềm thiết kế nhanh và khoa học ví dụ các phần mềm ProTel, Workbench.
3. Thiết kế mạch nguồn điện một chiều
-
Thiết kế mạch nguồn một chiều với các thông số sau:
-
Điện áp vào: \({U_1} = 220V\)
-
Điện áp tải: \({U_t} = 12V\)
-
Dòng điện tải: \({I_t} = 1A\)
-
Sụt áp trên mỗi điôt là \(1V\)
-
3.1. Lựa chọn sơ đồ thiết kế:
-
Có ba phương án chỉnh lưu là:
-
Chỉnh lưu một nửa chu kỳ chỉ có một điốt nhưng chất lượng điện áp kém nên trong thực tế ít dùng.
-
Chỉnh lưu cả chu kỳ với hai điốt có chất lượng điện áp tốt, nhung biến áp có trung tính ít có sẵn trên thị trường, mặt khác điện áp ngược trên điốt lớn, nên sơ đồ này không thuận tiện khi chế tạo.
-
Chỉnh lưu cầu một pha tuy dùng 4 điốt nhưng chất lượng điện áp ra tốt và nhất là biến áp có sẵn trên thị trường nên sơ đồ này được dùng nhiều hơn trên thực tế.
-
⇒ Do đó ta chọn sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha làm sơ đồ thiết kế.
3.2. Sơ đồ bộ nguồn
-
Sơ đồ bộ nguồn có dạng như hình 9.1
3.3. Tính toán và chọn các linh kiện trong mạch
a) Biến áp:
-
Công suất biến áp:
\(P = {k_p}.{U_t}.{I_t} = 1,3.12.1 = 15,6{\rm{W}}\)
(Chọn hệ số công suất \({k_p} = 1,3\) )
-
Điện áp ra:
\(\begin{array}{l}
{U_2} = \frac{{{U_t} + \Delta {U_D} + \Delta {U_{BA}}}}{{\sqrt 2 }}\\
= \frac{{12 + 2 + 0,72}}{{\sqrt 2 }} = 10,4V
\end{array}\)
\(\Delta {U_D} = 2V\) : Sụt áp trên hai điôt.
\( \Delta {U_{BA}} = 6\% .Ut = 0,72V\) : Sụt áp trong biến áp khi có tải.
b) Điôt:
-
Dòng điện:
\({I_D} = \frac{{{k_I}.I}}{2} = \frac{{10.1}}{2} = 5A\)
(Chọn hệ số dòng điện \({k_I} = 10\) )
-
Điện áp ngược:
\({U_N} = {k_U}.{U_2}\sqrt 2 = 1,8.10,4.\sqrt 2 = 26,5V\)
(Chọn hệ số điện áp \({k_U} = 1,8\) )
-
Chọn điôt loại 1N1089 có: \({U_N} = 100V;{I_{dm}} = 5A\)
c) Tụ điện:
-
Chọn tụ có điện dung càng lớn càng tốt nhưng phải chịu được mức điện áp:
\({U_C} = {U_2}\sqrt 2 = 14,7V\)
-
Tra bảng thông số các linh kiện điện tử ta chọn tụ có thông số:
\(C = 1000\mu F;{U_{dm}} = 25V\)
Bài 1:
Tại sao khi thiết kế một mạch điện tử ta phải bám sát và đáp ứng yêu cầu thiết kế?
Hướng dẫn giải:
-
Nếu không đáp ứng yêu cầu thiết kế thì khi cần mạch này ta lại thiết kế ra mạch khác, không sử dụng được hoặc chế tạo ra mạch không hoạt động được.
Bài 2:
Nếu tính toán, lựa chọn linh kiện không hợp lí thì có ảnh hưởng gì đến mạch điện tử sau này?
Hướng dẫn giải:
-
Nó sẽ làm mạch điện tử hoạt động không đảm bảo, có thể làm hư hỏng các thiết bị khác.
Bài 3:
Tại sao phải bố trí các linh kiện trên bảng mạch một cách khoa học và hợp lí?
Hướng dẫn giải:
-
Có một số linh kiện thể hiện các chức năng hoạt động của nó ra bên ngoài nếu xắp xếp không tốt sẽ làm cho người sử dụng khó điều khiển hoặc không có thẩm mỹ.
Bài 4:
Có bao nhiêu cách chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng một chiều?
A. Một cách.
B. Hai cách.
C. Ba cách.
D. Bốn cách.
Hướng dẫn giải:
Chọn đáp án C
-
Có 3 cách chỉnh lưu thường dùng là : Chỉnh lưu một nửa chu kỳ, chỉnh lưu cả chu kỳ, chỉnh lưu cầu một pha