Luận văn tốt nghiệp Vật lý: Lắp ráp mạch dao động tạo sóng vuông có tần số thay đổi được

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Khoa Vật Lý -----o0o----- GVHD: PHAN THANH VÂN SVTH: KIỀU THỊ NY Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2009 LVTN: DAO ĐỘNG ĐA HÀI GVHD: Phan Thanh Vân Lời cảm ơn 0O0 Bốn năm được đào tạo trong trường đại học là một thời kỳ quá độ để chuẩn bị trở thành một người giáo viên tương lai, kết thúc một khóa đào tạo, hay bắt đầu một khóa học mới trên đường đời. Luận văn tốt nghiệp là một bước chuyển tiếp trong thời kỳ quá độ ấy. Đây thật sự là một phương pháp nguyên cứu khoa học không những khá phổ biến mà còn rất hữu ích cho sinh viên khi sắp ra trường. Không chỉ học 4 năm trong trường, được sự dạy bảo tận tình của các thầy cô qua từng môn học mà em thật sự cảm thấy mình học được rất nhiều từ việc được thực hiện luận văn, từ sự chỉ dạy tận tình của quý thầy cô hướng dẫn, “những điều tưởng như không làm được nhưng cũng đã được thực hiện”. Để có thể hoàn thành được luận văn này, đầu tiên cho em xin được gửi lời cảm ơn đến Ban Chủ Nhiệm Khoa Vật Lý Trường Đại Học Sư Phạm TP HCM đã tạo điều kiện cho em có thể thực hiện được luận văn. Bên cạnh đó nếu không có Quý Thầy, Cô đã truyền đạt kiến thức trong suốt khóa học thì chắc chắn em cũng không thể hoàn thành luận văn một cách hoàn chỉnh. Cho phép em gửi lời cảm ơn đến tất cả Thầy, Cô nhà trường đã truyền đạt kiến thức cho em. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Phan Thanh Vân, đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ, giải đáp những khó khăn em trong suốt quá trình làm đề tài. Em cũng xin cảm ơn thầy Cao Anh Tuấn đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành phần hàn mạch thực nghiệm. Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn đến hội đồng khoa học đã xét duyệt luận văn. Xin chúc sức khỏe quý thầy cô nhà trường. Sinh viên thực hiện Kiều Thị Ny SVTH: Kiều Thị Ny Trang 2 LVTN: DAO ĐỘNG ĐA HÀI GVHD: Phan Thanh Vân LỜI MỞ ĐẦU Sự phát triển của công nghệ thông tin đã làm thay đổi hoàn toàn bộ mặt đời sống của con người, cùng với tốc độ phát triển chóng mặt ấy, thì hệ thống kỹ thuật truyền thông ngày càng được cải tiến, nâng cấp và phức tạp hơn. Tuy nhiên việc đưa những kỹ thuật ấy vào giảng dạy ở các trường đại học gặp phải nhiều khó khăn. “Vô tuyến điện tử” là một trong những môn học để giúp sinh viên sư phạm có được những kiến thức cơ bản vệ hệ thống kỹ thuật truyền thông, có được những hiểu biết ban đầu về hệ thống kỹ thuật số hiện đại ngày nay, trên cơ sở đó sinh viên có thể tự tìm hiểu và khám phá thêm những ứng dụng khác để phục vụ tốt hơn cho tiết dạy của mình sau này. Với mục đích làm phong phú hơn sự hiểu biết của các sinh viên về môn “vô tuyến điện tử”, khám phá thêm những ứng dụng của những linh kiện bán dẫn đã học, kích thích sự tò mò, ham hiểu biết của các sinh viên nên em chọn đề tài “lắp ráp mạch dao động tạo sóng vuông có tần số thay đổi được”. Chúng ta có thể thấy rằng “ Mạch dao động tạo sóng vuông” có mặt ở khắp mọi nơi trong cuộc sống của chúng ta, từ những thiết bị máy móc tinh vi trong các bộ nhớ, bộ đếm, bộ vi xử lý…, đến những hệ thống kỹ thuật điện công nghiệp và đến cả những mạch điện đơn giản hàng ngày mà chúng ta thường thấy trên các bảng chạy đèn quảng cáo, trong các cột đèn giao thông... Các bạn có thể hình dung đơn giản rằng : một mạch dao động tạo sóng vuông là mạch tạo ra những tín hiệu logic 0 hoặc 1, chính vì vậy, chúng có tác dụng biến đổi một tín hiệu tương tự (như tín hiệu hình sin) thành tín hiệu logic (tín hiệu kỹ thuật số). Chúng là nền tảng cơ bản trong hệ thống kỹ thuật số ngày nay. Nguyên cứu mạch dao động tạo sóng vuông cũng là một trong những cách giúp các bạn tiếp cận đến những hiểu biết sơ khai về hệ thống kỹ thuật số, một trong những ngành điện tử khá mạnh của thời đại ngày nay. Không những vậy, bạn còn có thể tự tay chế tạo ra những mạch điện tử có đèn nhấp nháy theo ý thích của mình. Sự đam mê tìm tòi khám phá sẽ nảy sinh từ đây khi mà bạn thấy một sản phẩm của mình đang “ nhấp nháy”. Với một chút kiến thức nhỏ trong luận văn, hi vọng sẽ mang lại cho các bạn những hiểu biết mới về môn học, khám phá thêm nhiều ứng dụng, có thể kích thích sự tìm tòi và ham học hỏi của các bạn. Vì kiến thức hạn hẹp và hạn chế về thời gian nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong sự đóng góp ý kiến của các bạn. SVTH: Kiều Thị Ny Trang 3 LVTN: DAO ĐỘNG ĐA HÀI GVHD: Phan Thanh Vân NỘI DUNG CHÍNH Với mục đích trên, luận văn của em đi sâu vào những nội dung chính như sau: PHẦN I:MẠCH DAO ĐỘNG TẠO SÓNG VUÔNG Trong phần này, em đi sâu nguyên cứu các loại mạch dao động tạo sóng vuông, một số linh kiện thường được dùng trong mạch. 1. Mạch dao động tạo sóng vuông: hay còn gọi là mạch dao động đa hài. Được chia làm 3 loại :  Mạch dao động hai trạng thái bền  Mạch một trạng thái bền  Mạch không trạng thái bền. Một số linh kiện: có nhiều loại linh kiện để xây dựng được mạch, nhưng transistor BJT, IC OP AMP, là những linh kiện cơ bản nhất, những linh kiện khác đều là sự tích hợp của những linh kiện này. 2. 3. TRANSISTOR BJT: là linh kiện gồm 3 lớp bán dẫn, nguyên lý hoạt động khá đơn giản và khá thân thuộc với các bạn sinh viên sư phạm. Em khảo sát mạch dao động đa hài phiếm định sử dụng Transistor IC OP AMP: là một IC, hay còn được gọi là Khuếch Thuật Toán không phổ biến với các bạn sinh viên sư phạm nên em đi sâu vào nguyên cứu hoạt động của IC trong những mạch đơn giản, rồi mới khảo sát hoạt động của IC tromg mạch đa hài phiếm định PHẦN II: ỨNG DỤNG CỦA MẠCH DAO ĐỘNG TẠO SÓNG VUÔNG Đây là phần khá lý thú, để cho dễ theo dõi và tránh làm rắc rối, em chia phần ứng dụng thành ba phần nhở 1. IC OP AMP IC này thường được dùng trong các mạch dao động đa hài phiếm định, phổ biến nhất là tạo ra được sự nhấp nháy của các đèn LED trên các bảng quảng cáo, bạn có thể điều chỉnh độ nhấp nháy này bằng một mạch R - C đơn giản, ngoài ra chúng còn được dùng để theo dõi nhiệt độ của đối tượng. Loại mạch này được dùng rộng rãi trong y tế, trong hệ thống chiếu sáng đèn đường, trong các bảng quảng cáo…. 2. FLIP FLOP SVTH: Kiều Thị Ny Trang 4 LVTN: DAO ĐỘNG ĐA HÀI GVHD: Phan Thanh Vân Đây là mạch dao động hai trạng thái bền, nó được chế tạo cơ bản từ hoạt động của hai transistor “ ON” & “ OFF”, và là cấu trúc cơ bản của một bit thông tin. Không chỉ là thành phần cơ bản trong việc tích hợp nên các IC khác mà chúng còn là một đơn vị thông tin cơ bản trong các bộ nhớ, các bộ đếm…là nền tảng của hệ thống kỹ thuật số. 3. IC 555 Là một IC tích hợp, nó được cấu tạo dựa trên hoạt động của hai OP AMP và một Flip Flop, là một chíp vi mạch tạo ra sóng vuông hữu dụng nhất. Nó thường được dùng để tạo sóng vuông trong mạch đa hài phiếm định và mạch đa hài đơn ổn ( mạch dao động đa hài một trạng thái bền) Trong mạch đa hài đơn ổn, IC này có tác dụng như một rơ- le thời gian, nó thường được sử dụng trong hệ thống dây chuyền sản xuất công nghiệp, để đếm các sản phẩm. Dùng IC này độ nhạy của hệ thống tăng lên. Trong mạch đa hài phiếm định, nó thường được ứng dụng trong việc tạo ra tiếng còi hú, hệ thống nhấp nháy của đèn LED hoặc là cùng với các giá trị tụ điện, chúng là một hệ thống cơ bản của đàn điện tử ngày nay. PHẦN III: PHẦM MỀM ORCAD ORCAD sẽ giúp bạn trong việc tạo ra một mạch điện sơ đồ nguyên lý trước, giúp bạn xác định hoặc định dạng trước thứ tự, vị trí, cách sắp xếp các linh kiện trên một mạch hàn thực trong phần CAPTURE CIS. Hoặc nếu không thích hàn mạch, ORCAD sẽ giúp bạn tạo ra một bản mạch in trên máy tính, bạn có thể chọn trước các linh kiện, loại chân thích hợp và sắp xếp chúng cho đẹp mắt rồi nhờ dịch vụ làm giúp bạn một bản mạch in theo ý thích. PHẦN IV: THỰC NGHIỆM Trong phần này em trình bày một số kinh nghiệm thực nghiệm, các bước khi em tiến hành hàn mạch, và khảo sát tần số mà mạch dao động tạo ra. Và một số mạch mà em hàn được. SVTH: Kiều Thị Ny Trang 5 ... - tailieumienphi.vn