Giáo trình nghề Điện tử công nghiệp - Môđun: Điện tử nâng cao

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VÀ THƯƠNG MẠI

GIÁO TRÌNH

Tên mô đun: Điện tử nâng cao

NGHỀ: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP/CAO ĐẲNG NGHỀ

Ban hành kèm theo Quyết định số:

/QĐ-CĐCNPY, ngày tháng năm 2018

của Hiệu trưởng trường Cao đẳng Công nghiệp và Thương mại

Vĩnh Phúc, năm 2018

1

MỤC LỤC

BÀI 1: ĐỌC, ĐO VÀ KIỂM TRA LINH KIỆN SMD ...................................... 5

1.1 Linh kiện hàn bề mặt (SMD) ..................................................................... 5

1.1.1 Khái niệm chung.............................................................................................5

1.1.2 Linh kiện thụ động SMD................................................................................5

1.3 Linh kiện tích cực SMD...................................................................................13

1.2. Khai thác sử dụng máy đo chuyên dụng SMD........................................ 29

1.2.1. Sử dụng máy đo VOM ở thang đo dòng.......................................................29

1.2.2. Khai thác, sử dụng máy hiện sóng................................................................29

1.2.3 Kết hợp các thiết bị đo lường trong cân chỉnh sửa chữa.................................41

1.2.4 Sử dụng các phần mềm chuyên dụng để kiểm tra sửa chữa…………………49

BÀI 2: KỸ THUẬT HÀN IC ..................................................................... 112

2.1. Giới thiệu dụng cụ hàn và tháo hàn...................................................... 112

2.1.1 Mỏ hàn vi mạch ..........................................................................................112

2.1.2 Máy khò để tháo chân linh kiện...................................................................112

2.2. Phương pháp hàn và tháo hàn.....................................................................113

2.2.1 Kỹ thuật tháo hàn......................................................................................113

2.2.2 Kỹ thuật hàn.............................................................................................116

2.3 Các điểm cần lưu ý ......................................................................................120

2.3.1 Phương pháp xử lý vi mạch in sau khi hàn.......................................... 121

2.3.2 Các yêu cầu về mạch, linh kiện sau hàn đối với vi mạch........................121

2.3.3 Phương pháp xử lý mạch in sau khi hàn ..................................................122

BÀI 3: MẠCH ĐIỆN TỬ NÂNG CAO...................................................... 124

3.1 Nguồn ổn áp kỹ thuật cao ..................................................................... 125

3.1.1 Mạch nguồn ổn áp kiểu xung dùng transitor................................................125

3.1.2 Mạch nguồn ổn áp kiểu xung dùng IC.........................................................133

3.1.3 Một số loại nguồn ổn áp khác...................................................................139

3.1.4 Kiểm tra, sửa chữa các nguồn ổn áp kỹ thuật cao .......................................141

3.2. Mạch bảo vệ..................................................................................................145

3.2.1 Khái niệm chung về mạch bảo vệ.............................................................146

3.2.2 Mạch bảo vệ chống ngắn mạch dùng IC......................................................146

3.2.3. Mạch bảo vệ chống quá áp dùng IC.........................................................146

3.2.4. Kiểm tra, sửa chữa các mạch bảo vệ...........................................................147

3.3 Mạch ứng dụng dùng IC OP-AMP ..............................................................151

3.3.1 Khái niệm chung.........................................................................................151

3.3.2. Mạch khuếch đại dùng OP- AMP ............................................................152

3.3.3 Mạch dao động dùng OP-AMP ................................................................155

3.3.4 Kiểm tra, sửa chữa, thay thế IC trong các mạch ứng dụng dùng OP-APM...164

2

3.4 Một số mạch báo động dùng IC và cảm biến..............................................170

3.4.1 Lắp ráp mạch theo sơ đồ nguyên lý.............................................................170

3.4.2 Sửa chữa mạch báo động dùng IC và cảm biến.......................................173

BÀI 4: CHẾ TẠO MẠCH IN PHỨC TẠP................................................ 174

4.1. Phần mềm chế tạo mạch in............................................................................174

4.1.1 Giới thiệu chung ........................................................................................175

4.1.2 Vẽ mạch nguyên lý và mạch in ...................................................................175

4.1.3 Tạo thư viện và xử lý lỗi ............................................................................184

4.2 Các bước thực hiện gia công mạch in .........................................................195

4.2.1 Chế bản trên phim......................................................................................195

4.2.2 Chuẩn bị mạch in ........................................................................................195

4.2.3 In mạch in trên tấm mạch in........................................................................196

4.2.4 Ăn mòn mạch in..........................................................................................197

4.2.5 Tẩm chất chống ẩm, cách điện trên mạch in................................................198

PHỤ LỤC ................................................................................................... 201

3

CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN

Tên mô đun: ĐIỆN TỬ NÂNG CAO

Mã mô đun: MĐCC14020141

Thời gian thực hiện mô đun: 60 (giờ): (Lý thuyết: 15 giờ; Thực hành, thí nghiệm,

thảo luận, bài tập 42 giờ (Tại trường: 20h, Doanh nghiệp: 22h) ; Kiểm tra 3 giờ)

I. Vị trí, tính chất mô đun

- Vị trí: Mô đun này phải học sau khi đã học xong các mô đun: Kỹ thuật mạch điện

tử 1, Kỹ thuật mạch điện tử 2, Điện tử công suất, Kỹ thuật xung - số, Kỹ thuật vi xử

lý....

- Tính chất: Là mô đun bắt buộc.

II. Mục tiêu mô đun

- Về kiến thức:

+ Nhận dạng, đọc, đo linh kiện điện tử hàn bề mặt chính xác.

+ Tìm, nhận dạng, thay thế tương đương, tra cứu được một số IC thông dụng.

+ Phân tích, thiết kế được một số mạch ứng dụng phức tạp dùng IC

- Về kỹ năng:

+ Lắp ráp, kiểm tra, thay thế được các linh kiện, mạch điện tử chuyên dụng đúng

yêu cầu kỹ thuật

+ Hàn và tháo được các mối hàn trong mạch điện, điện tử phức tạp an toàn.

+ Chế tạo được các mạch in phức tạp đúng thiết kế và đạt chất lượng tốt.

- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:

+ Dự lớp đầy đủ theo quy định, rèn luyện tác phong công nghiệp, biết cách làm

việc nhóm.

III. Nội dung mô đun

1. Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian

Thời gian (giờ)

Thực

hành,

Số

thí

nghiệm,

thảo

Tên các bài trong mô đun

Tổng

Lý

Kiểm

TT

số

thuyết

tra

luận,

bài tập

6

1. Bài 1 : Đọc, đo, kiểm tra linh kiện SMD

8

2

4

1.1. Linh kiện hàn bề mặt (SMD)

1.2. Khai thác, sử dụng máy đo chuyên

dụng

2. Bài 2 : Kỹ thuật hàn IC

2.1. Giới thiệu dụng cụ hàn và tháo hàn

2.2. Phương pháp hàn và tháo hàn

2.3. Phương pháp xử lý vi mạch sau hàn

3. Bài 3 : Mạch điện tử nâng cao

3.1.Nguồn ổn áp kỹ thuật cao

3.2. Mạch bảo vệ

18

20

3

6

14

13

1

3.3. Mạch ứng dụng dùng IC OP-AMP

3.4.Một số mạch báo động dùng IC và cảm

biến

4. Bài 4 : Chế tạo mạch in phức tạp

4.1. Phần mềm chế tạo mạch in

4.2. Các bước thực hiện gia công mạch in

Cộng

14

60

4

9

1

3

15

42

5

BÀI 1

ĐỌC, ĐO VÀ KIỂM TRA LINH KIỆN SMD

Giới thiệu

Linh kịên dán bao gồm các điện trở, tụ điện,transistor... là các linh kiện

được dùng phổ biến trong các mạch điện tử.. Tuỳ theo yêu cầu sử dụng,

những linh kiện này được chế tạo để sử dụng cho nhiều loại mạch điện tử

khác nhau và có những đặc tính kỹ thuật tương ứng với từng loại mạch điện

tử. Thí dụ, các mạch trong thiết bị đo lường cần dùng loại điện trở có độ chính

xác cao, hệ số nhiệt nhỏ; các mạch trong thiết bị cao tần cần dùng loại tụ điện

có độ tổn hao nhỏ; các mạch cao áp cần dùng tụ điện có điện áp công tác lớn.

Những linh kiện này là những linh kiện rời rạc, khi lắp ráp các linh kiện này

vào mạch điện tử cần hàn nối chúng vào mạch. Trong kỹ thuật chế tạo mạch

in và vi mạch, người ta có thể chế tạo luôn cả điện trở, tụ điện, vòng dây trong

mạch in hoặc vi mạch.

Mục tiêu:

〈 Phân biệt được các loại linh kiện điện tử hàn bề mặt rời và trong mạch

điện.

〈 Đọc, tra cứu chính xác các thông số kỹ thuật linh kiện điện tử dán

〈 Đánh giá chất lượng linh kiện bằng máy đo chuyên dụng

〈 Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp

1.1 Linh kiện hàn bề mặt (SMD)

Mục tiêu

+ Nhận biết linh kiện SMD

+ Sử dụng được các máyđo chuyên dụng

+ Biết sử dụng các phần mềm để kiểm tra sữa chữa

1.1.1 Khái niệm chung

Linh kiện SMD (Surface Mount Devices) - loại linh kiện dán trên bề mặt

mạch in, sử dụng trong công nghệ SMT (Surface Mount Technology) gọi tắt

là linh kiện dán. Các linh kiện dán thường thấy trong mainboard: Điện trở

dán, tụ dán, cuộn dây dán, diode dán, Transistor dán, mosfet dán, IC dán... Rõ

ràng linh kiện thông thường nào thì cũng có linh kiện dán tương ứng.

1.1.2 Linh kiện thụ động SMD

6

Hình1.1: Hình ảnh một số linh kiện SMD

1.1.2.1 Điện trở SMD

Cách đọc trị số điện trở dán:

Hình 1.2: Giá trị điện trở SMD

Điện trở dán dùng 3 chữ số in trên lưng để chỉ giá trị của điện trở. 2 chữ

số đầu là giá trị thông dụng và số thứ 3 là số mũ (số không).

Ví dụ:

334 = 33 × 10 ⁴ohms = 330 kilohms

222 = 22 × 10²ohms = 2.2 kilohms

473 = 47 × 10³ohms = 47 kilohms

105 = 10 × 10⁵ohms = 1.0 megohm

7

Đối với điện trở dưới 100 ohms sẽ ghi: số cuối = 0 (Vì 10⁰= 1).

Ví dụ:

100 = 10 × 10⁰ohm = 10 ohms

220 = 22 × 10⁰ohm = 22 ohms

Đôi khi nó được khi hẳn là 10 hay 22 để tránh hiểu nhầm là 100 = 100ohms

hay 220

Điện trở nhỏ hơn 10 ohms sẽ được ghi kèm chữ R để chỉ dấu thập phân.

Ví dụ:

4R7 = 4.7 ohms

R300 = 0.30 ohms

0R22 = 0.22 ohms

0R01 = 0.01 ohms

Hình 1.3: Một số giá trị điện trở SMD thông dụng

Trường hợp điện trở dán có 4 chữ số thì 3 chữ số đầu là giá trị thực và

chữ số thứ tư chính là số mũ 10 (số số không).

Ví dụ:

1001 = 100 × 10¹ohms = 1.00 kilohm

4992 = 499 × 10²ohms = 49.9 kilohm

1000 = 100 × 10⁰ohm = 100 ohms

Một số trường hợp điện trở lớn hơn 1000 ohms thì được ký hiệu chữ K (tức

Kilo ohms) và điện trở lớn hơn 1000.000 ohms thì ký hiệu chử M (Mega

ohms). Các điện trở ghi 000 hoặc 0000 là điện trở có trị số = 0ohms.

8

Bảng tra mã điện trở SMD

Đối với trở 3 số

Ví dụ

330= 33Ω;

221 = 220 Ω;

683= 68000 Ω;

105= 1000000 Ω= 1M Ω;

8R2 = 8.2 Ω

Đối với trở 4 số

1000 = 100 Ω

4992= 49900 Ω = 49,9K Ω

16234 = 162000 Ω= 162K Ω

0R56 hoặc R56 = 0,56 Ω

Các chữ cái nhân như sau

9

Chú thích:

Letter: chữ cái

Mult: hệ số nhân

Or: hoặc

Ví dụ

22A = 165 Ω

68C = 49900 Ω

43E = 2470000 Ω = 2.47M Ω

Các điện trở này có sai số 1%

Sau đây là bảng tra các điện trở có sai số: 2%; 5% và 10%

Ví dụ:

A55 = 330 Ω có sai số 10%

C31 = 18000Ω = 18K Ω có sai số 5%

D18 = 520000 Ω = 510K Ω có sai số 2%

Bảng tra ký hiệu chân của điện trở SMD

10

Hình dáng chân linh kiện SMD

11

12

1.1.2.2 . Tụ điện SMD

Các tụ gốm SMD: Thường được ký hiệu với một mã, gốm có một hoặc

hai ký tự và một số. Ký tự đầu tiên trình bày mã nhà sản suất (ví dụ: K là

Kemet …), ký tự thứ 2 chỉ giá trị của tụ và hệ số nhân của tụ. Đơn vị của tụ

pF.

Ví dụ:

S3 = 4.7nF (4.7pF) (không có mã nhà sản xuất)

KA2 = 100pF (1.0*10²pF) của nhà sản suất Kemet

13

Ghi chú:

Letter: ký tự

Mantissa: giá trị hệ số nhân cho tụ

Tụ phân cực SMD

Ví dụ:

10 6V = 10uF 6V

Đôi khi có sử dụng các mã thường gồm một ký tự và 3 số. Trong đó ký tự chỉ

điện áp làm việc và 3 số chỉ điện dung của tụ pF

Ví dụ:

Phần vạch chỉ cực dương của tụ

Cách đọc như sau

A475 = 47*10⁵pF= 4.7µF 10V

Ta có bảng tra mã điện áp của tụ như sau

Letter :ký tự

Voltage: điện áp

1.3 Linh kiện tích cực SMD

1.3.1 Diode SMD

Mã diode HP: Thường được suất hiện theo sơ đồ mã cố định

Sơ đồ kiểu mã thông thường là: HSMX-123#

14

Trong đó

HSM: tiêu chuẩn mã diode HP

X hay S là diode schottky

#: Mã số thiết bị SOT323 hay SOT23

Cách đọc didoe SMD tương ứng với ký tự và mã số như sau

Các linh kiện được đánh dấu bằng vạch màu (MELF/SOD-80)

Một số nhà sản suất cũng đã có những kiểu mã chung cho MELF diode và

mini MELF diodes

Vạch mảu cathode

Đen

Vàng

Kiểu linh kiện nhỏ MELF

Mục đích thông thường

Tần số cao

Xanh lá cây

Schottky

15

Zener

Xanh lam

Một số dòng diode của hãng Rohm kiểu LL-34 thuộc dòng diode zener RLZ

LL-34

Trong đó vạch màu thứ 3 luôn có màu xanh lá cây

16

Green: xanh lá cây

Blue: xanh lam

Một số các kiểu didoe dạng dẻo dạng MELF của hãng Vishay /general

Semiconductor kiểu mini – MELF có mã màu được cho trong bảng sau

A^*(dấu sao) chỉ thiết bị là mini – MELF

Vạch màu thứ nhất là màu đỏ, vạch màu thứ hai cho trong bảng sau

Vạch màu thứ nhất là màu cam, vạch màu thứ hai cho trong bảng sau

17

Vạch màu thứ nhất là màu xanh lá cây, vạch màu thứ hai cho trong bảng sau

Vạch màu thứ nhất là màu trắng, vạch màu thứ hai cho trong bảng sau

18

Đối với dide dạng kiểu SOD 123 và SOD323

SOD-123

SOD 323

Mã linh kiện ký tự / số được liệt kê ở bảng sau

19

1.3.2 Phụ lục tra linh kiện SMD

Được trình bày ở phần phụ lục

Hướng dẫn cách sử dụng bảng mã tra SMD

Để xác định các thiết bị SMD đặc thù, trước tiên ta xác định kiểu hình

dáng SMD và lưu ý đến mã SMD được in trên thiết bị. Bây giờ khi đó hãy

nhìn vào mã ký tự chữ - số được liệt kê theo các dạng phần chính trong phần

chính của phụ lục này bằng cách kích kích lên ký tự đầu tiên ở phần bên tay

trái của khung