Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ đề tài

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ đề tài

Tải bản đầy đủ - 0trang

Nghiên cứu khoa học



GVHD: ThS. Tô Anh Dũng



Khi tranzito ra đời năm 1947 , dẫn đến sự thu nhỏ thiết bị điện tử và công

suất tiêu tán giảm rất mạnh. Hầu hết các linh ki ện hoạt động hầu như khơng

tỏa nhiệt. Điều này tạo khả năng thu nhỏ kích c ỡ linh ki ện và s ắp đ ặt chúng sát

nhau trong khối mạch. Khoảng năm 1950 bắt đầu đưa các linh ki ện lên b ảng

cách điện có khoan lỗ để cắm chân linh ki ện, và thúc đ ấy tìm ki ếm cách n ối

mạch. Các tấm nguyên liệu cách điện phủ lớp đồng ra đời. Để chế ra bảng m ạch,

người ta vẽ tay ra ảnh của các đường dẫn điện, khoan các lỗ chân linh ki ện lên

bảng, và dùng in lưới đưa ảnh lên mặt lớp đồng rồi cho ăn mòn đồng.

Lúc ra đời thì in mạch là cơng nghệ vượt trội, dẫn đến tên g ọi "b ảng m ạch

in" hay PCB . Sự phát triển của công nghệ mạch in dẫn đến, tùy theo nhu cầu làm

mạch mà hiện nay bảng mạch in được đặc trưng với số lớp khác nhau:



1.



Mạch in hai lớp có một mặt đồng, dùng phổ biến ở chuột máy tính, một

phần các ti vi, các thiết bị âm thanh dân dụng, các đi ều khi ển qu ạt, lò vi

sóng...



2.



Mạch in ba lớp có hai mặt đồng, dùng trong các thi ết bị đi ện tử ph ức tạp

như hệ thống đo lường...



3.



Mạch in năm lớp, tương đương với ép hai loại kể trên, có ba l ớp đồng và hai

lớp cách điện, dùng trong các hệ phức tạp cao như máy tính cá nhân...



4.



Mạch in nhiều lớp hơn, dùng trong thiết bị có kết nối phức tạp và cần ti ết

kiệm không gian.

Từ những năm 1970 các bảng mạch được phủ sơn chống ẩm và ăn mòn, có



màu xanh lục sẫm, gọi là "phủ lắc". Lúc đầu các đường mạch được vẽ bằng tay,

sau chuyển sang in ảnh hoặc in lưới lên mặt lớp đồng. Những bảng mạch in thời

đầu được thiết kế ở dạng bản vẽ kỹ thuật với tỷ lệ lớn hơn cỡ thật, sau đó được

thu về kích cỡ thật, đưa bản các lỗ lên máy khoan bảng mạch theo tọa độ, rồi in và

gia công mạch. Về sau xuất hiện in chỉ dẫn gồm chữ và hình vẽ (legend hay

silkscreen) bằng mực sơn lên hai mặt bảng mạch bán thành phẩm, để chỉ dẫn cho lắp

ráp và sửa chữa.



7



Nghiên cứu khoa học



GVHD: ThS. Tơ Anh Dũng



Hình I-1: Ví dụ mạch in

Từ cỡ năm 1975, thời kỳ khởi đầu của thiết kế và sản xuất hỗ tr ợ bằng

máy tính (CAD-CAM), thiết kế bảng mạch in thực hiện trên máy tính nhưng tách

rời với thiết kế sơ đồ mạch điện. Lúc các máy tính cá nhân ra đời thì xuất hiện

các trình hỗ trợ vẽ bảng mạch, làm việc trong môi trường PC-DOS. Trình có thư

viện biên tập được, chứa kích cỡ và sắp xếp chân của các linh ki ện nhi ều chân

cơ bản, tuy nhiên người dùng phải nắm chắc sơ đồ mạch để bố trí vị trí linh

kiện và chạy đường mạch hợp lý. Các trình PC-DOSthường quản lý 3 lớp vẽ là

mặt linh kiện (component), mặt hàn (solder), và lớp chỉ dẫn (silkscreen). K ết quả

được xuất ra bản ảnh PCX hoặc BMP cho các lớp để đưa lên film hoặc lưới in, và bản

lỗ để đưa lên máy khoan bảng mạch theo tọa đô.

Từ năm 1981 "tự động hóa thiết kế điện tử" (EDA, Electronic design

automation), còn gọi là "thiết kế điện tử hỗ trợ bằng máy tính" (ECAD, electronic

computer-aided design) ra đời, với các phần mềm hỗ trợ thiết kế được phát triển riêng

cho mạch điện tử. Ban đầu các phần mềm hoạt động ở các máy tính trạm, và

khi Microsoft Windows cho máy tính cá nhân ra đời thì có các phiên bản cho PC. Các

cơng đoạn được tích hợp trong các gói phần mềm, đảm nhận từ thiết kế sơ đồ mạch

điện, thiết kế bảng mạch in và sau đó điều khiển gia cơng bảng mạch, trong đó máy

khoan lỗ hoạt động như một plotter đặc chủng.

I.4: Định nghĩa về mạch điện tử

Mạch điện tử là mạch điện bao gồm các linh kiện điện tử riêng lẻ, như điện

trở, bóng bán dẫn, tụ điện, cuộn cảm, điốt, vi mạch,... được nối bằng các dây dẫn hoặc

vệt dẫn để dẫn dòng điện. Sự kết hợp của các thành phần và dây dẫn cho phép thực



8



Nghiên cứu khoa học



GVHD: ThS. Tô Anh Dũng



hiện các thao tác đơn giản hoặc phức tạp: tín hiệu có thể được khuếch đại, các tính

tốn có thể được thực hiện, và dữ liệu có thể được di chuyển từ nơi này sang nơi khác.

I.5: Thành phần chế tạo của mạch điện tử

Mạch có thể được chế tạo từ các thành phần rời rạc kết nối bằng từng đoạn dây.

Nhưng ngày nay phổ biến hơn để tạo ra các kết nối bằng kỹ thuật in quang học trên bề

mặt lớp mỏng (một bảng mạch in hoặc PCB) và hàn các thành phần vào các mối liên

kết này để tạo ra mạch thành phẩm. Trong mạch tích hợp các IC, các thành phần khác

và kết nối được hình thành trên cùng một bề mặt, điển hình là chất bán dẫn như silic,

hoặc một số là arsenua gali.

I.6: Các loại mạch điện tử

Một mạch điện tử thơng thường có thể được phân loại là mạch tương tự, mạch

điện tử số, hoặc mạch tín hiệu hỗn hợp (một sự kết hợp của các mạch tương tự và các

mạch số).



I.7: Môi trường và các yếu tố của môi trường

Trong thời đại 4.0 việc sử dụng các phương tiên, thiết bị điện tử đã trở thành việc

khơng còn xa lạ đối với con người trên thế giới hiện nay. Xã hội càng ngày càng phát

triển khiến nhu cầu sử dụng phương tiên,thiết bị điện tử được coi trọng hơn bao giười

hết.Nhưng chất lượng và tuổi thọ của phương tiện,thiết bị điện tử lại trở thành vấn đề

nan giải đi kèm theo sự hiện đại đấy và một trong những yếu tố ảnh hưởng tới chất

lượng và tuổi thọ của thiết bị là yếu tố môi trường tự nhiên(độ ẩm, nhiệt độ,áp suất,



9



Nghiên cứu khoa học



GVHD: ThS. Tô Anh Dũng



…).



I.7.1: Các yếu tố của mơi trường có ảnh hưởng đến mạch

I.7.1.1: Độ ẩm:

Đất nước ta là một nước thuộc khu vực nhiệt đới gió mùa,vào mùa hạ hoặc cuối

xuân thì khơng khí có độ ẩm rất cao khiến cho các lớp bề mặt vi mạch bị bào mòn tạo

rỉ sét,điều này khiến cho điện trở tăng lên và giảm điện dung gây ảnh hưởng khơng

nhỏ tới độ chính xác và hiệu năng của thiết bị.

Ngồi ra khơng chỉ khiến cho giảm hiệu năng của thiết bị mà trong một số trường

hợp thời tiết ẩm ướt cũng là nguyên nhân chính khiến các thiết bị điện tử,kỹ thuất số bị

chập chờn thậm chí gây cháy nổ.

I.7.1.2: Nhiệt độ:

Khơng chỉ ở độ ẩm mà ngay cả nhiệt độ cũng ảnh hưởng khá nặng nề tới chất

lượng và tuổi thọ của thiết bị phương tiện điện tử. Đặc biệt với tình hình tự nhiên hiện

nay khi trái đất đang nóng lên, tầng ozon bị hư hại khiến tia cực tím của mặt trời trở

nên nguy hại, điều đó khiến nhiệt độ bình thường cũng ở ngưỡng lớn và đặc biệt là vào

mùa hè thì nhiệt độ càng ở mức đỉnh điểm. Điều này ảnh hưởng rất lớn tới thiết bị điện

tử. Bởi vì khi sử dụng thiết bị sẽ khiến thiết bị nóng lên vì vậy bộ phận tản nhiệt sẽ

thổi khơng khí vào để làm mát. Nhưng với nhiệt độ khơng khí như vậy sẽ khiến thiết

bị càng trở nên nóng và dễ hỏng hóc thậm chí là cháy nổ.

Khơng chỉ nhiệt độ cao mới ảnh hưởng tới thiết bị. Ngay cả khi thời tiết quá lạnh

(khoảng dưới -1 độ C) cũng gây nguy hại cho thiết bị điện tử. Khi mơi trường q lạnh

thậm chí là băng giá sẽ khiến cho thiết bị của chúng ta sử dụng nhiều năng lượng hơn

bình thường để vừa làm việc vừa duy trì nhệt độ làm việc. Điều này vừa gây tổn hại

kinh tế cho người sử dụng vừa khiến thiết bị làm việc nhiều hơn khả năng của chúng

nhưng hiệu năng lại khơng được như bình thường. Khiến cho thiết bị dễ gặp trục trặc

và nhanh hỏng.

I.7.1.3: Nhiễu điện từ:

Ngồi mơi trường tự nhiên thì mơi trường khơng tự nhiên cũng là yếu tố đáng lo

ngại, khi xung quang có quá nhiều thiết bị điện tử sẽ tạo ra mơi trường đó là nhiễu điện

từ. Nhiễu điện từ (nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ) đang là mối quan tâm lớn khi nó có thể



10



Nghiên cứu khoa học



GVHD: ThS. Tơ Anh Dũng



ảnh hưởng lớn đến các thiết bị điện - điện tử khác. Trên thực tế, các thiết bị y tế như

máy đo nhịp tim, máy đo huyết áp rất dễ bị sai lệch kết quả đo lường, các thiết bị như

ca-mê-ra, cửa tự động... dễ bị trục trặc trong điều khiển, giám sát do ảnh hưởng của

nhiễu điện từ.

I.7.1.4: Điện trường:

Là một môi trường đặc biệt trong điện từ học bao quanh các điện tích. Đặc trưng

của mơi trường này là tác dụng lực (được gọi là lực điện) lên một điện tích nằm trong

mơi trường đó.

Đơn vị của điện trường: V/m (Volt/mét) hoặc N/C (Newton/Coulomb).

I.7.1.5: Từ trường:

Là môi trường vật chất đặc biệt sinh ra quanh các điện tích chuyển động hoặc do

sự biến thiên của điện trường hoặc có nguồn gốc từ các mômen lưỡng cực từ như nam

châm. Mỗi điểm trong từ trường được miêu tả bằng toán học thơng qua hướng và độ

lớn tại đó; từ trường được miêu tả bằng trường vector Người ta hay sử dụng khái

niệm lực Lorentz tác dụng lên một điện tích điểm chuyển động để định nghĩa từ

trường.

I.7.1.6: Áp suất khí quyển:

Áp suất khí quyển, đơi khi còn được gọi là áp suất barometric, là áp lực trong bầu

khí quyển Trái Đất (hay của một hành tinh khác). Trong hầu hết các trường hợp, áp

suất khí quyển gần tương đương với áp suất thủy tĩnh do trọng lượng của khơng khí ở

trên điểm đo. Khi độ cao tăng, khối lượng khí quyển giảm xuống ít hơn, do đó áp suất

khí quyển giảm với độ cao ngày càng tăng.

I.7.1.7: Nhận xét:

Môi trường được tạo nên từ rất nhiều yếu tố khác nhau, tuy nhiên không phải tất

cả các yếu tố đều làm hư hại thiết bị điện tử, chỉ có một số yếu tố ảnh hưởng trực tiếp

tới tuổi thọ và chất lượng của thiết bị như nhiệt độ, độ ẩm hay nhiễu điện từ.



11



Nghiên cứu khoa học



GVHD: ThS. Tô Anh Dũng



12



Nghiên cứu khoa học



GVHD: ThS. Tô Anh Dũng



CHƯƠNG II: ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ MÔI

TRƯỜNG ĐẾN MẠCH ĐIỆN TỬ

II.1: Ảnh hưởng của nhiễu sóng điện từ

Hiện nay, nền cơng nghiệp điện tử và vi điện tử đang có nh ững b ước phát

triển nhảy vọt. Kích thước linh kiện ngày càng nhỏ, quy mơ tích hợp linh ki ện

trên mạch in ngày càng cao, hay tần s ố tín hiệu càng đ ược m ở r ộng. Tuy nhiên,

hệ quả đi kèm là trường nhiễu điện từ trở nên rất phức tạp. Nhiễu đi ện từ có

thể làm rối loạn, gián đoạn các đường truyền, hay làm cản tr ở, suy hao tín hi ệu

điện trong mạch, nguy hiểm hơn cả là làm mất hay sai l ệch d ữ li ệu. Các ngu ồn

nhiễu điện từ không chỉ tồn tại độc lập, mà chúng tương tác lẫn nhau, t ạo ra

một trường nhiễu đa thành phần: nhiễu từ nguồn nuôi, nhiễu do tín hi ệu phát

xạ từ các đường mạch in, nhiễu từ các nguồn phát không chủ ý…

Ở các nước phát triển, việc quản lý tương thích điện từ được quy định rõ

ràng. Các nhà sản xuất thiết bị điện và điện từ phải đảm bảo các s ản phẩm của

họ thoả mãn những yêu cầu về tiêu chuẩn tương thích đi ện từ cho các s ản

phẩm được xuất đi. Đây là biểu thị trách nhiệm của nhà sản xuất đối v ới th ị

trường. Tại thị trường chung châu Âu EEC và EFTA, nếu một loại sản ph ẩm nào

bị chê trách về tiêu chí chất lượng tương thích đi ện từ thì s ản ph ẩm đó sẽ b ị

loại khỏi thị trường.

Vì vậy, phần này sẽ nghiên cứu về các tác nhân gây nhi ễu và m ột s ố

phương pháp xử lý nhiễu về vấn đề triệt nhiễu trong mạch điện tử.

II.1.1: Khái quát về sóng điện từ

II.1.1.1: Sóng điện từ là gì?

Sóng điện từ là sự kết hợp (nhân vector) của dao động điện trường và từ

trường vng góc với nhau, lan truyền trong khơng gian như sóng.



13



Nghiên cứu khoa học



GVHD: ThS. Tơ Anh Dũng



II.1.1.2: Đặc điểm sóng điện từ:





Lan truyền được trong các mơi trường rắn, lỏng, khí và chân khơng. Là sóng duy

nhất lan truyền được trong chân khơng.







Sóng điện từ là sóng ngang nghĩa là nó là sự lan truyền của các dao động liên

quan đến tính chất có hướng (cụ thể là cường độ điện trường và cường độ từ

trường) của các phần tử mà hướng dao động vuông góc với hướng lan truyền

sóng.







Tốc độ lan truyền sóng điện từ trong chân không là lớn nhất và bằng

c=3.108 m/s.







Luôn tạo thành một tam diện thuận.







Dao động của điện trường và từ trường tại một điểm luôn luôn đồng pha với

nhau.







Sóng điện từ cũng có các tính chất của sóng cơ như: Phản xạ, khúc xạ, giao thoa.

Và cũng tuân theo các quy luật truyền thẳng, giao thoa, khúc xạ,...







Sóng điện từ mang năng lượng. Năng lượng của một hạt photon có bước sóng λ

là hc/λ, với h là hằng số Planck và c là vận tốc ánh sáng trong chân khơng. Như

vậy, bước sóng càng dài thì năng lượng photon càng nhỏ.







Phổ sóng rộng.







Sóng điện từ có bước sóng từ vài mét đến vài kilomet được dùng trong thông tin

liên lạc được gọi là sóng vơ tuyến.



II.1.1.3: Ngun tắc truyền thơng tin bằng sóng điện từ:





Biến điệu âm thanh hay hình ảnh muốn truyền đi thành dao động điện (tín hiệu

âm tần).

AM: Biến điệu biên độ.

FM: Biến điệu tần số.



14



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ đề tài

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×