ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ⁂ BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MÔN: MẠCH ĐIỆN TỬ Giảng viên hướng dẫn: NGUYỄN THANH PHƯƠNG LỚP: DT01 NHÓM 9 Thành viên: Nguyễn Ngọc Tri MSSV: 1713601 Ngô Mai Xuân Đan MSSV: 1710055 Phạm Minh Đức MSSV: 1710073 13/05/2019 Mục lục Bài 1: Kiểm chứng mạch khuếch đại BJT ghép E chung: DC và AC. Mục tiêu thí nghiệm. Các giả thuyết phải kiểm chứng. Lựa chọn các dữ kiện đầu vào và phương pháp đo đạc các đại lượng.
Các kết quả thí nghiệm. Phân tích so sánh và kết luận.14 Bài 2: Kiểm chứng mạch khuếch đại ghép vi sai dùng BJT. Mục tiêu thí nghiệm. Các giả thuyết phải kiểm chứng.
Lựa chọn các dữ kiện đầu vào và phương pháp đo đạc các đại lượng. Các kết quả thí nghiệm. Phân tích so sánh và kết luận.32 Bài 3: Kiểm chứng các mạch ứng dụng dùng Op – amp. Mục tiêu thí nghiệm.
Các giả thuyết phải kiểm chứng. Lựa chọn các dữ kiện đầu vào và phương pháp đo đạc các đại lượng. Các kết quả thí nghiệm. Phân tích so sánh và kết luận.47 Bài 4: Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại BJT ghép E chung.
Mục tiêu thí nghiệm. Các giả thuyết phải kiểm chứng. Lựa chọn các dữ kiện đầu vào và phương pháp đo đạc các đại lượng. Các kết quả thí nghiệm.
Phân tích so sánh và kết luận.67 2 3 Bài 1: KIỂM CHỨNG MẠCH KHUẾCH ĐẠI BJT GHÉP E CHUNG: DC VÀ AC 1. Mục tiêu thí nghiệm Khảo sát mạch khuếch đại BJT ghép E chung không hồi tiếp và có hồi tiếp - Đo điểm tĩnh DC: đo được ICQ, IBQ ,VCEQ của BJT ở chế độ DC. - Tính được hệ số β = , so sánh với khoảng giá trị của β trong datasheet. - Dùng kết quả điểm tĩnh DC để tính các giá trị AV, ZIN, ZOUT theo lý thuyết.
- Sử dụng thành thạo Scope có 2 chanel để quan sát dạng sóng ngõ vào , dạng sóng ngõ ra. - Tìm biên độ lớn nhất của áp ngõ vào mà ngõ ra không méo dạng | max để tìm được chính xác. - Xác định tần số dãy giữa và đo AV mạch ở tần số dãy giữa: khoảng tần số tín hiệu ngõ vào và ngõ ra ngược pha, khi đó các tụ ghép xem như ngắn mạch, các tụ kí sinh xem như hở mạch, kết quả độ lợi áp ít bị ảnh hưởng bởi các tụ điện. - Với tần số dãy giữa, quan sát trên dao động kí dạng sóng ngõ vào và ngõ ra, đọc biên độ VIN, VOUT và tính độ lợi áp AV || = ||.
- Từ đó đưa ra nhận xét về sự khác nhau về độ lợi áp của BJT ghép E chung có hồi tiếp và không có hồi tiếp. - Đo tổng trở ngõ vào ZIN, so sánh với kết quả tính lý thuyết. - Đo tổng trở ngõ ra ZOUT, so sánh với kết quả tính lý thuyết. - Thấy được sự khác nhau của mạch khuếch đại BJT E chung có hồi tiếp và không hồi tiếp.
Tác dụng của từng loại mạch và công dụng của các phần tử trong mạch. Các giả thuyết phải kiểm chứng 2. Nguyên lý hoạt động: Điện áp xoay chiều Vi đưa vào chân B của BJT, tín hiệu ở tần số dãy giữa, các tụ điện ghép xem như ngắn mạch, cho tín hiệu AC đi qua đồng thời cách li thành phần DC, do BJT được phân cực hoạt động ở chế độ tích cực, tín hiệu đưa vào là tín hiệu bé, độ dốc của IC gần như đường thẳng, mạch hoạt động gần như 4 tuyến tính, nên tín hiệu lấy ra ở chân C VO được khuếch đại, ngược pha với tín hiệu ngõ vào. Sơ đồ tương đương và các thông số quan trọng a) Mạch BJT khuếch đại E chung không hồi tiếp: Hình 2.1: Mạch khuếch đại ghép E chng không hồi tiếp • Điểm tĩnh Q: 2 .ICQ – (RE1 + RE2) ICQ • Sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ mạch khuếch đại BJT E chung không hồi triếp: 5 0.ℎ hie = ; hfe ≈ β Theo sơ đồ:ZIN = Rb // hie = RB1 // RB2 // hie ZOUT = RC // 1 // 2 1.
+ ℎ + // // 1 2 b) Mạch khuếch đại ghép E chung có hồi tiếp: Hình 2.2: Mạch khuếch đại ghép E chung có hồi tiếp • Điểm tĩnh Q: 2 .ICQ – (RE1 + RE2) ICQ • Sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ: 6 0.ℎ hie = ; hfe ≈ β Theo sơ đồ:ZIN = RB1 // RB2 // (hie +RE1(hfe + 1)) ZOUT = RC AV = - hfe. Lựa chọn các dữ kiện đầu vào và phương pháp đo đạc các đại lượng 3. Đo DC: + Lắp mạch theo module trong hộp thí nghiệm. + Ngắn mạch thành phần AC + Đo ICQ: dùng máy đo ở chế độ DC, thang đo 100mA, đo dòng ICQ chỉ vài mA, que đo nối tiếp với dòng ICQ + Đo IBQ: máy đo ở chế độ DC, thang đo 100mA, dòng IBQ có giá trị rất nhỏ, que đo nối tiếp với dòng IBQ.
+ Đo VCEQ: máy đo cho đo V ở chế độ DC, cắm que đo vào đầu C và đầu E của BJT. + Từ ICQ, IBQ tính β = + Chọn ngõ vào Vi là sóng sin, biên độ tầm mV 3.Đo AV: + Chọn các giá trị Vi nhỏ hơn |Vi|max để ngõ ra Vo không bị méo dạng. + Chọn tầm số đo là tần số dãy giữa để mạch xem như là thuần trở, AV không phụ thuộc vào trở kháng của các tụ điện (3kHZ, 5kHz, 8kHz) 7 Quan sát dạng sóng bằng dao động ký, Vi vào CH1, Vo vào CH2, chọn + xem ở chế độ DUAL, điều chỉnh VOL/DIV phù hợp, ghi lại kết quả V i, Vo theo trị đỉnh – đỉnh từ đó tính AV = − − − 3. Đo Zin: + Cố định Vi và tần số, thay đổi các trở Ri, quan sát và ghi lại các giá trị Vo khác nhau trên oscilloscope (trị đỉnh – đỉnh).
Các Ri khác nhau, chênh lệch đáng kể, ngõ ra sẽ chênh lệch, không quá gần nhau. Đo Zout: + Cố định Vi và tần số, thay đổi các trở RL, quan sát và ghi lại các giá trị Vo khác nhau trên oscilloscope (trị đỉnh – đỉnh). Các kết quả thí nghiệm 4. Đo phân cực tĩnh DC Kết quả đo ICQ = 5.
Đo độ lợi áp AV : a) Mạch khuếch đại BJT E chung không hồi tiếp: Ngõ ra không bị méo dạng: Bảng 4.1: Kết quả đo AV mạch khuếch đại BJT E chung không hồi tiếp Tần số Vipp Vopp AV 3kHz 0.1: Kết quả đo Av1 Hình 4.2: Kết quả đo AV2 9 Hình 4.3: Kết quả đo AV3 + + −80−80−80 ̅}} =1 2 3= = - 80 33 ̅ ̅ | || | ∆AV = − 1+ − 2 +| − 3 | = |−80−(−80)|+|−80−(−80)|+|−80−(−80)| = 0 3 → AV = ± ∆AV = - 80 b) Mạch khuếch đại BJT E chung có hồi tiếp: Ngõ ra không bị méo dạng Bảng 4.2: Kết quả đo AV mạch khuếch đại BJT E chung co hồi tiếp Tần số Vipp Vopp AV 3kHz 0.4: Kết quả đo Av1 1 Hình 4.5: Kết quả đo AV2 + + −21.6: Kết quả đo GV3 ̅}} = 1 2 3 = - 21. Đo tổng trở ngõ vào: a) Mạch khuếch đại BJT E chung không hồi tiếp Bảng 4.3: Kết quả đo Zin mạch khuếch đại BJT E chung không hồi tiếp Ri1 Ri2 Vo1 Vo2 Zin 1kΩ 2.7 8 1 2 1 1 Tương tự: Zin2 = 1.106 kΩ b) Mạch khuếch đại BJT E chung có hồi tiếp Bảng 4.4: Kết quả đo Zin mạch khuếch đại BJT E chung co hồi tiếp Ri1 Ri2 Vo1 Vo2 Zin 1kΩ 2.1 1 2 1 1 Tương tự: Zin2 = 2. Đo tổng trở ngõ ra: a) Mạch khuếch đại BJT E chung không hồi tiếp Bảng 4.5: Kết quả đo Zout mạch khuếch đại BJT E chung không hồi tiếp RL1 RL2 Vo1 Vo2 Zout 5.877kΩ Công thức tính tổng trở ngõ ra : 2.1 kΩ 1 Tương tự: Zout2 = 0.083 kΩ 13 b) Mạch khuếch đại BJT E chung có hôi tiếp Bảng 4.6: Kết quả đo Zout mạch khuếch đại BJT E chung có hồi tiếp RL1 RL2 Vo1 Vo2 Zout 5.333kΩ Công thức tính tổng trở ngõ ra : 1.983kΩ 1 Tương tự: Zout2 = 0. Phân tích so sánh và kết luận: Tính toán lý thuyết theo 2 dữ liệu đo được lúc làm thí nghiệm: hfe = β = 273.
Phân cực tĩnh DC: • Lý thuyết 2 .666 (V) 2 • Sai số so với thực tế Thực tế −lý thuyết Công thức sai số: %sai số = | |.21% • Phân tích đánh giá + hfe theo datasheet của BJT 2SD468 là 85 – 240 nhưng khi đo thì hfe của BJT là 273. Nguyên nhân là do hfe thay đổi theo nhiệt độ, nhiệt độ càng tăng thì hfe càng lớn. + Nhìn chung các sai số khi đó phân cực tĩnh DC là ICQ và VCEQ không khác biệt lắm so với tính toán trên lý thuyết. Mạch khuếch đại BJT E chung không hồi tiếp: • Lý thuyết 0.6 - Tổng trở ngõ vào 15 1 ZIN = RB1 // RB2 // hie = 1 1 1 = 1.008 kΩ + + - Tổng trở ngõ ra 1.6 ZOUT = RC = 1kΩ • Sai số so với thực tế −80 −(−88.4% • Phân tích đánh giá + 2 đại lượng Zin và Zout khá đúng với thực tế nhưng AV thì lại có sai số khá lớn.
Nguyên nhân là do dụng cụ đo không hiển thị được giá trị cụ thể mà chỉ nhìn vào vạch chia để xác định giá trị Vp-p sau đó lập tỉ số nên dẫn đến việc sai sót trong số liệu. + Hướng giải quyết: Chỉnh Volt/div nhỏ lại để có thể tăng độ chính xác khi đọc giá trị Vout và Vin. Đồng thời làm thí nghiệm ở một nơi có nhiệt độ môi trường ổn định để hfe không bị thay đổi 5. Mạch khuếch dại BJT E chung có hồi tiếp: • Lý thuyết 0.1885 - Độ lợi áp AV = - hfe .022 - Tổng trở ngõ vào ZIN = RB1 // RB2 // (hie +RE1(hfe + 1)) 1 = 1 1 1 = 2.6 4 - Tổng trở ngõ ra ZOUT = RC = 1kΩ • Sai số so với thực tế −21.8% • Phân tích đánh giá + Các đại lượng Zin, Zout không có sự chênh lệch nhiều giữa lý thuyết với thực tế nhưng AV lại có sự chênh lệch khá lớn.
+ Nguyên nhân: do dụng cụ đo không hiển thị được giá trị cụ thể mà chỉ nhìn vào vạch chia để xác định giá trị Vp-p sau đó lấp tỉ số nên dẫn đến việc sai sót trong số liệu. Bên cạnh đó giá trị AV còn phụ thuộc vào hfe (một đại lượng thay đổi theo nhiệt độ môi trường). 17 Bài 2: KIỂM CHỨNG MẠCH KHUẾCH ĐẠI GHÉP VI SAI DÙNG BJT 1.
