›
›

Giáo trình thí nghiệm Giáo trình tương tự

pdf 56 trang vanle 3150
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình thí nghiệm Giáo trình tương tự", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_thi_nghiem_giao_trinh_tuong_tu.pdf

Nội dung text: Giáo trình thí nghiệm Giáo trình tương tự

  1. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - G TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ W X GIÁO TRÌNH THÍ NGHIỆM Họ và tên : MSSV : Lớp : Nhóm : Lưu hành nội bộ Năm 2007
  2. Bài 1 : Diode Bán Dẫn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - BÀI 1 : DIODE BÁN DẪN › MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Giúp sinh viên bằng thực nghiệm khảo sát : 1. Đặc tuyến Volt - Ampère (V-A) của các loại diode (Si, Ge, Zener). 2. Khảo sát LED. 3. Một số ứng dụng của diode chỉnh lưu : ♦ Mạch chỉnh lưu bán kỳ. ♦ Mạch chỉnh lưu toàn kỳ dùng 2 diode. ♦ Mạch chỉnh lưu toàn kỳ dùng 4 diode (chỉnh lưu cầu). ♦ Mạch lọc ♦ Mạch nhân áp 4. Mạch ổn áp sử dụng IC ổn thế có điện áp ra cố định dùng LM7805 5. Mạch ổn áp sử dụng IC ổn thế có điện áp ra thay đổi dùng LM317 › THIẾT BỊ SỬ DỤNG 1. Bộ thí nghiệm ATS-11. 2. Module thí nghiệm AM-01. 3. Dao động ký, đồng hồ VOM và dây nối. PHẦN I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT Phần này nhằm tóm lược những vấn đề lý thuyết thật cần thiết phục vụ cho bài thí nghiệm và các câu hỏi chuẩn bị để sinh viên phải đọc kỹ và trả lời trước ở nhà. I.1. DIODE BÁN DẪN : Anode Cathode A DIODE K P N + - Hình 1-1 I.1.1 Trạng thái dẫn : Phân cực thuận A DIODE K Diode lý tưởng + - V Ngắn mạch A DIODE K + - V ≥ 0,5 - 0,6V (Si) 0,6V (Si) D VD ≥ 02 - 0,3V (Ge) Hình 1-2 0,3V (Ge)
  3. Bài 1 : Diode Bán Dẫn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - I.1.2 Trạng thái tắt : Phân cực nghịch A DIODE K - + ID = 0 Hở mạch A DIODE K Khi VD < 0,5V (Si), VD < 0,2V (Ge) : Diode tắt - + Hình 1-3 I.2. DIODE ZENER ZENER A P N K A K Hình 1-4 ♦ Ký hiệu của diode Zener như hình 1-4. ♦ Là diode Si được chế tạo đặc biệt có đặc tính : - Khi được phân cực thuận diode Zener hoạt động giống diode bình thường. - Khi được phân cực nghịch, lúc đầu chỉ có dòng điện thật nhỏ qua diode. Nhưng nếu điện áp nghịch tăng đến một giá trị thích ứng: Vngược = Vz (Vz : điện áp Zener) thì dòng qua diode tăng mạnh, nhưng hiệu điện thế giữa hai đầu diode hầu như không thay đổi, gọi là hiệu thế Zener. Đặc tính này khiến diode Zener rất thông dụng trong các mạch ổn định điện áp. I.3. DIODE PHÁT QUANG (LED) LED1 A K Hình 1-5 ♦ Ký hiệu LED được vẽ ở hình 1-5 ♦ Là diode Si được chế tạo đặc biệt có đặc tính: Diode hoạt động ở chế độ dẫn khi phân cực thuận (VD ≥ 0,7V), khi có dòng ID đủ lớn thì LED phát sáng, lúc đó điện áp giữa hai đầu LED (VLED) = 1,4 - 2V. LED có 3 màu thông dụng: đỏ, xanh, vàng. I.4. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CƠ BẢN CỦA DIODE BÁN DẪN I.4.1 Chỉnh lưu : Vì nối P-N chỉ dẫn điện khi phân cực thuận nên được dùng để chỉnh lưu, nghĩa là đổi dòng điện xoay chiều AC thành dòng một chiều DC. a. Chỉnh lưu bán kỳ (Haft wave rectifier) : 220V -220/220V N1:N2 A K Vom =Vim-Vγ Vs Vi R B 50.0Hz Hình 1-6 Điện thế một chiều (hay điện thế trung bình) trên tải : Π 1 V Π V V = V sinω tdωt = om cosωt = om = 0.318V 0DC ∫ om 0 om 2Π 0 2Π π
  4. Bài 1 : Diode Bán Dẫn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - b .Chỉnh lưu toàn kỳ (Full wave rectifier) : b1. Chỉnh lưu toàn kỳ dùng 2 diode : (sử dụng biến thế có điểm giữa) 220V D1 -9/9V N1:N2 Vi Vom =Vim-Vγ Vs Vi D2 50.0Hz R Hình 1-7 Điện thế một chiều (hay điện thế trung bình) trên tải: 2 Π 2V V = V sinωtdωt = om = 0.636V 0DC ∫ om om 2Π 0 Π 2. Chỉnh lưu toàn kỳ dùng 4 diode: (Chỉnh lưu cầu) Công thức tính VODC tương tự mạch chỉnh lưu toàn kỳ dùng 2 diode. 220V BRIDGE -9/9V N1:N2 D4 D1 Vs Vi Vom =Vim-2Vγ 50.0Hz D3 D2 R Hình 1-8 I.4.2 Mạch chỉnh lưu khi có tụ lọc : Sau khi chỉnh lưu, tín hiệu DC ra khá nhấp nhô nên người ta thường gắn các tụ lọc để lọc những thành phần nhấp nhô này. Người ta thường chọn tụ C lớn để tạo tín hiệu ra DC bằng phẳng. - 220/220V D1 -9/9V N1:N2 D2 50.0Hz C R Hình 1-9 V r,pp Vom VDC 4 fR C Vrpp hay L Điện thế một chiều (hay iện thế trung bình) VDC = .Vom VDC = Vom − 1+ 4 fR C V 1 2 L Độ gợn sóng : AC k r = .% = % VDC 4 fRL C
  5. Bài 1 : Diode Bán Dẫn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - PHẦN II : TIẾN TRÌNH THÍ NGHIỆM Sau khi đã hiểu kỹ những vấn đề lý thuyết được nhắc lại và nhấn mạnh ở PHẦN I, phần này bao gồm trình tự các bước phải tiến hành tại phòng thí nghiệm. Như vậy, SV cần nhanh chóng thực hiện, mắc mạch, đo đạc, hiểu kỹ và ghi nhận kết quả. Sau mỗi bài thí nghiệm, GV hướng dẫn sẽ kiểm tra và đánh giá kết quả thí nghiệm của SV. II.1. KHẢO SÁT ĐẶC TUYẾN V-A CỦA DIODE Si 1. Mạch thí nghiệm : Mạch A1-1 2. Cấp nguồn 0->15V cho mạch A1-1 : Nguồn (0 ->15V) nối với chốt +Vcc, GND của nguồn với chốt GND của mạch . Hình 1-1 II.1.1 Phân cực nghịch D1 : II.1.1.A. Sơ đồ nối dây: Ngắn mạch mA-kế : mA ♦ Xác định rõ chân Anode (A1) và chân Cathode (C1) của diode D1. Mắc mạch phân cực nghịch D1 như hình 1-1: Ngắn mạch J2 và J4. ♦ Bật công tắc nguồn khối thí nghiệm ATS - 11. ♦ SV sẽ dùng đồng hồ để đo điện áp (Lưu ý: Để giai đo thích hợp) II.1.1.B. Các bước thí nghiệm : ♦ Lần lượt hiệu chỉnh biến trở nguồn để có các giá trị điện áp nguồn cung cấp Vcc theo Bảng A1-1, ghi nhận các giá trị điện áp VD1 và tính dòng ID1 tương ứng. Bảng A1-1 Giá trị điện áp nguồn VS (Volt) Thông số cần đo Vcc = 12V Vcc = 10V Vcc = 8V Vcc = 6V Vcc = 4V Điện áp giữa 2 đầu diode D1 : VD1 (V) Dòng qua diode D1 : ID1 (mA) (Chú ý, với Si-Diode hiện đại, dòng ngược cỡ nA, nên có thể không đo được bằng cách đơn giản.) II.1.2 Phân cực thuận D1 : II.1.2.A. Sơ đồ nối dây:
  6. Bài 1 : Diode Bán Dẫn Simpo PDF Merge♦ andMắc Splitmạch Unregistered phân cực thuậ nVersion D1 như -hình 1-1 : Ngắn mạch J1 và J3. ♦ Bật điện công tắc khối thí nghiệm ATS - 11. II.1.2.B. Các bước thí nghiệm: 1. Chỉnh biến trở nguồn để có các giá trị điện áp nguồn Vcc theo Bảng A1-2, ghi nhận các giá trị điện áp VD1 và tính dòng ID1 tương ứng. Bảng A1-2 Giá trị điện áp nguồn Vcc (Volt) Thông số cần đo 0,2 0,4 0,6 0,8 1V 2V 3V 4V 5V V V V V Điện áp giữa hai đầu D1 : VD1 (V) Dòng qua diode ID1 (mA) 2. Với kết quả đo được trên bảng A1-1 và A1-2, hãy vẽ đồ thị biểu diễn đặc trưng Volt-Ampere của Si-Diode ID1 = f(VD1), trong đó dòng ID1 biểu diễn trên trục y và VD1 trên trục x. Từ đó xác định điện áp ngưỡng dẫn Vγ = . của D1? (Là điện áp trên diode mà lúc đó có dòng qua diode ID1 ≥ 0.1mA) II.2. KHẢO SÁT ĐẶC TUYẾN V-A CỦA DIODE ZENER (Vẫn Mạch A1-1) II.2.1 Phân cực nghịch diode Zener D3: II.2.1.A. Sơ đồ nối dây: ♦ Mắc mạch phân nghịch cho D3 như hình 1-1: Ngắn mạch J6 và J8. II.2.1.B. Các bước thí nghiệm: ♦ Chỉnh biến trở nguồn để có các giá trị điện áp nguồn Vcc theo Bảng A1-3, ghi nhận các giá trị áp VD3 và tính dòng ID3 tương ứng. Bảng A1-3 Giá trị điện áp nguồn V (Volt) Thông số cần đo CC 2V 3V 4V 5V 6V 7V 8V 9V 10V 12V Điện áp giữa hai đầu D3 : VD3 (V) Dòng qua diode D3 : ID3 (mA) Từ đó xác định điện áp ổn áp của D3 khi phân cực nghịch Vz = II.2.2 Phân cực thuận diode Zener D3 : II.2.1.A. Sơ đồ nối dây: ♦ Mắc mạch phân cực thuận D3 như hình 1-1: Ngắn mạch J5 và J7. II.1.2.B. Các bước thí nghiệm: 1. Chỉnh biến trở nguồn để có các giá trị điện áp nguồn Vs theo Bảng A1-4, ghi nhận các giá trị áp VD3 và tính dòng ID3 tương ứng. Bảng A1-4 Giá trị điện áp nguồn Vcc (Volt) Thông số cần đo 0,2 0,4 0,6 0,8 1V 2V 3V 4V 5V V V V V Điện áp giữa hai đầu D3 : VD3 (V) Dòng qua diode ID3 (mA) 2. Với kết quả đo được trên bảng A1-3 và A1-4, hãy vẽ đồ thị biểu diễn đặc trưng Volt-Ampere của Si-Zener ID3 = f(VD3), trong đó dòng ID3 biểu diễn trên trục y và sụt thế VD3 - trên trục x. Từ đó xác định điện áp ngưỡng dẫn Vγ = . khi D3 phân cực thuận?
  7. Bài 1 : Diode Bán Dẫn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - II.3. KHẢO SÁT LED (Vẫn Mạch A1-1) II.3.1 Sơ đồ nối dây: ♦ Phân cực thuận cho LED như hình 1-1 : Nối chốt J9, còn cực catode của LED đã được nối đất sẵn. ♦ Bật điện công tắc khối thí nghiệm ATS - 11. II.3.2 Các bước thí nghiệm : 1. Chỉnh biến trở nguồn để có các trạng thái LED theo Bảng A1-5, ghi nhận các giá trị áp Vled và dòng Iled tương ứng. Bảng A1-5 Thông số cần đo Trạng thái LED Điểm bắt đầu sáng Điểm sáng trung bình Điểm sáng rõ Giá trị điện áp nguồn VS (V) Điện áp giữa hai đầu Led : Vled (V) Dòng qua LED : Iled (mA) 2. Căn cứ kết quả ghi trong bảng A1-5, cho biết khoảng dòng Iled = . và thế Vled = . sử dụng để LED phát sáng? II.4. KHẢO SÁT MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA DIODE CHỈNH LƯU : Mạch A1-2 II.4.1 Mạch chỉnh lưu bán kỳ : II.4.1.A. Sơ đồ nối dây: ♦ Mắc mạch chỉnh lưu bán kỳ sử dụng 1 diode : - Nối chốt A ⇔ chốt 9V - AC SOURCE - của thiết bị chính ATS-11. - Nối chốt D ⇔ chốt 0V - AC SOURCE - của thiết bị chính ATS-11. ♦ Nối chốt JA của mảng A1-2 để lấy tải ngõ ra trên R1. ♦ Bật công tắc nguồn của thiết bị chính. Hình 1-2 : Mạch chỉnh lưu dùng diode
  8. Bài 1 : Diode Bán Dẫn Simpo PDF MergeII.4.1.B. and SplitChu Unregisteredẩn bị dao độ Versionng ký: - - Bật điện dao động ký. - Đặt TIME/DIV và VOLT/DIV của kênh 1, kênh 2 ở vị trí thích hợp. - Kẹp GND của dao động ký tại D (GND) - Tia 1 đo tại ngõ vào A. - Tia 2 đo tại ngõ ra T (trên R1). II.4.1.C. Các bước thí nghiệm: 1. Vẽ dạng sóng vào tại A và dạng sóng ra tại T trên cùng đồ thị (Ghi chú đầy đủ) Chú y : đọc biên độ của tín hiệu vào kênh CH1 ở chế độ AC tín hiệu ngõ ra kênh CH2 ở chế độ DC 2. Đo biên độ đỉnh VA, VT và tần số fA, fT của tín hiệu ngõ vào A và ngõ ra T, ghi kết qủa vào bảng A1-6 (Phần chỉnh lưu bán kỳ) 3. Dùng đồng hồ đo điện áp (Đo DC) trên tải R1, ghi nhận vào bảng A1-6 . Bảng A1-6 Chỉnh lưu bán kỳ Chỉnh lưu toàn kỳ 2 diode Chỉnh lưu cầu Ngõ vào A Ngõ ra T Ngõ vào A Ngõ ra T Ngõ vào A Ngõ ra T VA fA VT fT VDC VA fA VT fT VDC VC fC VT fT VDC II.4.2 Mạch chỉnh lưu toàn kỳ dùng 2 diode : Vẫn mạch A1-2 II.4.2.A. Sơ đồ nối dây: ♦ Mắc mạch chỉnh lưu toàn kỳ sử dụng 2 diode : - Nối chốt A ⇔ chốt 9V của nguồn AC SOURCE - Nối chốt B ⇔ chốt 9V còn lại của nguồn AC SOURCE - Nối chốt D ⇔ chốt 0V của nguồn AC SOURCE ♦ Nối chốt JA của mảng A1-3 để lấy tải ngõ ra trên R1. ♦ Bật công tắc nguồn của thiết bị chính. II.4.2.B. Các bước thí nghiệm: 1. Vẽ dạng sóng tại 2 ngõ vào A, B và ngõ ra T trên cùng đồ thị Chú ý : đọc biên độ của tín hiệu vào ở AC, tín hiệu ngõ ra ở DC.
  9. Bài 1 : Diode Bán Dẫn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2. Đo biên độ đỉnh VA, VT và tần số fA, fT của tín hiệu ngõ vào và ngõ ra, ghi kết qủa vào bảng A1-6 (Phần chỉnh lưu toàn kỳ 2 diode) 3. Dùng đồng hồ đo điện áp (Đo DC) trên tải R1, ghi nhận vào bảng A1-6 . II.4.3 Mạch chỉnh lưu toàn kỳ dùng 4 diode (Chỉnh lưu cầu) : Vẫn mạch A1-2 II.4.3.A. Sơ đồ nối dây: ♦ Mắc mạch chỉnh lưu toàn kỳ sử dụng 4 diode : - Nối chốt C ⇔ chốt 9V của nguồn AC SOURCE - Nối chốt E ⇔ chốt 0V của nguồn AC SOURCE ♦ Nối JA, JB để lấy tải ngõ ra trên T. II.4.3.B. Chuẩn bị dao động ký: Lưu ý: chỉ sử dụng 1 kênh để quan sát tín hiệu vào và ra vì điểm mass ngõ vào và ngõ ra khác nhau. Khi quan sát tín hiệu vào thì kẹp que đo mass với đất tại ~0V, còn quan sát tín hiệu ra thì kẹp que đo mass theo đất lối ra (GND) . II.4.3.C. Các bước thí nghiệm: 1. Vẽ dạng sóng vào C và ra T trên cùng đồ thị (Ghi chú đầy đủ) Chú ý : đọc biên độ của tín hiệu vào (AC), tín hiệu ngõ ra (DC)
  10. Bài 1 : Diode Bán Dẫn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2. Đo biên độ đỉnh VC, VT và tần số fC, fT của tín hiệu ngõ vào và ngõ ra, ghi kết qủa vào bảng A1-6 (Phần chỉnh lưu toàn kỳ 4 diode) 3. Dùng đồng hồ đo điện áp (Đo DC) trên tải R1, ghi nhận vào bảng A1-6 . 4. Dựa vào bảng kết qủa ở bảng A1-6 cho biết ưu điểm của mạch chỉnh lưu toàn kỳ so với bán kỳ về độ gợn sóng, điện áp VDC ở ngõ ra? II.5. MẠCH LỌC NGUỒN (Vẫn Mạch A1-2) II.5.1 Sơ đồ nối dây : ♦ Mắc mạch chỉnh lưu toàn kỳ sử dụng 2 diode : - Nối chốt A ⇔ chốt 9V của nguồn AC SOURCE - Nối chốt B ⇔ chốt 9V còn lại (đối xứng) của nguồn AC SOURCE - Nối chốt D của mảng A1-2 với chốt 0V của nguồn AC SOURCE ♦ Bật công tắc nguồn của thiết bị chính. ♦ Sử dụng dao động ký để quan sát tín hiệu tại ngõ ra OUT trong từng kiểu trong bảng A1-7. Lưu ý: Với J = 1, nghĩa là ngắn mạch J Còn J = 0, nghĩa là hở mạch. Bảng A1-7 Kiểu Nội dung J1 J2 J3 J4 J5 J6 Vm Vr,pp VDC 1 Không tải ra 1 0 1 0 0 0 2 Có tải 2K 1 0 1 0 1 0 3 Có tải 1K 1 0 1 0 0 1 4 Tăng tụ lọc 1 1 1 0 0 1 5 Bộ lọc hình π 1 1 1 1 0 1
  11. Bài 1 : Diode Bán Dẫn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - II.5.2 Các bước thí nghiệm: 1. Đo biên độ thế một chiều VDC và biên độ sóng răng cưa Vr,pp ghi kết quả vào bảng A1-7. 2. Vẽ dạng sóng ra tại OUT (VOUT) trên cùng đồ thị cho từng kiểu theo bảng A1-7 (bằng các màu khác nhau). 3. Có nhận xét gì về độ gợn sóng, VDC khi tăng tụ lọc và tải? II.6. MẠCH NHÂN ĐIỆN ÁP : Mạch A1-3 II.6.1 Sơ đồ nối dây : ♦ Nối chốt A của mảng A1-4 với chốt ∼9V của nguồn AC SOURCE. ♦ Nối chốt B của mảng A1-4 với chốt ∼ 0V của nguồn AC SOURCE. ♦ Bật công tắc nguồn của thiết bị chính. II.6.2 Chuẩn bị dao động ký : ♦ Bật điện dao động ký. ♦ Chọn giai đo thích hợp để đo tín hiệu tại A và C. Hình 1-3: Mạch nhân áp II.6.3 Các bước thí nghiệm : 1. Vẽ dạng sóng đo tại A (VA), C (VC) trên cùng đồ thị (Ghi chú đầy đủ) 2. Dùng đồng hồ đo điện áp tại ngõ vào A và tại ngõ ra C: VA = VC = .
  12. Bài 1 : Diode Bán Dẫn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 3. Giải thích về các giá trị đo đạc được từ sơ đồ hoạt động của mạch II.7. MẠCH ỔN ÁP DÙNG LM7805 (Mạch A1-4) II.7.1 Sơ đồ nối dây : ♦ Mạch A1-2 : Mắc mạch chỉnh lưu toàn kỳ sử dụng 2 diode : - Nối chốt A ⇔ chốt 9V của nguồn AC SOURCE - Nối chốt B ⇔ chốt 9V còn lại (đối xứng) của nguồn AC SOURCE - Nối chốt D của mảng A1-2 với chốt 0V của nguồn AC SOURCE - Ngắn mạch J1 và J3 để sử dụng tụ C1 lọc cho bớt nhấp nhô - Sau đó lấy ngõ ra trên OUT của mạch A1-2 nối đến ngõ vào IN của mảng mạch A 1-4. ♦ Mạch A1-4: Ngắn mạch J1 để dùng tải R1=100K ♦ Bật công tắc nguồn của thiết bị chính. ♦ Dùng đồng hồ đo để điện áp (chú ý để giai đo thích hợp).
  13. Bài 1 : Diode Bán Dẫn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Hình 1-4: Mạch ổn áp dùng LM 7805 II.7.2 Các bước thí nghiệm: 1. Chỉnh biến trở P1 để thay đổi điện áp vào của 7805 (chân P) khoảngVi = 8,5V. Xác định Vo = , quan sát dạng sóng ra. 2. Thay đổi biến trở để có các giá trị điện áp như bảng A 1-8. Đo Vo của 7805. Bảng A1-8 Giá trị điện áp Vin (Volt) của 7805 Thông số cần đo 10V 8V 7V 6V 5V Điện áp ra Vout (V) 3. Dựa vào bảng kết qủa A1-8, cho biết ở điện áp vào Vi = . thì điện áp ra Vo không còn ổn định nữa? 4. Chỉnh biến trở P1 để thay đổi điện áp vào của 7805 (chân P) khoảng Vi = 8,5V 5. Ngắn mạch J3 để đổi tải R3 = 51Ω/ 1W. Xác định Vo = , quan sát dạng sóng ra. Nhận xét? II.8. MẠCH ỔN ÁP DÙNG LM317 (Mạch A1-5) II.8.1 Sơ đồ nối dây : Vẫn nối mạch A1-2 như cũ ♦ Mạch A1-2 : Mắc mạch chỉnh lưu toàn kỳ sử dụng 2 diode : - Nối chốt A ⇔ chốt 9V của nguồn AC SOURCE - Nối chốt B ⇔ chốt 9V còn lại (đối xứng) của nguồn AC SOURCE - Nối chốt D của mảng A1-2 với chốt 0V của nguồn AC SOURCE - Ngắn mạch J1 và J3 để sử dụng tụ C1 lọc cho bớt nhấp nhô - Sau đó lấy ngõ ra trên OUT của mạch A1-2 nối đến ngõ vào IN của mảng mạch A 1-5. ♦ Bật công tắc nguồn của thiết bị chính. ♦ Dùng đồng hồ đo để điện áp (chú ý để giai đo thích hợp).
  14. Bài 1 : Diode Bán Dẫn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Hình 1-5: Mạch ổn áp dùng LM 317 II.7.2 Các bước thí nghiệm: 1. Đo điện áp vào của LM 317 Vin = 2. Chỉnh biến trở ADJ P2 (Adjust) để thay đổi điện áp ra của LM317, ghi kết quả đo Vo của LM 317. Bảng A1-9 Giá trị điện áp V (Volt) của LM317 Thông số cần đo ADJ Điện áp ra Vout (V) của LM317 3. Dựa vào bảng kết qủa A1- 8, viết công thức tính vo theo vi?
  15. Bài 2 : Mạch Khuếch Đại Dùng Transistor Lưỡng Cực (BJT) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - BÀI 2 : MẠCH KHUẾCH ĐẠI DÙNG TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BJT) › MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Giúp sinh viên bằng thực nghiệm khảo sát các vấn đề chính sau đây : 1. Vấn đề phân cực DC CE/BJT-(NPN-PNP) : Xác định điểm làm việc tĩnh Q(VCEQ, ICQ) trên họ đặc tuyến ngõ ra , hệ số khuếch đại dòng β . IC = f (VCE ) I =const B 2. Khảo sát mạch khuếch đại AC ghép RC dạng CE, CC, CB/BJT-NPN : a. Khảo sát mạch khuếch đại AC CE/BJT-NPN dãy tần giữa (Midrange) : Xác định Av, độ lệch pha ΔΦ. b. Khảo sát đáp ứng tần số thấp của mạch khuếch đại AC CE/BJT-NPN : vẽ biểu đồ Bode quan hệ Biên độ – tần số Av(f), Pha – tần số φ(f), xác định tần số cắt dưới fCl = min(fCL1, fCL2) của mạch khuếch đại với giả thiết tụ CE bypass hoàn toàn. 3. Khảo sát mạch khuếch đại ghép kiểu Darlington. › THIẾT BỊ SỬ DỤNG Bộ thí nghiệm ATS-11 và Module thí nghiệm AM-102B. Dao động ký, đồng hồ VOM và dây nối. PHẦN I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT Phần này nhằm tóm lược những vấn đề lý thuyết thật cần thiết phục vụ cho bài thí nghiệm và các câu hỏi chuẩn bị để sinh viên phải đọc kỹ và trả lời trước ở nhà. I.1. CẤU TẠO TRANSISTOR E C E C P N P N P N B B + - + - - + - + VCB VCB V VBE BE VBE : phân cực VCB : phân cực VBE : phân cực VCB : phân cực thuận mối nối nghịch mối thuận mối nối nghịch mối B-E nối B-C B-E nối B-C IC I C C C B B IE = IB + IC I IB E B E IE IE (a) BJT- PNP (b) BJT - NPN Hình 2-1 I.2. TRẠNG THÁI HOẠT ĐỘNG CỦA TRANSISTOR Tùy mức phân cực mà transistor có thể làm việc một trong ba trạng thái : a. Trạng thái ngưng dẫn : Nếu BJT được phân cực với mối nối BE phân cực nghịch VBE < Vγ (VBE = 0 ÷ 0,4V) thì BJT ngưng dẫn: dòng IB = 0, IC = 0, và VCE ≈ VCC.
  16. Bài 2 : Mạch Khuếch Đại Dùng Transistor Lưỡng Cực (BJT) Simpo PDF Mergeb. Tr andạng Splitthái khuUnregisteredếch đại : Version - Nếu BJT được phân cực với mối nối BE phân cực thuận VBE = 0,5 ÷ 0,7V và BC được phân cực nghịch thì BJT dẫn điện: dòng IC tăng theo IB (IC = βIB) c. Trạng thái bảo hòa : Nếu BJT được phân cực với mối nối BE và BC phân cực thuận , thì transistor dẫn bão hòa: lúc đó IC không tăng (IC < βIB) và điện thế VCE giảm còn rất nhỏ gọi là VCE bão hòa (VCEsat ≈ 0,2V). I.3. KHUẾCH ĐẠI AC BJT DÃY TẦN GIỮA I.3.1. MẠCH KHUẾCH ĐẠI BJT GHÉP KIỂU CE: VCC VCC Rc Rb1 C2 Rb1 Rc C1 + Vo + RL Vi Rb2 Ce Rb2 Re + Re 0 0 Hình 2.2a. Dạng mạch CE Hình 2.2b. Mạch tương đương DC RL : biểu diễn tải được nhìn bởi bộ khuếch đại. RB1, RB2, RC và RE : cung cấp phân cực DC để BJT hoạt động trong miền tuyến tính. I.3.1.A. Khảo sát DC: R Rb1.Rb2 b2 R = VBB = VCC BB R + R Rb1 + Rb2 b1 b2 V −V BB BE I ≈ I = βI I B = E C B RBB + (1+ β )Re ⇒ h h = 25mV fe ie I (mA) I.3.1.B.C Khảo sát AC: Để có mạch tương đương (Hình 1c.) cần biết như sau : Bất kỳ node nào mà điện áp tại đó đúng bằng hằng số (constant) thì được coi như nối đất về mặc AC. Nội trở của tất cả các nguồn cung cấp được giả thiết bỏ qua, không đáng kể so với các thông số của mạch ⇒ Do đó, các node nguồn cung cấp được nối đất về mặt AC. Các tụ C1, C2, CE hoạt động ngắn mạch (short circuits) tại các tần số thuộc dãy giữa (midrange). Giả định này xác định miền dãy giữa. Các điện dung dây nối và của linh kiện có tác dụng hở mạch (open circuits) tại các tần số thuộc dãy giữa. Ngõ vào của BJT được xem như một diode có điện trở AC là hie. Dòng base ib chảy vào trong linh kiện. Ngõ ra của BIT được xem như một nguồn dòng ic = hfe.ib với điện trở ra là 1/hoe
  17. Bài 2 : Mạch Khuếch Đại Dùng Transistor Lưỡng Cực (BJT) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Zi Zo B i C Vo b Vi 1/hoe Rc RL Rb1//Rb2 hie ic = hfeib E Hình 2.2c. Mạch tương đương AC dãy tần giữa Các thông số của mạch khuếch đại: Z i = Rb1 // Rb2 // hie ≈ hie Z o = (1/ hoe ) // RC ≈ RC i i i ⎛ (1/ h ) // R ⎞ ⎛ R // R ⎞ A = o = o ⋅ b = ⎜− h 0e C ⎟ ⋅⎜ b1 b2 ⎟ i ⎜ fe ⎟ ⎜ ⎟ ii ib ii ⎝ (1/ h0e ) // RC + RL ⎠ ⎝ Rb1 // Rb2 + hie ⎠ vo vo ib vb ⎡ 1 ⎤ ⎡ (Rb1 // Rb2 // hie ) ⎤ Av = = ⋅ . = []− h fe .()(1/ h0e ) // RC // RL ⋅ ⎢ ⎥.⎢ ⎥ vi ib vb vi ⎣hie ⎦ ⎣(Rb1 // Rb2 // hie ) + Ri ⎦ h (R // R // h ).[(1/ h ) // R // R ] = − fe ⋅ b1 b2 ie 0e C L hie (Rb1 // Rb2 // hie + Ri ) Trong R C A v ≅ − h fe ⋅ trường hợp : Rb1 và Rb2 >> hie, (1/hoe) và RL >> RC : R i + h ie Vậy: Mạch CE có chức năng khuếch đại dòng và khuếch đại áp. Chiến lược thiết kế mạch khuếch đại AC với độ lợi Av theo yêu cầu có thể được thực hiện dựa vào biểu thức của Av. Trước tiên, thông qua việc ấn định điểm làm việc tĩnh Q (ICQ, VCEQ) trên họ đặc tuyến ngõ ra ic = f(vce), ta xác định được các giá trị RB1, RB2, RC. Đối với một linh kiện BJT đã cho (xác định được hfe và (1/hoe)) thì độ lợi của bộ khuếch đại sẽ phụ thuộc vào RC và Ri. Nếu RC được cho thì độ lợi có thể được hiệu chỉnh bằng cách thay đổi Ri.
  18. Bài 2 : Mạch Khuếch Đại Dùng Transistor Lưỡng Cực (BJT) Simpo PDF I.3.2.Merge M andẠCH Split KHU UnregisteredẾCH ĐẠI BJT Version GHÉP -KI CC: VCC VCC Rb1 Ri C1 + C2 R + Vo BB Vi Rb3 Rb2 V Re BB Re 0 0 Hình 2-3a : Mạch khuếch đại ghép CC Hình 2-3b : Mạch tương đương AC Ri : được thêm vào để kiểm soát dòng điện ngõ vào từ nguồn v1. I.3.2.A. Khảo sát DC: Rb2 VBB = VCC RBB = Rb1 // Rb2 + Rb3 Rb1 + Rb2 V −V BB BE I ≈ I = βI I B = E C B RBB + (1+ β )Re ⇒ h fe hie = 25mV I C (mA) I.3.2.B. Zi Ri B ib hie Vo C Vi Re.hfe RBB Zo Hình 2-3c : Mạch tương đương tín hiệu nhỏ Khảo sát AC: Z = R + R //(h + R .h ) : rất lớn i i [ BB ie e. fe ] h + (R // R ) Z = R // ie i BB : rất nhỏ o e h fe v v i v ⎡ ⎤ ⎡ R //(h + R .h ) ⎤ o o b b 1 BB ie e fe ≤ 1 Av = = ⋅ . = []Re .h fe ⋅ ⎢ ⎥.⎢ ⎥ vi ib vb vi ⎣⎢hie + Re .h fe ⎦⎥ ⎣⎢ RBB //(hie + Re .h fe ) + Ri ⎦⎥ Vậy: Mạch CC không có chức năng khuếch đại áp. Mạch CC có tổng trở vào lớn, tổng trở ra nhỏ, thường được dùng để phối hợp trở kháng giữa các tầng khuếch đại.
  19. Bài 2 : Mạch Khuếch Đại Dùng Transistor Lưỡng Cực (BJT) Simpo PDF I.3.3.Merge M andẠCH Split KHU UnregisteredẾCH ĐẠI BJT Version GHÉP -KI CB: VCC VCC C1 Rb1 Rc C2 Rb1 Rc Vo + + Vi Re RL + Rb2 Cb Rb2 Re 0 0 Hình 2-4a : Mạch khuếch đại ghép CB Hình 2-4b : Mạch tương đương DC I.3.3.A. Khảo sát DC: Tương tự như mạch CE I.3.3.B. Khảo sát AC: Zi Zo E ie C Vo ii i o Vi 1/hob Rc RL Re hib hfb.ie B Hình 2-4c : Mạch tương đương tín hiệu nhỏ Z i = Re // hib ≈ hib Z = 1/ h // R o ob C ⎡ 1 ⎤ // RC io io ie ⎢ hob ⎥ ⎡ Re ⎤ Ai = = ⋅ = − h fb .⎢− ⎥ ≈ h fb ≤ 1 i i i ⎢ 1 ⎥ R + h i e i // RC + RL ⎣ e ib ⎦ ⎣⎢ hob ⎦⎥ ⎡ ⎤ vo vo ie ⎡ 1 ⎤ 1 Av = = ⋅ = − h fb ( // RC // RL ) .⎢− ⎥ v i v ⎣⎢ hob ⎦⎥ h i e i ⎣ ib ⎦ Vậy: Mạch CB không có chức năng khuếch đại dòng.
  20. Bài 2 : Mạch Khuếch Đại Dùng Transistor Lưỡng Cực (BJT) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - PHẦN II : TIẾN TRÌNH THÍ NGHIỆM Sau khi đã hiểu kỹ những vấn đề lý thuyết được nhắc lại và nhấn mạnh ở PHẦN I, phần này bao gồm trình tự các bước phải tiến hành tại phòng thí nghiệm. Như vậy, SV cần thực hiện, mắc mạch, đo đạc, hiểu kỹ và ghi nhận kết quả. Sau mỗi bài thí nghiệm, GV hướng dẫn sẽ kiểm tra và đánh giá kết quả thí nghiệm của SV. II.1. PHÂN CỰC BJT NPN (Mạch A2-1) II.1.1 Sơ đồ nối dây: (hình 2-1) ♦ Cấp nguồn +12V của nguồn DC POWER SUPPLY cho mạch A2-1 - Chốt +12V của mạch ⇔ chốt +12V - Chốt GND của mạch ⇔ chốt GND của nguồn DC POWER SUPPLY. ♦ Ngắn mạch các mA kế. ♦ Khảo sát BJT NPN C1815. Hình 2-1: Phân cực mạch khuếch đại CE dùng BJT-NPN (Mạch A2-1) II.1.2 Các bước thí nghiệm : 1. Chỉnh biến trở P1 để VCE có các giá trị theo bảng A2-1. Đo điện áp rơi trên R2 (VR2), ghi vào Bảng A2-1. Tính IB, IC, và hệ số khuếch đại dòng β. Bảng A2- 1 Thông số Thông số tính toán Nhận xét Điện áp V cần đo CE [v] V β = h Trạng thái hoạt động của BJT VR2 [V] R 2 VCC − VCE fe I B = [A] I = [A] (Ngưng dẫn, Khuếch đại, Bão hòa) C = Ic / Ib R 2 R 3 + P2 ≈ VCC = 5.5 V ÷ 6.5V = 0.1 ÷ 0.2V
  21. Bài 2 : Mạch Khuếch Đại Dùng Transistor Lưỡng Cực (BJT) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2. Cho biết điểm làm việc tĩnh Q trong cả 3 trường hợp phân cực nêu trên của BJT: Q(ICQ, VCEQ) Trạng thái làm việc Q1 Q2 Q3 II.2. PHÂN CỰC BJT PNP (Mạch A2-2) II.2.1 Sơ đồ nối dây: (hình 2-2) ♦ Cấp nguồn -12V của nguồn DC POWER SUPPLY cho mạch A2-2 - Chốt -12V của mạch ⇔ chốt -12V - Chốt GND của mạch ⇔ chốt GND của nguồn DC POWER SUPPLY. ♦ Ngắn mạch các mA kế. ♦ Khảo sát BJT PNP A1015. Hình 2-2: Phân cực mạch khuếch đại CE dùng BJT-PNP (Mạch A2-2) II.2.2 Các bước thí nghiệm : 1. Chỉnh biến trở P1 để VCE có các giá trị theo bảng A2-2. Đo điện áp rơi trên R2 (VR2) ghi vào Bảng A2-2. Tính IB, IC, và hệ số khuếch đại dòng β. Bảng A2-2 Thông số Thông số tính toán Nhận xét cần đo Điện áp VCE V [V] Trạng thái hoạt động của BJT [V] R2 V V − V β = hfe I = R 2 [A] I = CC CE [A] = I / I (Ngưng dẫn, Khuếch đại, Bão hòa) B R C R + P c b ≈ -12V 2 3 2 ≈ -5.5 ÷ -6.5V ≈-0.1 ÷ -0.2V
  22. Bài 2 : Mạch Khuếch Đại Dùng Transistor Lưỡng Cực (BJT) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2. Cho biết điểm làm việc tĩnh Q trong cả 3 trường hợp phân cực nêu trên của BJT : Q1(ICQ, VCEQ) Trạng thái làm việc Q1(ICQ1, VCEQ1) Q2(ICQ2, VCEQ2) Q3(ICQ3, VCEQ3) II.3. MẠCH KHUẾCH ĐẠI GHÉP CE (Mạch A2-3) II.3.1 Khảo sát DC : II.3.1.A Sơ đồ nối dây: (hình 2-3) ♦ Cấp nguồn +12V của nguồn DC POWER SUPPLY cho mạch A2-3 A Hình 2-3: Khuếch đại xoay chiều (AC) ghép CE dùng BJT-NPN (Mạch A2-3) II.3.1.B Các bước thí nghiệm: 1. Xác định điểm làm việc tĩnh Q(ICQ, VCEQ) của mạch : - Đo điện áp tại điểm A : VA = - Đo điện áp VCEQ = - Tính dòng : VA − VCEQ ICQ = = R 4 + R 5 - ⇒ Điểm làm việc tĩnh Q(ICQ, VCEQ) = 2. Cho biết trạng thái hoạt động của BJT : .
  23. Bài 2 : Mạch Khuếch Đại Dùng Transistor Lưỡng Cực (BJT) Simpo PDF II.3.2Merge Kh andảo sátSplit đặ Unregisteredc tính khuếch đạVersioni AC ở dãy- tần giữa : (Vẫn mạch A2-3) II.3.2.A Sơ đồ nối dây: ♦ Vẫn cấp nguồn +12V nguồn DC POWER SUPPLY cho mạch A2-3 ♦ Dùng thêm tín hiệu từ máy phát tín hiệu Function Generator trên thiết bị ATS để đưa tín hiệu AC đến ngõ vào IN của mạch khuếch đại. Và chỉnh máy phát tín hiệu : - Đặt chế độ (Function) tại vị trí : Sine - Chỉnh biến trở Amplitude để có giá trị điện áp đỉnh đỉnh VIN(p-p) = 30mV - Tần số 1Khz: Range : Đặt tại vị trí : x1K Frequency : Vị trí phù hợp. ♦ Nối ngõ ra OUT của máy phát đến ngõ vào IN của mạch. ♦ Dùng dao động ký để quan sát tín hiệu điện áp ngõ IN vào và ngõ ra OUT. II.3.2.B Các bước thí nghiệm: 1. Đo các giá trị VIN, VOUT, tính Av. Ghi kết qủa vào bảng A2-3 2. Đo độ lệch pha ΔΦ giữa tín hiệu ngõ vào VIN và tín hiệu ngõ ra VOUT Bảng A2-3 Thông số cần đo Trị số điện áp vào VIN (p-p) = 30 mV Biên độ VOUT (p-p) VOUT(p-p) Độ lợi điện áp Av = VIN(p-p) Độ lệch pha ΔΦ 3. Quan sát trên dao động ký và vẽ trên cùng một hệ trục tọa độ dạng tín hiệu điện áp ngõ vào (VIN) và tín hiệu điện áp ngõ ra (VOUT) 4. Dựa vào trạng thái hoạt động khuếch đại của BJT ở bảng A2-1 và A2-3, nêu nhận xét về các đặc trưng của mạch khuếch đại CE (về hệ số khuếch đại dòng β, hệ số khuếch đại áp Av, độ lệch pha ΔΦ) II.3.3 Khảo sát đáp ứng tần số của mạch khuếch đại : Vẫn mạch A2-3 II.3.3.A Sơ đồ nối dây: ♦ Cấp nguồn +12V từ nguồn DC POWER SUPPLY cho mạch A2-3
  24. Bài 2 : Mạch Khuếch Đại Dùng Transistor Lưỡng Cực (BJT) Simpo PDF Merge♦ and Dùng Split tín Unregistered hiệu AC từ máy Version phát tín -hi để đưa đến ngõ vào IN của mạch và chỉnh máy phát để có : Sóng Sin, f = 1Khz., VIN (pp) = 30mV ♦ Dùng dao động ký để quan sát tín hiệu điện áp ngõ vào và ngõ ra. II.3.3.B Các bước thí nghiệm: 1. Đọc biên độ đỉnh - đỉnh VOUT(pp) tại ngõ ra. Ghi nhận độ lợi Av tại f = 1KHz : VOUT(p-p) Độ lợi điện áp Av = = VIN(p-p) 2. Giữ nguyên biên độ điện áp tín hiệu vào VIN (pp) = 30mV (Không chỉnh Amplitude). Thay đổi tần số máy phát sóng (bằng Frequency và Range) theo Bảng A2- 4. Đo biên độ đỉnh - đỉnh tại ngõ ra VOUT(pp), ghi nhận độ lợi Av tại các tần số khảo sát. Bảng A2- 4 Tần số 100Hz 200Hz 1Khz 10Khz 20Khz 50Khz 100Khz Biên độ VOUT (p-p) (V) Av 3. Vẽ biểu đồ Boode thể hiện quan hệ Biên độ – Tần số theo Bảng A2-4 (Av theo tần số f) |AV | f (Hz) O Xác định tần số cắt dưới theo thực nghiệm : fCL =
  25. Bài 2 : Mạch Khuếch Đại Dùng Transistor Lưỡng Cực (BJT) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - II.4. MẠCH KHUẾCH ĐẠI GHÉP CC (Mạch A2-4) II.4.1 Sơ đồ nối dây: (Hình 2-4) ♦ Cấp nguồn +12V cho mạch A2-4 Hình 2-4: Khuếch đại ghép CC (Mạch A2-4) II.4.2 Khảo sát chế độ DC : II.4.2A Chỉ dùng 1 BJT (T1- NPN C1815) - Tải R5 =100Ω 1/ Sơ đồ nối dây: Ngắn mạch J1 và J5, để khảo sát riêng Transistor T1 với tải ngõ ra R5 = 100Ω. 2/ Các bước thí nghiệm: a. Chỉnh biến trở P1 để có các giá trị điện áp rơi trên R2 (VR2) như Bảng A2-5. Đo điện áp trên tải ngõ ra VR5, tính hệ số khuếch đại dòng β. Bảng A2-5. Thông số cần đo Thông số tính toán VR2 [V] VOUT [V] V V R 2 R5 β = hfe = Ic / Ib I B = [A] I C = [A] R 2 R5 0,05V 0,1V b. Dựa vào kết qủa bảng A2- 4, nhận xét gì về hệ số khuếch đại dòng điện β của mạch ghép CC với mạch ghép CE (Cùng dùng chung một loại BJT C1815- NPN) ở phần thí nghiệm II.1 ở bảng A2-1 (khi BJT hoạt động chế độ khuếch đại): II.4.2B Ghép Darlington 2 BJT (T1- NPN C1815 và T2–NPN H1061) - Tải R5= 100Ω 1/ Sơ đồ nối dây: Vẫn mạch A2-4 ♦ Tháo J1, vẫn giữ ngắn mạch J5, ngắn mạch thêm J2 , J3 để sử dụng cách ghép Darlington hai BJT T1 và T2. ♦
  26. Bài 2 : Mạch Khuếch Đại Dùng Transistor Lưỡng Cực (BJT) Simpo PDF Merge2/ and Các Split bướ Unregisteredc thí nghiệm: Version - a. Chỉnh biến trở P1 để có các giá trị điện áp trên R2 (VR2) theo Bảng A2-6. Đo điện áp trên tải ngõ ra VR5, tính hệ số khuếch đại dòng β. Bảng A2-6 Thông số cần đo Thông số tính toán VR2 [V] VR5 [V] VR 2 VR5 β = hfe = Ic / Ib I B = [A] I C = [A] R 2 R5 0,05V 0,1V b. Trên cơ sở đo hệ số khuếch đại dòng β , so sánh kết quả đo giữa tầng lặp lại đơn ở bảng A2-5 và tầng lặp lại Darlington của bảng A2-6. Giải thích sự khác nhau về 2 cách ghép này : II.4.3 Khảo sát chế độ AC : ♦ Chuẩn bị máy phát tín hiệu ( FUNCTION GENERATOR) - Chế độ máy phát ( FUNCTION) : Sóng= sine, f= 1Khz,VIN(p-p) = 100mV - Nối ngõ ra OUT của máy phát đến ngõ vào IN của mạch II.4.3A Chỉ dùng 1 BJT (T1- NPN C1815) - Tải R5 =100Ω : 1. Sơ đồ nối dây: Mắc mạch ghép CC dùng 1 BJT như mục II.4.2A 2. Các bước thí nghiệm: a. Đo các giá trị VOUT, độ lệch pha ΔΦ ghi vào bảng A2-7, tính Av. Bảng A2-7 Thông số cần đo Trị số điện áp vào VIN (p-p) = 100 mV VOUT VOUT(p-p) Độ lợi điện áp Av = VIN(p-p) Độ lệch pha ΔΦ
  27. Bài 2 : Mạch Khuếch Đại Dùng Transistor Lưỡng Cực (BJT) Simpo PDF Mergeb. and Quan Split sát Unregisteredtrên dao động kýVersion và vẽ trên - cùng một hệ trục tọa độ dạng tín hiệu điện áp ngõ vào (VIN) và tín hiệu điện áp ngõ ra (VOUT) ) (chú ý biên độ và pha) : c. Giữ nguyên biên độ và tần số ngõ vào. Thay tải R5 bằng các tải R4 và R6, xác định VOUT. Tính hệ số khuếch đại Av khi dùng các tải khác nhau, ghi kết quả vào bảng A2-8 . Kết luận về vai trò tầng đệm CC ? Bảng A2-8 Tải VIN (p-p) VOUT (p-p) Độ lợi điện áp Av R4 =1K R5 = 100 R6 = 5,1K d. Nhận xét về các đặc trưng của mạch khuếch đại CC (về hệ số khuếch đại dòng β, hệ số khuếch đại áp Av, độ lệch pha ΔΦ)
  28. Bài 2 : Mạch Khuếch Đại Dùng Transistor Lưỡng Cực (BJT) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - II.4.3B Ghép Darlington 2 BJT (T1- NPN C1815 và T2 – NPN C1061) - Tải 100Ω 1. Sơ đồ nối dây: Mắc mạch ghép Darlington 2 BJT T1 và T2 như mục II.4.2B 2. Các bước thí nghiệm: a. Nối ngõ ra OUT của máy phát với ngõ vào (A) của mạch A2-4B. Biên độ máy phát VIN(p-p) = 100mV, f= 1Khz. b. Đo các giá trị VOUT, độ lệch pha ΔΦ ghi vào bảng A2-9, tính Av. Bảng A2-9 Thông số cần đo Trị số điện áp vào VIN (p-p) = 100 mV VOUT VOUT(p-p) Độ lợi điện áp Av = VIN(p-p) Độ lệch pha ΔΦ c. Quan sát trên dao động ký và vẽ trên cùng một hệ trục tọa độ dạng tín hiệu điện áp ngõ vào (VIN) và tín hiệu điện áp ngõ ra (VOUT) ) (chú ý biên độ và pha) : ♦ Trên cơ sở đo hệ số khuếch đại dòng và hệ số khuếch đại thế, so sánh kết quả đo giữa tầng lặp lại đơn và tầng lặp lại Darlington.
  29. Bài 2 : Mạch Khuếch Đại Dùng Transistor Lưỡng Cực (BJT) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - II.5. MẠCH KHUẾCH ĐẠI GHÉP CB (Mạch A2-5) II.5.1 Sơ đồ nối dây: (Hình 2-5) ♦ Cấp nguồn +12V cho mạch A2-5 ♦ Ngắn mạch các mA kế. Hình 2-5: Khuếch đại ghép CB (Mạch A2-5) II.5.2 Đo hệ số truyền dòng α : 1. Vặn biến trở P1 để dòng emitter - Ie ứng với các giá trị cho trong bảng A2-10. Ghi giá trị dòng collector - Ic vào bảng. Bảng A2-10 Dòng Ie /T1 (Chỉnh P1) Dòng Ic / T1 1 Ie1 = 1mA Ic1 = mA 2 Ie2 = 2 mA Ic2 = mA 2. Tính hệ số truyền dòng: α = (Ic2 - Ic1) / (Ie2 - Ie1) = II.5.3 Khảo sát chế độ AC : ♦ Chuẩn bị máy phát tín hiệu ( FUNCTION GENERATOR) - Chế độ máy phát ( FUNCTION) : Sóng= Sin, f= 1Khz,VIN(p-p) = 30mV - Nối ngõ ra OUT của máy phát đến ngõ vào IN của mạch 1. Đo các giá trị VOUT, độ lệch pha ΔΦ ghi vào bảng A2-11, tính Av. Bảng A2-11 Thông số cần đo Trị số điện áp vào VIN (p-p) = 100 mV VOUT VOUT(p-p) Độ lợi điện áp Av = VIN(p-p) Độ lệch pha ΔΦ
  30. Bài 2 : Mạch Khuếch Đại Dùng Transistor Lưỡng Cực (BJT) Simpo PDF Merge2. and Quan Split sát Unregisteredtrên dao động kýVersion và vẽ trên - cùng một hệ trục tọa độ dạng tín hiệu điện áp ngõ vào (VIN) và tín hiệu điện áp ngõ ra (VOUT) ) (chú ý biên độ và pha) : 3. Nối J4 , đo biên độ xung ra. Tính hệ số khuếch đại Av khi có tải (Ura có nối J4) và khi không có tải (Ura không nối J6), ghi kết quả vào bảng A2-12 . Bảng A2-12 Tải VIN (p-p) VOUT (p-p) Độ lợi điện áp Av Không nối J4 Nối J4 4. So sánh sự mất mát biên độ xung khi nối chốt tải cho 3 bộ khuếch đại emitter chung, collector chung và base chung. Kết luận sơ bộ về khả năng ứng dụng của mỗi loại.
  31. Bài 3 : Khuếch Đại Hồi Tiếp Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - BÀI 3 : KHUẾCH ĐẠI HỒI TIẾP (Feedback Amplifiers) › MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Giúp sinh viên bằng thực nghiệm khảo sát một số tác dụng chính của mạch khuếch đại khi có hồi tiếp như : 1. Hồi tiếp âm : - Hồi tiếp âm DC : Khảo sát tác dụng ổn định chế độ làm việc của mạch khuếch đại (sự trôi điểm làm việc tĩnh Q khi nhiệt độ thay đổi, ) - Hồi tiếp âm AC : Khảo sát ảnh hưởng lên tổng trở vào và tổng trở ra, băng thông của mạch khuếch đại. 2. Hồi tiếp dương : Tác dụng tạo dao động. › THIẾT BỊ SỬ DỤNG 1. Bộ thí nghiệm ATS-11 và Module thí nghiệm AM-102C. 2. Dao động ký, đồng hồ VOM và dây nối. PHẦN I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT Phần này nhằm tóm lược những vấn đề lý thuyết thật cần thiết phục vụ cho bài thí nghiệm và các câu hỏi chuẩn bị để sinh viên phải đọc kỹ và trả lời trước ở nhà trong phần Báo Cáo Thí Nghiệm. I.1. TỔNG QUAN VỀ HỒI TIẾP 1. Khái niệm : Về cơ bản, hồi tiếp là việc ghép một vi = vs - vf phần tín hiệu (áp hoặc dòng) từ ngõ ra vs v + Mạch Khuếch o của một mạng tứ cực tích cực (thường là - Đại Ao mạch khuếch đại Ao) về lại ngõ vào của chính mạng này thông qua một mạng tứ cực khác (gọi là mạch hồi tiếp β). Mạch Hồi tiếp Xét cấu hình hồi tiếp ở Hình 3-1, cần vf = β vo nắm vững các kiến thức quan trọng sau : β vo vs : tín hiệu vào, vo : tín hiệu ra, vi : tín Hình 3-1. Cấu hình hồi tiếp hiệu ngõ vào mạch khuếch đại, vf : tín hiệu hồi tiếp trở về. β : hệ số hồi tiếp của bản thân mạch hồi tiếp. Ao : độ lợi của bản thân mạch khuếch đại (khi chưa có mạch hồi tiếp β) và còn gọi là độ lợi vòng hở (Open-loop gain). Aof : độ lợi toàn mạch (bao gồm cả mạch hồi tiếp β) và còn gọi là độ lợi vòng kín (Closed- loop gain). v Các biểu thức liên hệ : vi = vs - vf vo = vi Ao vf = β vo v = o + βv s A o v A o o o A of = = 2. Phân loại và công dụng: vs 1+ βA o - Hồi tiếp âm : người ta phân thành 2 loại : hồi tiếp âm 1-chiều (DC) và hồi tiếp âm xoay chiều (AC). Hồi tiếp âm DC dùng để ổn định chế độ làm việc của bộ khuếch đại, còn hồi tiếp âm AC dùng để ổn định, nâng cao chất lượng và cải thiện các tham số của bộ khuếch đại theo mong muốn (như tăng tổng trở vào, mở rộng băng thông, giảm méo, triệt nhiễu, ). - Hồi tiếp dương : Hồi tiếp dương thường tăng cường tính mất ổn định của bộ khuếch đại và do đó nó được sử dụng để tạo dao động.
  32. Bài 3 : Khuếch Đại Hồi Tiếp Simpo PDF Merge Có 4 loandại h ồSpliti tiếp Unregistered Version - - Hồi tiếp Điện áp – Nối tiếp (voltage – series) : lấy mẫu điện áp ở ngõ ra vo và đưa điện áp hồi tiếp vf về ghép nối tiếp với điện áp ngõ vào vi của bản thân bộ khuếch đại. - Hồi tiếp Dòng điện – Nối tiếp (current – series) : lấy mẫu dòng điện ở ngõ ra io và đưa dòng điện hồi tiếp if về ghép nối tiếp với dòng điện ngõ vào ii của bản thân bộ khuếch đại. - Hồi tiếp Điện áp – Song song (voltage – shunt) : lấy mẫu điện áp ở ngõ ra vo và đưa điện áp hồi tiếp vf về ghép song song với điện áp ngõ vào vi của bản thân bộ khuếch đại. - Hồi tiếp Dòng điện – Song song (current – shunt): lấy mẫu dòng điện ở ngõ ra io và đưa dòng điện hồi tiếp if về ghép song song với dòng điện ngõ vào ii của bản thân bộ khuếch đại. I.2. TÁC DỤNG CỦA HỒI TIẾP ÂM 1. Ảnh hưởng lên tổng trở ngõ vào của mạch khi có hồi tiếp (Zif) : a. Hồi tiếpđiện thế Nối tiếp : ii vs = vi + vf + + + Điện áp hồi tiếp : vf = βvo = βvi Avo ~ vs vi A vo vi Avo = vo trong đó : Avo là độ lợi vòng hở - - - v v βv A Do đó : s = i + i vo i i i i i i + hay : Zif = Zi (1 + βAvo) β với : Zi là tổng trở vào khi không có hồi - tiếp. Zif là tổng trở vào khi có hồi tiếp. Rõ βv = v ràng, tổng trở vào của mạch hồi tiếp mắc o f H ình 3-2a . H ồi tiếp điện thế – Nối tiếp theo kiểu này được tăng lên (1+βAvo) lần. b. Hồi tiếp Dòng điện - Nối tiếp : Tương tự như hồi tiếp thế nối tiếp tổng trở vào của mạch hồi tiếp mắc theo kiểu này được tăng lên (1+βAmo) lần. c. Hồi tiếp Điện áp – Song song : Thành phần hồi tiếp : if = β io trong đó : β là hệ số khuếch đại dòng của mạch khuếch đại khi không có hồi tiếp. Do đó : Vi V f Vi Z i f = = = I s I i + I f I i + βI o hay : Zif = Zi / (1 + βAio) trong đó : Amo là hệ số khuếch đại khi không có hồi tiếp. Rõ ràng, tổng trở vào của mạch hồi tiếp mắc theo kiểu này bị suy giảm đi (1+βAmo) lần. d. Hồi tiếp Dòng điện – Song song : Tương tự như hồi tiếp thế song song Zif = Zi / (1 + βAio) trong đó : Aio là độ lợi dòng điện của mạch khuếch đại khi không có hồi tiếp. Rõ ràng, tổng trở vào của mạch hồi tiếp mắc theo kiểu này bị suy giảm đi (1+βAio) lần.
  33. Bài 3 : Khuếch Đại Hồi Tiếp Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2. Ảnh hưởng lên tổng trở ngõ ra của mạch khi có hồi tiếp (Zof) : a. Trường hợp lấy mẫu Điện áp : b. Trường hợp lấy mẫu Dòng điện : Zof + + + io Zof RL vout vo RL vout Zo - Zof = ()1+ βA o Zof = Zo(1 + β Ao) 3. Tác dụng cải thiện băng thông mạch khuếch đại khi có hồi tiếp (BWof) : ⎢A⎢ 20 log A o 20 log Aof BWo BW of fLF fL fH fHF f (Hz) Hình 3-4 - Xét ở tần thấp : Độ lợi của mạch khi có hồi tiếp là : A trong đó A là độ lợi dãy tần giữa : A (jf ) = of of f 1− j(f / f ) LF A o A of = 1+ βA o và tần số cắt thấp 3dB là : fL fLF = - Tương tự xét ở tần số cao, ta cũng có tần 1s+ố βcAắto cao 3dB của mạch khuếch đại khi có hồi tiếp là : fHF = fH (1 + βAo) Rõ ràng, băng thông BWof của mạch khuếch đại khi có hồi tiếp đã được nới rộng so với băng thông BWo của mạch khi chưa có hồi tiếp. Tất nhiên, điều này cũng trả giá bằng việc suy giảm độ lợi (do tích số độ lợi – băng thông là một hằng số) I.3. KHẢO SÁT VÀI DẠNG HỒI TIẾP ÂM CHỌN DÙNG TRONG THÍ NGHIỆM Dạng 1 : Phân cực base có hồi tiếp dòng điện (DC) + Vcc RB RC C2 ib Q1 C1 vO vi vo vi RC VB Zi RB RE CE ZO RB RB hie hfe.ib B Hình 3-5
  34. Bài 3 : Khuếch Đại Hồi Tiếp Simpo PDF Merge Cácand công Split th Unregisteredức gần đúng (ứ ngVersion với dãy - t giữa) dùng trong tính toán và thiết kế (cho cả 2 thông số re-model và thông số H khi cần dùng đến). Chú ý, các công thức này chưa tính đến tải ngõ ra (RL) và nội trở nguồn tín hiệu ở ngõ vào (Rs) : Với : RBB = RB1 // RB2 = (RB1.RB2)/(RB1 + RB2), ta có : Zi = R BB // h ie = R BB //βre Z ≈ R o C v o h fe R C h fe R C R C A v = = − = − = − vi h ie βre re i i i R R o o b BB BB A i = = ⋅ = h fe . = −β i i i b i i R BB + h ie R BB + βre Dạng 2 : Phân cực base có hồi tiếp dòng điện (DC & AC) ib + Vcc R RC B C2 hie Q1 C1 RB RC hfe.ib Zi Zo ie = RE RE Hình 3-6 Zi = R B //[h ie + (1+ h fe )R E ] ≈ R B //[h ie + h feR E ] = R B //β(re + R E ) Zo ≈ R C i o i o i b R B R B A i = = ⋅ = h fe . = −β ii i b ii R B + (h ie + h fe R E ) R B + β(re + R E ) v h R R A = o = − fe C = − C v v h + h R r + R i ie fe E e E Để giảm hồi tiếp âm đối với tín hiệu xoay chiều (tức khi thiết kế ta muốn tăng hệ số khuếch đại), người ta thường tách RE thành 2 điện trở mắc nối tiếp RE1, RE2 đồng thời bypass RE2 bằng thụ CE như Hình 3-7. Khi đó, trong các biểu thức khảo sát AC chỉ có điện trở RE1 tham gia vào mạch hồi tiếp và cả hai điện trở RE1, RE2 đều tham gia vào mạch hồi tiếp DC. Hình 3-8 là dạng biến thể của mạch Hình 3-6.
  35. Bài 3 : Khuếch Đại Hồi Tiếp Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - + Vcc RC RB C2 + Vcc Q1 C1 RC RB C2 Q1 C1 RE C E R RE RE B Hình 3-7 Hình 3-8 Dạng 3 : Phân cực collector có hồi tiếp điện áp (DC & AC) + Vcc - VRF + RF if RC RF C2 ii vo vi ib Q1 io C1 R Z Z h C o i ie hfe.ib Hình 3-9 Ta có : io = hfe ib + if nếu hfe ib >> if thì io = hfe ib ⎛ v ⎞ vo = - io RC = - hfe ib RC. Do ib = vi / hie ⇒ v = − h ⎜ i ⎟.R o fe ⎜ h ⎟ C v h ⎝ ie ⎠ o fe Av = = − Rc vi hie vi + vRF – vo = 0 ; ib hie + (ib – ii) RF + io RC = 0 Xem io ≈ hfe ib ta có : ib hie + ib RF - ii RF + hfe ib RC = 0 ib (hie + RF + hfe RC) = ii RF i o h fe R F h fe R Fii Do i = i / h ⇒ A i = ≈ b o fe i o = ii R F + h fe R C h ie + R F + h fe R C Nếu hfe Rc >> RF thì dễ tính được : i R v R A = o ≈ F Z = i ≈ h // F i i ie Z ≈ R // R ii R C ii A v o C F
  36. Bài 3 : Khuếch Đại Hồi Tiếp Simpo PDF MergeDạng and4 : Phân Split c ựUnregisteredc collector có hVersionồi tiếp đ -iệ áp (DC) + Vcc RC R R C2 F1 F2 CF hfe.ib Q1 C1 RF1 hie RF2 RC Hình 3-10 Các công thức liên hệ : Zi = R F1 // h ie Zo = R F2 // R C h fe (R F2 // R C ) h fe R F1R F2 A v = − A i = h (R + R )(R + h ) ie F2 C F1 ie I.4. DAO ĐỘNG * Tín hiệu vào là : vi = vs + vf , với A v là độ lợi của vs * A v mạch, ta có: Vout * * vo = A v (vs + vf) = A v (vs + β vo) hay: v (1- βA*) = A* v β o v s * vf Nếu vs = 0 (không có tín hiệu vào) thì vo (1- β A v) = Hình 1-12 0 * Và nếu 1-β A v = 0 nữa, ta có 0.v0 = 0 Về dạng toán học là có thể có v0. Vậy mạch dao động là mạch khuếch đại có hồi tiếp dương và điều kiện dao động là * * * 1-β A v = 0, tức β A v = 1 tức thõa mãn 2 điều kiện : * * Biên độ : |Av | |β | = 1 * * 0 Pha: Arg(A v )+ Arg(β ) = n.360 * * Trường hợp Av β > 1 : Dạng sóng dao động ngõ ra bị méo dạng. * * Trường hợp Av β < 1 : Mạch không dao động * * A v Hệ số khuếch đại của toàn mạch là : vf A = * * 1− β A v
  37. Bài 3 : Khuếch Đại Hồi Tiếp Simpo PDF Merge andM SplitẠCH Unregistered DAO ĐỘNG VersionDỊCH PHA - 3RC (3RC – Phase Shift Generator) +12V R5 + C5 100 R1 100uF 4K7 S3 ON OUT R2 C4 0.22 100K C1 A C2 B C3 T1 C1815 10n 10nMIN 10n C P1 5K MA R3 R4 4K7 1K Hình 3-13 C và R tạo hệ số β, C và R tạo lệch pha sau khi qua 3 tầng RC. Tín hiệu về nếu tính lệch 0 đúng 180 thì sẽ đồng pha với vi và nếu βA=1 thì mạch sẽ dao động và tần số dao động của mạch : 1 f OSC = 2π 6RC (Với β =1/29) PHẦN II : TIẾN TRÌNH THÍ NGHIỆM Sau khi đã hiểu kỹ những vấn đề lý thuyết được nhắc lại và nhấn mạnh ở PHẦN I, phần này bao gồm trình tự các bước phải tiến hành tại phòng thí nghiệm. II.1. KHUẾCH ĐẠI GHÉP CE HỒI TIẾP DẠNG 1 1. Mạch thí nghiệm : Mạch A3-1 (Hình 3-1) 2. Cấp nguồn +12V của nguồn DC POWER SUPPLY cho mạch A3-1. Hình 3-1: Mạch khu ếch đại hồi tiếp II.1.1 Khảo sát độ lợi áp Av : (Hình 3-1) II.1.1.A Sơ đồ nối dây : ♦ Thực hiện nối mạch theo từng kiểu như bảng A3-1 và đo các thông số trong bảng theo các bước hướng dẫn trong phần II.1.1B.
  38. Bài 3 : Khuếch Đại Hồi Tiếp Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Bảng A3- 1 Kiểu J1 J2 J3 J4 VCE Vin Vout Av1 Zin1 Zout1 fL1 1 0 0 0 0 30mV 2 0 1 0 0 30mV II.1.1.B Các bước thí nghiệm: ♦ Đo điện áp phân cực VCE. ♦ Cấp tín hiệu sin, tần số 1Khz, biên độ Vin (p-p) ghi trong bảng A3-1 cho mạch. Xác định độ lợi áp Av. ♦ Đo các giá trị Zin , Zout, fL theo yêu cầu bảng A3-1 theo hướng dẫn trong phần II.1.2 ; II.1.3 ; II.1.4. II.1.2 Xác định tổng trở vào Zi của mạch : Hình 3-2 Bước 1: Cho biên độ tín hiệu vào (VIN 1 (p-p) =30mV) như bảng A3-1. Bước 2: Nối ngõ vào mạch hình 3-1 với biến trở vào VR 10K (trên thiết bị ATS) như hình 3-2. Bước 3: Chỉnh VR cho đến khi biên độ tín hiệu ra VIN = 0,5 VIN1 Bước 4: Tắt nguồn, dùng DVM (VOM) đo giá trị của VR. Đây chính là giá trị tổng trở vào Zin1, ghi kết qủa vào bảng A3-1. VR = 10K Function Generator Hình 3-2: Cách xác định tổng trở vào Zi II.1.3 Xác định tổng trở ra Zo của mạch : Hình 3-3 Bước 1: Cho biên độ tín hiệu vào (Vin (p-p) =30mV) như bảng A3-1. Bước 2: Nối ngõ ra của mạch hình 3-1 với VR 10K như Hình 3-2. Bước 3: Chỉnh VR cho đến khi biên độ tín hiệu ra VOUT = 0,5 VOUT1 Bước 4: Tắt nguồn , dùng DVM (VOM) đo giá trị của VR. Đây chính là giá trị Zout1, ghi kết qủa vào bảng A1.
  39. Bài 3 : Khuếch Đại Hồi Tiếp Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - VR = 10K Function Generator Hình 3-2: Cách xác định tổng trở ra Zo II.1.2 Xác định tần số cắt dưới fL của mạch : Hình 3-1 - Ngắn mạch kiểu 1. Giữ nguyên biên độ tín hiệu ngõ vào (Vin (p-p) =30mV) Vout Giảm tần số tín hiệu ngõ vào cho đến khi vout còn so với biên độ 2 ngõ ra lúc f = 1Khz. Xác định giá trị tần số máy phát, đây chính là giá trị tần số cắt dưới fL của mạch, ghi kết qủa vào bảng A3-1. - Tương tự đo fL cho kiểu 2. ♦ Hãy cho biết mạch kiểu 1 và kiểu 2 là mạch có hay không có phản hồi và cho biết kiểu phản hồi dùng trong mạch. ♦ So sánh kết quả đạt được giữa 2 kiểu mạch trong bảng 1 . Giải thích sự khác nhau giữa các thông số Av, Zin, Zout, tần số cắt dưới fL trong 2 kiểu mạch trên. II.2. KHUẾCH ĐẠI GHÉP CE HỒI TIẾP DẠNG 2 1. Mạch thí nghiệm : Vẫn Mạch A3-1 (Hình 3-4) 2. Cấp nguồn +12V của nguồn DC POWER SUPPLY cho mạch A3-1. Hình 3-4: Mạch khuếch đại hồi tiếp
  40. Bài 3 : Khuếch Đại Hồi Tiếp Simpo PDF MergeII.2.1 and SplitKhả oUnregistered sát độ lợi áp Version Av : Hình - II.2.1.A Sơ đồ nối dây : ♦ Thực hiện nối mạch theo từng kiểu như bảng A3-2. Bảng A3-2 Kiểu J1 J2 J3 J4 VCE Vin Vout Av1 Zin1 Zout1 fL1 1 0 1 0 0 30mV 2 0 1 1 0 30mV II.2.1.B Các bước thí nghiệm: ♦ Đo điện áp phân cực VCE. ♦ Cấp tín hiệu sin, tần số 1Khz, biên độ Vin (p-p) ghi trong bảng A3-2 cho mạch. Xác định độ lợi áp Av. ♦ Đo các giá trị Zout, Zin theo yêu cầu bảng A 3- 2 . ♦ Tương tự đo các thông số theo cách mắc mạch kiểu 2. ♦ Hãy cho biết mạch kiểu 1 và kiểu 2 là mạch có hay không có phản hồi và cho biết kiểu phản hồi dùng trong mạch. ♦ So sánh kết quả đạt được giữa 2 kiểu mạch trong bảng A3-1 . Giải thích sự khác nhau giữa các thông số Av, Zin, Zout, trong 2 kiểu mạch trên. II.3. SƠ ĐỒ DAO ĐỘNG DỊCH PHA 1. Mạch thí nghiệm : Mạch A3-2 (Hình 3-5) 2. Cấp nguồn +12V của nguồn DC POWER SUPPLY cho mạch A3-2. Hình 3-5: Mạch dao động dịch pha 3. Các bước thí nghiệm : ♦ Khảo sát chế độ DC: Ngắt J1, để không nối mạch hồi tiếp cho transistor. Đo phân cực cho transistor T1: VCE = . IC1 = ♦ Khảo sát chế độ dao động: Nối J1, để nối mạch phản hồi cho transistor T1 Sử dụng dao động ký quan sát tín hiệu ra, điều chỉnh biến trở P1 để tín hiệu ra không bị méo dạng. Vẽ dạng tín hiệu ra, tính tần số của tín hiệu : fOSC =
  41. Bài 3 : Khuếch Đại Hồi Tiếp Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - II.4. SƠ ĐỒ DAO ĐỘNG THẠCH ANH (Mạch A3-3) II.4.1. Sơ đồ nối dây: (Hình 3-6) Cấp nguồn +12V của nguồn DC POWER SUPPLY cho mạch A3-3. Hình 3-6: Dao động thạch anh II.4.2. Các bước thí nghiệm : 1. Khảo sát chế độ DC: Ngắt J1, để không nối mạch hồi tiếp cho transistor. Chỉnh biến trở P1 để VCE = 6V cho transistor dẫn ở chế độ khuếch đại. Đo phân cực cho transistor T1: VCE = , IC1 = 2. Khảo sát chế độ dao động: Nối J1, để nối mạch phản hồi cho transistor T1 Sử dụng dao động ký quan sát tín hiệu ra, điều chỉnh biến trở P1 để tín hiệu ra không bị méo dạng. Vẽ dạng tín hiệu ra, tính tần số của tín hiệu. f =
  42. Bài 3 : Khuếch Đại Hồi Tiếp Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
  43. Bài 4 : Khuếch đại đa tầng Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - BÀI 4 : KHUẾCH ĐẠI ĐA TẦNG (Multistage Amplifier) › MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Giúp sinh viên bằng thực nghiệm khảo sát : 1. Các đặc tính (độ lợi Av, tổng trở vào/ra,) của mạch khuếch đại đa tầng ghép RC (ghép cascading) của các kiểu CE – CE và CE – CC. 2. Tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của mạch khuếch đại vi sai (Differential Amplifier). › THIẾT BỊ SỬ DỤNG 1. Bộ thí nghiệm ATS-11. 2. Module thí nghiệm AM-103. 3. Dao động ký, đồng hồ VOM (DVM) và dây nối. PHẦN I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT Phần này nhằm tóm lược những vấn đề lý thuyết thật cần thiết phục vụ cho bài thí nghiệm và các câu hỏi chuẩn bị để sinh viên phải đọc kỹ và trả lời trước ở nhà. I.1. KHÁI NIỆM VỀ MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐA TẦNG Các tầng khuếch đại đơn có thể được ghép lại với nhau theo một cách nào đó để tạo nên mạch khuếch đại đa tầng (Multistage Amplifier) nhằm đạt đến mục tiêu thiết kế cụ thể nào đó (chẳng hạn như đáp ứng về độ lợi, cải thiện đáp tuyến tần số, pha, triệt nhiễu, phối hợp trở kháng, ). Ii1 Io1 Ii2 Io2 I + in Av1 Vo Vi Av2 Avn Vi Z - Zi1 Ai1 Zo Zi2 Ai2 Zo Zin Ain Hình 4-1 Độ lợi tổng cộng của mạch : AvΣ = ± Av1. Av2 .Avn AiΣ = ± Ai1. Ai2 .Ain Có 2 cách ghép cơ bản : - Ghép gián tiếp (tức cách liên lạc AC) : dùng RC, biến áp, Optocouple, - Ghép trực tiếp (tức cách liên lạc DC) : ghép Darlington, ghép chồng (Cascode). 1. Ghép gián tiếp : a. Ghép RC (Hình 4.2) Dùng tụ C để cách ly về mặt DC giữa các tầng ghép, điều này dễ dàng cho việc tính toán thiết kế. Tuy nhiên, cách ghép này chỉ thích hợp với các dạng tín hiệu có tần số đủ cao, do lúc này dung kháng XC của tụ nhỏ và độ tổn hao điện áp tín hiệu trên tụ thấp. Đối với các loại tín hiệu có tần số quá thấp, biến đổi chậm hoặc không có tính chu kỳ thì tín hiệu tổn hao trên tụ lớn và do đó phải dùng các tụ ghép có trị số điện dung lớn. Hơn nữa, cách ghép này gây ra độ dịch pha và mạch khuếch đại bị giới hạn bởi tần số cắt thấp fCL do qua mắc lọc RC.
  44. Bài 4 : Mạch ghép đa tầng Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - + VCC Rc1 Rb1-2 Rc2 T2 Rb1-1 C3 Vo C2 + R1 C1 + T2 T1 C1 + T1 Rb2-2 Vi Rb2-1 + Re2 + R3 Ce1 C2 Re1 Ce2 R2 0 0 Hình 4-3: Mạch ghép biến áp Hình 4-2: Mạch ghép RC b. Ghép biến áp (Hình 4.3) Giống như cách ghép RC, cách ghép này dùng biến áp để cách ly về mặt DC giữa các tầng, dễ phối hợp trở kháng và cải thiện đáp ứng ở tần số cao. Cách ghép này thường dùng ở các tầng khuếch đại cao tần, trung tần và khuếch đại công suất cung cấp trên tải. Hạn chế của cách ghép này là kích thước và trọng lượng cồng kềnh. 2. Ghép trực tiếp : Một giải pháp dễ dàng và hữu ích là ghép trực tiếp DC. Với cách ghép này thì sự biến động điểm làm việc tĩnh Q của các tầng đều có sự liên hệ với nhau (hiện tượng trôi mức DC), vì thế vấn đề đặt ra là điểm làm việc tĩnh Q phải được chọn sao cho phù hợp với nhiều tầng, tức cách sắp xếp hình thức ghép là công việc quan trọng. Ở đây sẽ xuất hiện nhiều đòi hỏi trái ngược nhau mà nhà thiết kế cần phải thỏa mãn. BJT-Si thường được dùng do ICBO nhỏ, sự ổn định và tiên đoán được các thông số, độ lợi dòng lớn ở dòng collector nhỏ. Tuy nhiên BJT-Si cũng có điểm bất lợi : β nhạy với nhiệt độ, 2 Với 2 BJT cùng loại, có thể có 3 = 9 cách sắp xếp sau : - 6 cách ghép Cascode : CC-CB, CB-CC, CE-CB, CB-CE, CC-CE, CE-CC - 3 cách ghép Darlington : CE-CE, CB-CB, CC-CC a. Ghép Cascode : + VCC + VCC + VCC R2 R1 R1 R1 T2 vo T1 T2 vo T1 T2 vi vo R2 R1 vi R1 R1 Ghép CE-CC T1 vi Ghép CC-CB Ghép CE-CB + VCC + VCC + VCC R2 R2 R1 R1 vo T1 T2 T1 T1 T2 vo vi vi T2 vi vo R1 R3 R2 Ghép CC-CE Ghép CB-CE Ghép CB-CC Hình 4-4
  45. Bài 4 : Khuếch đại đa tầng b. Ghép Darlington : Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - vo vi vo T2 T2 T1 vo T1 vi T2 vi CE-CE CC-CC CB-CB Hình 4-5 I.2. PHÂN TÍCH MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐA TẦNG GHÉP RC KIỂU CE- CE Hình 4-6a là sơ đồ mạch khuếch đại đa tầng ghép RC kiểu CE-CE. VCC = 12V Rc1 Rb1-2 Rc2 Rb1-1 C7 1K 100K 1K Vo 10K C5 + C1 + T2 22MF + T1 22MF β2 =250 22MF β1 =250 Rb2-2 Vi Rb2-1 + 27K Re2 + 4K7 Re1 C2 C6 4,7MF 120 0,1MF 470 0 Hình 4-6a 0 Zi Z B1 ib1 C1 Vo1 i2 B2 C2 Vo2 ib2 Vi Rb1-1//Rb2-1 Rc1 Rb1-2//Rb2-2 Rc2 hie1 hie2 RBB1 RBB2 hfe2.ib2 hfe1.ib1 E1 E2 Zo Hình 4-6b Mạch tương đương AC Khảo sát DC : - Với T1 : Rb1−1Rb2−1 R b2−1 RBB1 = VBB1 = VCC Rb1−1 + Rb2−1 R b1−1 + R b2−1 VBB1 −VBE I E1 ≈ IC1 = βI B1 I B1 = R + (1+ β )R ⇒ BB1 e1 h fe1 hie1 = 25mV - Với T2 : I C1 (mA) R R R = b1−2 b2−2 BB2 R + R R b2−2 b1−2 b2−2 VBB2 = VCC R b1−2 + R b2−2 VBB2 −VBE I = I E2 ≈ IC2 = βI B2 ⇒ B2 R + (1+ β )R BB2 e2 h fe2 hie2 = 25mV I C 2 (mA)
  46. Bài 4 : Mạch ghép đa tầng Khảo sát AC : Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - - Tổng trở ngõ vào của tầng T2 : Z = R // h = R R h in2 BB2 ie2 b1−2 b2−2 ie2 - Độ lợi điện áp Av1 của tầng T1 : v v i h fe1 (Rc1 // RBB2 // hie2 ) A = out1 = o1 . b1 = − v1 v i v h in1 b1 i1 ie1 - Độ lợi điện áp Av2 của tầng T2 : v v i ⎛ 1 ⎞ out 2 o2 b2 ⎜ ⎟ Av2 = = . = ()− h fe2 .RC 2 ⎜ ⎟ vin2 ib2 vi2 ⎝ hie2 ⎠ - Độ lợi điện áp toàn mạch : Avo = Av1 x Av2 Hay: v v i i ⎛ R // R ⎞⎛ 1 ⎞ A = out 2 = o2 . b2 . b1 = ()− h .R ⎜− h . C1 BB2 ⎟⎜ ⎟ v2 v i i v fe2 C 2 ⎜ fe1 R // R + h ⎟⎜ h ⎟ in2 b2 b1 i2 ⎝ C1 BB2 ie2 ⎠⎝ ie1 ⎠ - Tổng trở vào toàn mạch : Zi = Zi1 = RBB1//hie1= Rb1-1 // Rb2-1 //hie1 - Tổng trở ra toàn mạch : Zo = RC2 I.3. PHÂN TÍCH MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐA TẦNG GHÉP RC KIỂU CE- CC Hình 4-7a là sơ đồ mạch khuếch đại đa tầng ghép RC kiểu CE-CC. VCC = 12V Rc1 Rb1-3 Rb1-1 1K 27k 10K C3 β3=250 + C1 T3 + 22MF T1 Vo 22MF β1=250 Rb2-3 Vi Rb2-1 + 47k Re3 4K7 Re1 C2 4,7MF 1K 470 0 0 Hình 4-7a Zi B1 ib1 C1 B3 ib3 hie3 Vo1 Zi3 Vo2 Vi Rb1-1//Rb2-1 Rc1 Rb1-3//Rb2-3 Re3.hfe3 hie1 RBB1 R hfe1. ib1 BB3 E1 Zo Hình 4-7b: Mạch tương đương tín hiệu nhỏ Giải tích tương tự như khi khảo sát mạch ở mục I.2, ta dễ dàng tìm được các kết quả sau : Khảo sát DC : h fe1 - Với T1 : hie1 = 25mV I C1 (mA) - Với T3 : h fe3 hie3 = 25mV I C3 (mA)
  47. Bài 4 : Khuếch đại đa tầng Simpo PDF MergeKhảo andsát AC Split : Unregistered Version - - Tổng trở ngõ vào của tầng T3 : Z = R [h + R .h ] in2 BB3 ie3 e3 fe3 - Độ lợi điện áp Av1 của tầng T1 : vout1 vo1 ib1 ⎡ 1 ⎤ h fe1 (Rc1 Z in3 ) Av1 = = . = [− h fe1[Rc1 RBB3 //(hie3 + Re3 .h fe3 )]].⎢ ⎥ = − vin1 ib1 vi1 ⎣hie1 ⎦ hie1 - Độ lợi điện áp Av2 của tầng T2 mắc theo kiểu CC : Av3 = 1 - Độ lợi điện áp toàn mạch : Avo = Av1 x Av3 - Tổng trở vào toàn mạch : Zi = Zi1 = RBB1//hie1= Rb1-1 // Rb2-1 //hie1 ⎛ h + (R // R ) ⎞ - Tổng trở ra toàn mạch : Z = R //⎜ ie3 C1 BB3 ⎟ o e3 ⎜ ⎟ ⎝ h fe3 ⎠
  48. Bài 4 : Mạch ghép đa tầng Simpo PDF PHMergeẦN and II Split: Unregistered TIẾN TRÌNH Version THÍ - NGHIỆM Sau khi đã hiểu kỹ những vấn đề lý thuyết được nhắc lại và nhấn mạnh ở PHẦN I, phần này bao gồm trình tự các bước phải tiến hành tại phòng thí nghiệm. II.1. KHUẾCH ĐẠI GHÉP ĐA TẦNG RC (Mạch A4-1) 1. Mạch thí nghiệm : (Hình 4-1) 2. Cấp nguồn +12V của nguồn DC POWER SUPPLY cho mạch A4-1. II.1.1 Khảo sát DC từng tầng đơn : 100 100uF 10K 1K 27K 100K 1K IN 22uF J4 C7 J2 T3 J3 T1 330p T2 22uF J1 22uF 22uF J5 4K7 470 4u7 27K1K 27K 120 0.1 A T1:T3 - C1815 Hình 4-1: Mạch khuếch đại ghép đa tầng (Mạch A4-1) (Chú ý: Khi có tín hiệu nhiễu cao tần, tụ C6 để tạo mạch phản hồi âm khử nhiễu) 1. Tầng T1 : Xác định điểm làm việc tĩnh Q1 (ICQ1, VCEQ1) của transistor T1 : Đo điện áp tại điểm A : VA = Đo điện áp VCEQ1 = VA −VCEQ1 ⇒ I CQ 1 = = R3 + R4 Vậy : Q1 (ICQ1, VCEQ1) = 2. Tầng T2 : Xác định điểm làm việc tĩnh Q2 (ICQ2, VCEQ2) của transistor T2 : Đo điện áp VCEQ2 = VA −VCEQ1 ⇒ I CQ 2 = = R10 + R11 Vậy : Q2 (ICQ2, VCEQ2) = 3. Tầng T3 : Xác định điểm làm việc tĩnh Q3 (ICQ3, VCEQ3) của transistor T3 : Đo điện áp VCEQ3 = V −V ⇒ I = A CEQ 3 = CQ3 R 7 Vậy : Q3 (ICQ3, VCEQ3) =
  49. Bài 4 : Khuếch đại đa tầng Simpo PDF II.1.2Merge Kh andảo sátSplit AC Unregistered từng tầng đơ Versionn: Vẫn c-ấ nguồn +12V cho mạch A4-1. II.1.2.A Khảo sát AC tầng T1 : 1. Xác định độ lợi điện áp Av1 và độ lệch pha ΔΦ1 của tầng T1 : ♦ Khảo sát riêng tầng T1 như hình 4-2. ♦ Dùng tín hiệu AC từ máy phát sóng (FUNCTION GENERATOR) để đưa đến ngõ vào IN của tầng T1 và chỉnh máy phát để có: Sóng Sin, f= 10Khz. Điều chỉnh biên độ máy phát tín hiệu đưa vào ngõ vào IN sao cho biên độ tín hiệu tại ngõ ra OUT của T1 không bị méo dạng. 10K 1K Funct i on C1815 Osciloscope OUT 22uF Gener ator ATS-11N In Ext 4K7 470 4u7 Hình 4-2: Mạch khuếch đại dùng tầng T1 (Mạch A4-1) ♦ Dùng dao động ký để quan sát tín hiệu và ghi nhận điện áp ngõ vào VIN và ngõ ra VOUT (tại cực C của T1) ghi kết qủa vào bảng dưới. Thông số cần đo Trị số điện áp vào VIN (p-p) = VOUT VOUT(p-p) Độ lợi điện áp Av1= VIN(p-p) Độ lệch pha ΔΦ 2. Xác định tổng trở vào của tầng T1 : (Hình 4-3) Bước 1: Giữ nguyên biên độ tín hiệu vào VIN1 , Bước 2: Mắc biến trở VR 10K (trên thiết bị ATS) với ngõ vào IN của T1 như hình 4- 3. Bước 3: Chỉnh biến trở VR cho đến khi biên độ tín hiệu ra VIN = 0,5 VIN1
  50. Bài 4 : Mạch ghép đa tầng Simpo PDF MergeBướ andc 4: SplitTắt ngu Unregisteredồn, dùng VOM Version (DVM) -đ giá trị của VR. Đây chính là giá trị tổng trở vào Zin1 = 10K 1K 10K C1815 Osciloscope Funct i on OUT VR 22uF Gener ator ATS-11N In Ext 4K7 470 4u7 Hình 4-3: Cách xác định tổng trở vào Zi của T1 3. Xác định tổng trở ra của tầng T1 : : (Hình 4-4) Bước 1: Giữ nguyên biên độ tín hiệu vào VIN1. Đo VOUT1 = Bước 2: Mắc biến trở VR10K (trên thiết bị ATS) với ngõ ra OUT của T1 như hình 4- 4. Bước 2: Chỉnh VR cho đến khi biên độ tín hiệu ra VOUT = 0,5 VOUT1 Bước 3: Tắt nguồn, dùng VOM (DVM) đo giá trị của VR. Đây chính là giá trị tổng trở ra Zout1 = 10K 1K Funct i on C1815 Osciloscope OUT 22uF Gener ator 10K VR ATS-11N In Ext 4K7 470 4u7 Hình 4-4: Cách xác định tổng trở ra Zo của T1 So sánh các giá trị đo được ở trên với các kết qủa tính ở phần Câu hỏi chuẩn bị ở nhà (Phần I) trong Báo Cáo Thí Nghiệm. Ghi nhận xét vào bảng A4-1
  51. Bài 4 : Khuếch đại đa tầng Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Bảng A4-1 Thông số Tính toán lý thuyết Đo đạc thực nghiệm Av1 ΔΦ1 Zin1 Zout1 Nhận xét II.1.2.B Khảo sát AC tầng T2 : Vẫn cấp nguồn +12 V cho mạch A4-1 ♦ Ngắn mạch J2 để khảo sát tầng T2 như hình 4-5. 100K 1K 22uF OUT IN J2 Funct i on 22uF Osciloscope Gener ator C1815 ATS-11N In Ext 27K 120 0.1 Hình 4-5 Mach khuếch đại dùng tầng T2 (Mạch A4-1) ♦ Tương tự đo các thông số Av2, ΔΦ2, Zin2, Zout2 ghi kết qủa vào bảng A4-2 ♦ So sánh các giá trị đo được ở trên với các kết qủa tính ở phần Câu hỏi chuẩn bị ở nhà (Phần I) trong Báo Cáo Thí Nghiệm. Ghi nhận xét vào bảng A4-2 Bảng A4-2 Thông số Tính toán lý thuyết Đo đạc thực nghiệm Av2 ΔΦ2 Zin2 Zout2 Nhận xét
  52. Bài 4 : Mạch ghép đa tầng Simpo PDF MergeII.1.2.C and Split Kh ảUnregisteredo sát AC tầng Version T3 : Vẫ -n nguồn +12 V cho mạch A4-1 ♦ Nối tín hiệu AC từ máy phát vào tụ C3 để khảo sát riêng tầng T3. ♦ Tương tự đo các thông số Av3, ΔΦ3, Zin3, Zout3 ghi kết qủa vào bảng A4-3 ♦ So sánh các giá trị đo được ở trên với các kết qủa tính ở phần Câu hỏi chuẩn bị ở nhà (Phần I) trong Báo Cáo Thí Nghiệm. Ghi nhận xét vào bảng A4-3 Bảng A4-3 Thông số Tính toán lý thuyết Đo đạc thực nghiệm Av3 ΔΦ3 Zin3 Zout3 Nhận xét ♦ Dựa vào kết qủa đo được ở bảng A4-1, 2, 3 tính Av (Av tính) nếu ghép liên tầng : - T1&T2 : Av1,2 (tính) = Av1.Av2 = - T1&T3&T2 : Av1,3,2 (tính) = Av1.Av3. Av2 = II.1.3 Khảo sát mạch khuếch đại ghép 2 tầng RC (dùng transistor T1 & T2) : ♦ Vẫn cấp nguồn +12 V cho mạch A3-1 (Hình 4-6) ♦ Ngắn mạch J1, J4 để ghép 2 tầng khuếch đại T1 & T2 bằng mạch C5-R8//R9. 100 100uF 10K 1K 27K 100K 1K IN J4 22uF C7 J2 T3 J3 T1 330p T2 22uF 22uF J1 22uF J5 4K7 470 4u7 47K 1K 27K 120 0.1 T1:T3 - C1815 Hình 4- 6: Mach khuếch đại đa tâng ghép RC dùng T1 & T2 ♦ Đưa tín hiệu AC từ máy phát sóng để đưa đến ngõ vào IN của mạch khuếch đại. Chỉnh máy phát tín hiệu : Sóng Sine, f= 10 Khz, và điều chỉnh biên độ máy phát tín hiệu ngõ vào IN sao cho biên độ tín hiệu tại ngõ ra OUT của T2 không bị méo. 1. Ghi nhận độ lợi Av1,2 và độ lệch pha ΔΦΣ1,2 của ngõ vào và ngõ ra ghi kết qủa vào bảng A4-4. 2. Đo tổng trở ngõ vào của mạch liên tầng T1& T2 : Zin1,2 = 3. Đo tổng trở ngõ ra của mạch liên tầng T1& T2 : Zout1,2 = Bảng A4-4
  53. Bài 4 : Khuếch đại đa tầng Simpo PDF Merge and SplitThông Unregistered số cần đo Version - số điện áp vào VIN (p-p) = VOUT VOUT(p-p) Độ lợi điện áp Av1,2 = VIN(p-p) Độ lệch pha ΔΦΣ1,2 Tổng trở vào toàn mạch Zín1,2 Tổng trở vào toàn mạch Zout1,2 ♦ So sánh hệ số khuếch đại Av (tính) khi ghép liên tầng T1,T2 với kết qủa Av đo được bằng thực nghiệm . Giải thích. ♦ Tính hệ số mất mát khi nối liên tầng: ΔAv (CR) [%] = [Av (tính) –Av (đo)].100/ Av(tính) = II.1.4 Khảo sát mạch khuếch đại ghép 2 tầng T1,T2 qua tầng lặp Emitter T3 (T1,T3& T2) : ♦ Vẫn cấp nguồn +12 V cho mạch A3-1, (Hình 4-7) ♦ Ngắn mạch J1, J3, J5 để ghép 2 tầng khuếch đại T1, T2 qua tầng lặp T3. 100 100uF 10K 1K 27K 100K 1K IN J4 22uF C7 J2 T3 T1 330p T2 22uF J3 22uF J1 22uF J5 4K7 470 4u7 27K1K 27K 120 0.1 T1:T3 - C1815 Hình 4-7 : Bộ khuếch đại với bộ lặp lại emitter ghép tầng ♦ Đưa tín hiệu AC từ máy phát tín hiệu để đưa đến ngõ vào IN của mạch khuếch đại. Chỉnh máy phát tín hiệu : Sóng Sine, f= 10 Khz, và điều chỉnh biên độ máy phát tín hiệu ngõ vào IN sao cho biên độ tín hiệu tại ngõ ra OUT của T2 không bị méo. 1. Ghi nhận độ lợi Av và độ lệch pha của ngõ vào và ngõ ra ghi kết qủa vào bảng A4-5. 2. Đo tổng trở ngõ vào của mạch liên tầng T1, T3 & T2 : Zin,1,3,2 = 3. Đo tổng trở ngõ ra của mạch liên tầng T1, T3 & T2 : Zout1,3,2 =
  54. Bài 4 : Mạch ghép đa tầng Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Bảng A4-5 Thông số cần đo Trị số điện áp vào VIN (p-p) = VOUT VOUT(p-p) Độ lợi điện áp Av1,3,2 = VIN(p-p) Độ lệch pha ΔΦΣ1,3,2 Tổng trở vào toàn mạch Zin1,3,2 Tổng trở vào toàn mạch Zout1,3,2 ♦ So sánh kết qủa Av1,3,2 (tính) khi ghép liên tầng T1,T3,T2 với kết qủa Av1,3,2 đo được bằng thực nghiệm. Giải thích. ♦ Tính hệ số mất mát khi nối liên tầng: ΔAv (T3) [%] = [Av1,2,3 (tính) –Av (đo)].100/ Av(tính) = ♦ So sánh giá trị hệ số mất mát hệ số khuếch đại trong hai trường hợp nối tầng bằng mạch CR và bằng tầng lặp lại emitter. Giải thích kết quả ♦ Giải thích vai trò của tầng đệm trong các mạch ghép liên tầng. II.2. KHUẾCH ĐẠI VI SAI (Mạch A3-2) II.2.1 Sơ đồ nối dây : (Hình 4-8) ♦ Cấp nguồn +12V cho mạch A3-2 ♦ Ngắn mạch cực E1 và E2 để bỏ qua vai trò của biến trở P2 ♦ Nối J3, J4 để sử dụng các biến trở P1, P4 = 20K chỉnh phân cực cho T1, T2.
  55. Bài 4 : Khuếch đại đa tầng Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - R1 R5 R6 100 2K R10 R2 B C1 2K OUT 10K V R7 1K 5K1 0.1 A J4 P1 P2 P4 20K 100K 20K R3 P3 R9 47K 5K 47K R8 1K5 390 D T1:T3,T5:T6 -C1815 Hình 4-8: Sơ đồ khuếch đại vi sai II.2.2 Các bước thí nghiệm: II.2.2A. Sử dụng tải là điện trở R4 : ♦ Nối J1 để sử dụng tải là R4. 1. Vặn cả hai biến trở về nối đất . UB(T1) = UB (T2) = 0. 2. Dùng đồng hồ đo chênh lệch thế giữa hai collector (C1 và C2) của cặp transistor vi sai T1 - T2. Ghi giá trị Ura = Nếu Ura = Uoffset ≠ 0 , giải thích nguyên nhân vì sao? 3. Xác định chiều thế Ura, để xem transistor nào trong T1 –T2 cấm hơn. Vặn từ từ biến trở lối vào của nó cho đến khi thế ra Ura= 0. Đo thế UB0 tương ứng ghi vào bảng A4-6. Bảng A4-6 Ura UB0 (T1) UB0 (T2) = 0 v 4. Vặn các biến trở P1 và P4 để tăng dần từng bước UB (T1) hoặc UB (T2). Ở mỗi bước, đo các giá trị thế lối vào UB (T1) và UB (T2) và giá trị thế ra Ura tương ứng. Xác lập giá trị hệ số khuếch đại vi sai ứng với từng cặp UB (T1), UB (T1) theo biểu thức : Av = (Ura-Uoffset) / UB (T1) - UB (T2) Bảng A4-7 UB (T1) UB (T2) Ura Av 5. Xác định khoảng UB (T1) và UB (T2) mà hệ số Av không đổi.
  56. Bài 4 : Mạch ghép đa tầng Simpo PDF MergeII.2.2B. and Split Sử d ụUnregisteredng tải là nguồ nVersion dòng: - ♦ Ngắt J1, nối J2 để sử dụng tải là nguồn dòng T3. ♦ Lặp lại thí nghiệm trên (bước 4, 5) ghi vào bảng A4-8 Bảng A4-8 UB (T1) UB (T2) Ura Av ♦ So sánh kết quả cho 2 trường hợp. Giải thích vai trò của T3.