Báo cáo thực tập điện tử tương tự tuần2

VIET NAM NATIONAL UNIVERSITY UNIVERSITY OF ENGINEERING AND TECHNOLOGY ******** LAB REPORT ON ANALOG ELECTRONICS DESIGN – ELT3102 24 Student Name: Nguyen The Anh Student ID: 19021404 Mentors: Pham Dinh Tuan Chu Thi Phuong Dung 1.Khảo sát đặc tuyến I-V loại Diode: -Bảng mạch thực nghiệm A1-1: 1.1, Đo đặc tuyến I-V loại Diode Si(D1) Ge(D2) thông thường : *Đo thiên áp thuận, ta bảng số liệu sau: Diode Si VD (V) ID (mA) 0.53 0.11 0.54 0.15 0.55 0.18 0.61 0.97 0.63 1.31 0.65 2.43 0.69 6.73 0.72 16.6 0.6 0.11 0.61 0.15 0.62 0.23 0.63 0.34 0.66 1.17 0.68 2.42 0.69 4.22 0.73 16.6 -11.9 -0.49 -11.9 -0.49 -11.9 -0.49 Diode Ge VD (V) ID (mA) *Đo thiên áp ngược, ta bảng số liệu sau: Diode Si VD (V) ID (uA) -12 -0.49 -12 -0.49 -12 -0.49 -12 -0.49 -11.9 -0.49 Diode Ge VD (V) ID (mA) 0.6 0.11 0.61 0.15 0.62 0.23 0.63 0.34 0.66 1.17 0.68 2.42 0.69 4.22 0.73 16.6 Từ bảng số liệu trên, ta vẽ đặc tuyến I-V sau: Nhận xét: -Trở Rs trở bảo vệ P1 giảm xuống giá trị 0, Rs có vai trị làm cản trở dịng điện, giúp cho diode khơng bị đánh thủng -Khơng có biểu trở Rs P1 đường đặc tuyến I-V diode - Đường đặc tuyến I-V diode phụ thuộc vào VD ID -Von Diode Si 0.7V, Diode Ge 0.3V Dải biến đổi nhỏ 0.69V < V < 0.73V cho dải biến đổi dòng lớn 4.22mA < I < 16.6mA 1.2, Đo đặc tuyến IV Diode Zener: -Đo vùng điện áp thuận VD (V) 0.24 0.25 0.26 ID (mA) 0.12 0.15 0.2 - Đo vùng điện áp ngược V I_D V_D -8.2 -3.41 -2.37 -9 -4.11 -2.38 -10 -4.67 -2.39 0.27 0.27 -11 -5.13 -2.39 0.28 0.4 -12 -5.69 -2.4 0.33 2.06 -13 -6.38 -2.4 0.34 3.17 -14 -6.95 -2.41 0.46 17 -15 -7.48 -2.41 -Từ hai bảng số liệu trên, ta vẽ đồ thị đặc tuyến IV diode Zener: -Hệ số ổn áp Zenner D3: β (% ) = 0.01 100 = 1% -Nhận xét: + Diode Zener hoạt động diode bình thường chế độ phân cực thuận Tại chế độ phân cực ngược, diode Zener trì mức điện áp hoạt động 2.4V => Như vậy, Diode Zener hoạt động vùng phân cực ngược trì mức điện áp định, không gây hỏng linh kiện 1.3, Đo đặc tuyến IV với diode phát quang LED: D4, D5, D6, D7 *Đo thiên áp thuận: LED red Điểm bắt đầu sáng Sáng trung bình Sáng rõ Thế ni +V 4.48 7.23 8.77 Dịng qua LED - ID4 3.34 2.2 7.37 2.22 9.62 2.23 Sụt LED -VD4 LED green Điểm bắt đầu sáng Sáng trung bình Sáng rõ Thế ni +V 2.65 4.48 8.77 Dịng qua LED - ID5 0.72 3.34 9.62 Sụt LED -VD5 2.17 2.2 2.23 LED yellow Thế nuôi +V Dòng qua LED - ID6 Sụt LED -VD6 LED blue Điểm bắt đầu sáng Sáng trung bình Sáng rõ 2.65 7.6 0.72 7.92 9.96 2.17 2.22 2.23 Điểm bắt đầu sáng Sáng trung bình Sáng rõ Thế ni +V 4.48 7.94 Dịng qua LED - ID7 3.34 8.41 9.96 Sụt LED -VD7 2.2 2.22 2.23 Nhận xét: Dòng sử dụng cho LED tăng dần từ: Red → Green→ Yellow →Blue (D4→ D5→ D6 →D7) Khảo sát mạch chỉnh lưu: - Thực sơ đồ A1-2: 2.1 Khảo sát mạch chỉnh lưu nửa sóng lọc gợn sóng: - Mạch điện: - Kết mơ phỏng: *Giải thích: - Dạng sóng A(vs) dạng sóng hình sin với biên độ đỉnh 4V, tần số 1kHz - Dạng sóng Out(vo) dạng sóng có nửa chu kì đầu hình parabol với đỉnh xấp xỉ 4V nửa chu kì sau 0V - Sự khác biệt hai sóng : +) Tại nửa chu kì đầu, cấp sóng vào vs A Diode D1 trạng thái phân cực thuận, có vai trị khóa điện đóng Vì vậy, ta có vs = vo +) Tại nửa chu kì sau, Diode D1 lúc trạng thái phân cực nghịch, có vai trị khóa điện mở làm cho mạch điện bị hở Vì vậy, ta có vo = 0V +)Tại nửa chu kì đầu, ta thấy máy sóng, đỉnh sóng vo thấp đỉnh sóng vào vs khoảng a Khoảng a= VD diode D1 = 0.7 nên vo = vs – a  Khảo sát mạch chỉnh lưu có lọc gợn sóng: - Kết mơ phỏng: Trên đồ thị, sóng màu xanh sóng lối vào, sóng màu đỏ sóng lổi -Thế gợn sóng, Vr = 0.04 Thế trung bình VDC = 3.25 nên ta tính tỉ lệ là: (0.04/3.25).100 = 1.23% - Hiện tượng gợn sóng xảy nạp nhanh phóng chậm tụ C1 Tỷ lệ ripple phụ thuộc vào thông số điện trở, tụ điện tần số *Khảo sát phụ thuộc gợn sóng vào trở tải tụ lọc -Vẽ lại lối OUT nối J2 J3, bỏ nối J1 -Ta kết mô phỏng: -Tỷ lệ gợn sóng 𝑟 = 𝑉𝑟 𝑉𝑑𝑐 = 0.98 2.76 = 35.5% -Dạng gợn sóng sau nối thêm J4 -Tỷ lệ gợn sóng lúc 𝑟 = 𝑉𝑟 𝑉𝑑𝑐 = 0.21 3.11 = 6.75 % -Tỷ lệ gợn sóng tăng lên thay R1 R2 R2 < R1 nên số thời gian t = RC giảm làm thời gian phóng điện tụ nhanh ta giải thích phương trình sau : 𝑉𝑟 = 𝑉𝑝 𝑓𝑅𝐶 -Khi R giảm Vr tăng lên -Khi mắc thêm tụ C2 tỷ lệ gợn sóng giảm điện dung tụ tăng làm tăng số thời gian dẫn tới thời gian phóng điện tụ lâu hơn, ta giải thích phương trình trên, tăng C làm Vr giảm -Góc dẫn khơng đổi thay R1 R2 phụ thuộc vào đặc tính diode 2.2 Sơ đồ chỉnh lưu tồn sóng dùng thứ cấp biến có điểm • Khảo sát mạch chỉnh lưu tồn sóng gồm diode D1 , D2 trở R1: Đây trường hợp chỉnh lưu toàn chu kỳ so với chỉnh lưu nửa chu kỳ phần 2.1 • Khảo sát chỉnh lưu tồn sóng có lọc gợn sóng: -Suy đốn: mắc thêm tụ lọc có tượng nạp xả tụ chu kỳ âm dương tỷ lệ gợn sóng nhỏ so với chỉnh lưu nửa chu kỳ -Nối J3, vẽ lại dạng sóng OUT -Vr = 0.03V, tỷ lệ gợn sóng 𝑟 = 𝑉𝑟 𝑉𝑑𝑐 = 0.03 5.62 = 0.53 % -Thế gợn sóng tỷ lệ gợn sóng nhỏ so với trường hợp chỉnh lưu nửa chu kỳ Vậy suy đốn hồn tồn hợp lý Nhận xét: Khi thay đổi tần số lên đến 50 kHz, dạng sóng lối bắt đầu có khác biệt 3.2 Khảo sát với diode tiếp điểm 1N4148 -Thực khảo sát tương tự với diode 1N4001, ta chuyển máy phát sóng xuống chốt nối A2 -Máy phát tạo sóng đặt chế độ phát sóng vng, tần số biến đổi từ 50Hz đến 500 KHz,biên độ giữ không đổi 500 mV -Kết mô phỏng: +)Tần số 50Hz: +)Tần số 500 Hz: +)Tần số 50 kHz: +)Tần số 500 kHz: Nhận xét: Qua kết mơ phỏng, ta thấy khác sóng đầu ta thay đổi tần số sóng đầu vào Các mạch dịch mức tín hiệu hạn biên sử dụng diode: -Thực hành mạch A1-4 4.1.Bộ dịch mức chiều DC tín hiệu: * Dịch mức dương tín hiệu: - Nối J2, khơng nối J1 để tạo sơ đồ dịch mức dương cho tín hiệu Ta có sơ đồ: -Tăng dần VC theo giá trị: VC = 0,25V; 1V; 2V 4V Ta có kết mơ sau: Vc = 0.25 Vc = 1V Vc = 2V Vc=4V *Dịch mức phần âm tín hiệu: - Nối J1, không nối J2 để tạo sơ đồ dịch mức dương cho tín hiệu Ta có sơ đồ: - Bật điện cho thiết bị Tăng dần VC theo giá trị, VC = - 0,25V; -1V; -2V -4V Ta có kết mơ sau: Vc=-0.25V 2.Vc=-1V 3.Vc=-2V 4.Vc=-4V *Nguyên lí hoạt động mạch dịch mức: - Có loại mạch dịch mức mạch dịch mức dương mạch dịch mức âm + Trong mạch dịch mức âm ● Trong nửa chu kì dương diode phân cực thuận đồng thời tụ điện sạc đến mức điện áp dương (Vm) định tương đương hệ thống tụ ● Tiếp theo nửa chu kỳ âm diode phân cực ngược, lúc diode khơng cịn ảnh hưởng đến đầu mạch, tụ điện phóng điện tạo đầu tương đương (Vm+Vin) = 2Vin ● Trong nửa chu kì dương tiếp theo, tụ tiếp tục phóng điện lúc giá trị tụ bị suy hao giá trị dòng dương, đưa vout lúc 0, tụ sạc ● Nửa chu kỳ âm tụ sạc đổi chiều, diode phân cực ngược khơng tác dụng lên dịng đầu tụ, tương đương (Vm+Vin) = 2Vin + Mạch dịch mức dương có cách thức hoạt động tương tự Tuy nhiên ngược lại 4.2, Bộ hạn chế tín hiệu: *Hạn chế phần dương tín hiệu: - Nối J1, khơng nối J2 để tạo sơ đồ hạn chế phần dương tín hiệu Ta có sơ đồ sau: -Nối tín hiệu từ máy phát với lối vào A mạch, đồng thời nối lối vào tới kênh máy sóng - Nối kênh máy sóng vào lối OUT Bật điện nguồn nuôi cho thiết bị Tăng dần VC theo giá trị VC = 0,25V; 1V; 2V 4V -Ta có kết mô sau: Vc = 0.25 V Vc =1V 3.Vc=2V 4.Vc=4V *Hạn chế phần âm tín hiệu: - Cấp nguồn DC điều chỉnh (từ -15V) từ thiết bị với chốt VC sơ đồ A1-4 Vặn biến trở nguồn Nối J2, không nối J1 để tạo sơ đồ hạn chế phần âm tín hiệu - Bật điện cho thiết bị (Tăng dần VC theo giá trị, VC = - 0,25V; -1V; -2V -4V Ta có sơ đồ: Kết mơ phỏng: 1.Vc=-0.25V Vc=-1V 3.Vc=-2V 4.Vc=-4V Ngun lí hoạt động mạch hạn chế tín hiệu: - Diode hoạt động chế độ phân cực ngược phân cực thuận, chế độ diode có vai trò khác hệ thống mạch + Diode phân cực thuận (Diode đóng vai trị dây dẫn cho dòng điện chạy qua) + Diode phân cực ngược (Lúc diode có điện trở cực lớn đóng vai trò ngắn mạch *Đối với mạch hạn chế dương ● Trong chu kỳ dương tín hiệu đầu vào, diode phân cực thuận, lúc diode đóng vai trò dây dẫn cho dòng điện qua tải từ xén bớt phần dương hệ thống mạch Trong mạch này, dịng DC đóng vai trị để thực điều chỉnh dịng thơng qua tải điều chỉnh mức độ xén mạch ● Trong nửa chu kỳ âm diode đóng vai trị hở mạch, dòng điện qua diode bảo tồn *Đối với mạch hạn chế âm ngược lại với mạch hạn chế dương ● Trong nửa chu kỳ âm tín hiệu diode phân cực thuận điều làm diode đóng vai trị ngắn mạch, Dòng điện từ DC qua tải xén bớt phần âm đầu ● Trong nửa chu kì dương diode phân cực ngược, phần dương tín hiệu khơng bị cắt xén ... tụ điện sạc đến mức điện áp dương (Vm) định tương đương hệ thống tụ ● Tiếp theo nửa chu kỳ âm diode phân cực ngược, lúc diode khơng cịn ảnh hưởng đến đầu mạch, tụ điện phóng điện tạo đầu tương. .. phóng điện tụ nhanh ta giải thích phương trình sau :