Lab1 Thực hành điện tử tương tự

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ  BÁO CÁO THỰC NGHIỆM MÔN : THỰC TẬP ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ Họ tên : MSV : THỰC NGHIỆM CÁC LOẠI DIODE VÀ MẠCH ỨNG DỤNG Khảo sát đặc tuyến I-V loại diode • Nhiệm vụ: Bản mạch gồm linh kiện để xác định đặc tuyến I-V diode vùng thiên áp thuận ngược sơ đồ Căn vào sơ đồ này, sinh viên tự mắc dây mạch để đo đặc tuyến I-V cho trường hợp thiên áp Lưu ý: Nối ۸ܑvới i=1,…7 tương ứng với diode cần đo Để đo hết đặc tuyến I-Vcủa diode vùng thiên áp, cần đổi cực dây dẫn đồng hồ đo lần? Suy nghĩ trước giải pháp cho cách tiến hành hiệu thực nghiệm Phòng thực hành - Để đo hết đặc tuyến I-V diode vùng thiên áp, ta đo diode thiên áp thuận sau đổi cực đồng hồ để đo diode thiên áp ngược.Như ,chỉ cần đổi dâu cực dẫn đồng hồ lần 1.1 Đo đặc tuyến I-V với diode Si (D1) Ge (D2) thơng thường: Mạch Proteus : • Đo vùng thiên áp thuận: Diode Si: VD ID 100% 0.53V 0.11mA 50% 0.56V 0.23mA 30% 0.58V 0.37mA 20% 0.59V 0.55mA 10% 0.62V 1.07mA 5% 0.64V 2.00mA 3% 0.66V 3.08mA 1% 0.69V 6.73mA 0% 0.72V 16.6mA 100% 0.6V 0.11mA 50% 0.62V 0.22mA 30% 0.63V 0.37mA 20% 0.64V 0.55mA 10% 0.66V 1.06mA 5% 0.67V 1.99mA 3% 0.68V 3.07mA 1% 0.7V 6.72mA 0% 0.73V 16.6mA Diode Ge: VD ID • Đo vùng thiên áp ngược: Diode Si: 100% VD 11.9V ID 0.52uA Diode Ge: 50% 12V 0.52uA 30% 12V 0.52uA 20% 12V 0.52uA 10% 12V 0.52uA 5% 12V 0.52uA 3% 12V 0.52uA 1% 12V 0.52uA 0% 12V 0.52uA 100% 11.9V 0.52uA 50% 12V 0.52uA 30% 12V 0.52uA 20% 12V 0.52uA 10% 12V 0.52uA 5% 12V 0.52uA 3% 12V 0.52uA 1% 12V 0.52uA 0% 12V 0.52uA VD ID - Với kết đo bảng, vẽ đồ thị biểu diễn đặc tuyến I-V diode Si Ge theo thang độ tuyến tính: Đồ thị biểu diễn đặc tuyến I-V diode Si: Đồ thị biểu diễn đặc tuyến I-V diode Ge: Nhận xét kết đặc điểm mắc thuận ngược diode: - Khi mắc thuận diode cho dịng qua cịn mắc ngược không Điện trở Rs trở bảo vệ cho diode bảo vệ diode khỏi bị đánh thủng điện áp ngược lớn 1.2 Đo đặc tuyến I-V diode Zener (D3) • 100% 0.63V 0.11mA VD ID • V ID VD Đo vùng thiên áp thuận: 50% 0.65V 0.22mA 30% 0.66V 0.37mA 20% 0.67V 0.55mA 10% 0.69V 1.06mA 5% 0.71V 1.99mA 3% 0.72V 3.07mA 1% 0.74V 6.7mA -12V 5.59mA 8.20V -13V 7.05mA 8.20V -14V 8.52mA 8.21V -15V 9.98mA 8.21V 0% 0.77V 16.5mA Đo vùng thiên áp ngược: -8.2V 0.16mA 8.09V -9V 1.25mA 8.15V -10V 2.68mA 8.17V -11V 4.14mA 8.19V Đồ thị biểu diễn đặc trưng I-V diode zener Nhận xét kết quả: - Khi mắc thuận diode Zener giống với diode khác mắc ngược diode zener có vùng đặc tuyến phân cực ngược với điện áp âm gần không đổi Đặc tuyến dùng diode Zener phân cực nghược điốt Zener ghim mức điện áp gần cố định giá trị ghi diode, làm ổn áp cho mạch điện dịng điện qua biến thiên khoảng rộng 1.3 Đo đặc tuyến I-V với diode phát quang LED: D4, D5, D6, D7 LED đỏ Điểm bắt đầu sáng Sáng trung bình Sáng rõ Thế ni +V 3V 5V 8V Dòng qua LED – ID4 1.2mA 4.11mA 8.49mA Sụt LED -VD4 2.18V 2.21V 2.22V LED xanh Điểm bắt đầu sáng Sáng trung bình Sáng rõ Thế ni +V 3V 5V 8V Dịng qua LED – ID5 1.2mA 4.11mA 8.49mA Sụt LED -VD5 2.18V 2.21V 2.22V LED xanh Điểm bắt đầu sáng Sáng trung bình Sáng rõ Thế ni +V 3V 5V 8V Dòng qua LED – ID6 1.2mA 4.11mA 8.49mA Sụt LED -VD6 2.18V 2.21V 2.22V LED xanh Điểm bắt đầu sáng Sáng trung bình Sáng rõ Thế ni +V 3V 5V 8V Dòng qua LED – ID7 1.2mA 4.11mA 8.49mA Sụt LED -VD7 2.18V 2.21V 2.22V Khảo sát mạch chỉnh lưu • Thực hành mạch: A1 - • Nhiệm vụ: Nghiên cứu xác định vai trò diode loại mạch chỉnh lưu để sử dụng tạo nguồn chiều thiết bị khác 2.1 Sơ đồ chỉnh lưu nửa sóng lọc gợn sóng: • Sơ đồ nguyên lý khảo sát mạch chỉnh lưu nửa sóng: Mạch Proteus : - Nối J1 (các J2, J3, J4 khơng nối) - Nối lối máy phát sóng tới chốt A mạch, đồng thời nối với kênh máy sóng - Nối lối OUT mạch với kênh máy sóng - Đặt thang đo máy sóng mức biên độ vào 1V/cm, chu kỳ quét 0,05 ms/cm để quan sát vài chu kỳ sóng tín hiệu vào/ra mạch Sử dụng chuyển mạch ghép tín hiệu lối vào “DC” hai kênh máy sóng 17 - Đặt chế độ máy phát sóng: phát sóng sin, tần số 1.000 Hz - Bật thiết bị - Quan sát máy sóng chỉnh biên độ máy phát sóng cho biên độ (cũng biên độ vào mạch) 4,0 V - Chỉnh đồng tín hiệu máy phát sóng, quan sát vẽ lại tín hiệu vS từ máy phát sóng dạng sóng lối v0 điện trở Mạch Proteus: Ta thu sóng : Giải thích khác dạng sóng A OUT? Sự chênh lệch đỉnh tương ứng? - Sự khác dạng sóng A OUT chu kì âm diode bị cấm khơng cho dịng qua nên VOUT = 0V • Khảo sát chỉnh lưu có lọc gợn sóng: Thêm tụ : Mạch Proteus : Mạch Proteus : Vẽ lại dạng sóng tương ứng • Khảo sát chỉnh lưu mạch cầu có lọc gợn sóng (thêm tụ) : - Nối K1 K2 - Vẽ dạng sóng lối OUT sau mắc tụ Mạch Proteus : Thu sóng : Kết giống với trường hợp dùng diode với biến có điểm cuộn thứ cấp lọc Khảo sát trình chuyển trạng thái loại diode tiếp điểm tiếp mặt • Thực hành mạch : A1 - • Nhiệm vụ: Khảo sát ảnh hưởng trình chuyển trạng thái mạch chỉnh lưu tần số cao điện dung tiếp xúc gây nên diode tiếp mặt 1N- 4001 tiếp điểm 1N- 4148 3.1 Khảo sát với diode tiếp mặt 1N-4001 - Nối lối máy phát sóng tới chốt A1 diode 1N-4001, đồng thời nối tới kênh máy sóng - Nối lối OUT mạch tới kênh máy sóng Mạch Proteus : Máy phát tạo hàm đặt chế độ phát sóng vng, tần số biến đổi từ 50Hz đến 500 KHz, biên độ giữ không đổi 500 mV Các mạch dịch mức tín hiệu hạn biên dùng diode • Thực hành mạch : A1 - • Nhiệm vụ: Khảo sát dịch mức thành phần DC tín hiệu hạn chế biên độ sử dụng diode Hiểu biết nguyên tắc hoạt động chúng 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 - Cấp nguồn DC điều chỉnh (từ + 15V) từ thiết bị với chốt VC mạch Vặn biến trở nguồn - Đặt chế độ cho máy phát tín hiệu FUNCTION GENERATOR thiết bị chế độ: phát dạng sin, tần số 1KHz, biên độ ±5V từ đỉnh tới đỉnh; - Nối tín hiệu từ máy phát với lối vào B mạch, đồng thời nối lối vào tới kênh máy sóng - Đặt thang đo lối vào máy sóng kênh 1V/cm, thời gian quét 1ms/cm Chỉnh cho tia nằm khoảng phần phần máy sóng để dễ quan sát - Nối lối OUT mạch với kênh máy sóng Bật điện nguồn ni cho thiết bị 21 Tăng dần VC theo giá trị: VC = 0,25V; 1V; 2V 4V Mạch Proteus : Vẽ dạng tín hiệu đo biên độ chúng Xác định vẽ giá trị đường trung bình tín hiệu Thu sóng : • Dịch mức 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 J1, không nối J2 để tạo sơ đồ dịch mức phần âm cho tín hiệu - Bật điện cho thiết bị Tăng dần VC theo giá trị, VC = - 0,25V; -1V; -2V - 4V Mạch Proteus : Vẽ dạng tín hiệu đo biên độ chúng Xác định vẽ giá trị đường trung bình tín hiệu 4.2 Bộ hạn chế tín hiệu * Hạn chế phần dương tín hiệu: - Cấp nguồn DC điều chỉnh (từ +15V) từ thiết bị với chốt VC sơ đồ A1-4 Vặn biến trở nguồn - Nối J1, không nối J2 để tạo sơ đồ hạn chế phần dương tín hiệu - Vẽ lại sơ đồ nguyên lí mạch báo cáo thực nghiệm Sơ đồ nguyên lí: Diode hoạt động chế độ: - Diode phân cực thuận ( diode cho dòng qua ) - Diode phân cực ngược ( diode khơng cho dịng qua ) - Đặt máy phát tín hiệu thiết bị chế độ: phát dạng sin, tần số 1KHz, biên độ ±5V từ đỉnh tới đỉnh - Nối tín hiệu từ máy phát với lối vào A mạch, đồng thời nối lối vào tới kênh máy sóng - Đặt thang đo lối vào máy sóng kênh 1V/cm, thời gian quét 1ms/cm Chỉnh cho tia nằm khoảng phần phần máy sóng - Nối kênh máy sóng vào lối OUT Bật điện nguồn ni cho thiết bị Tăng dần VC theo giá trị VC = 0,25V; 1V; 2V 4V Vc = 0,25: Vmax = 2,05V ; Vmin = - 3,8V Vc = 1V: Vmax = 2,5V Vc = 2V: ; Vmin = - 4,1V Vmax = 3,15V ; Vmin = - 4,5V ; Vmin = - 4,9V Vc = 4V: Vmax = 4,65V + Chu kì dương: Khi Vin - V < 0,7V : diode phân cực ngược Khi Vin -V >= 0,7V : diode phân cực thuận + Chu kì âm: Diode ln phân cực nghịch • 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 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 Vẽ dạng tín hiệu đo biên độ chúng Vc = - 0,25V: Vmax = 3,8V ; Vc = - 1V: Vmin = -2,1V Vmax = 4,1V ; Vmin = -2,5V Vc = - 2V: Vmax = 4,5V ; Vmin = -3,15V Vc = - 4V: Vmax = 4,9V ; Vmin = 4,65V Vẽ lại sơ đồ nguyên lí mạch báo cáo thực nghiệm Sơ đồ nguyên lí: Diode hoạt động chế độ: - Diode phân cực thuận ( diode cho dòng qua ) - Diode phân cực ngược ( diode khơng cho dịng qua ) + Chu kì dương: Diode ln phân cực ngược + Chu kì âm: Khi Vin – V < 0,7V : diode phân cực ngược Khi Vin – V >= 0,7V : diode phân cực thuận điện áp tín hiệu đầu vào dương, diode bị phân cực ngược Điều làm cho hoạt động cơng tắc mở Do đó, tồn nửa chu kỳ dương xuất tải, minh họa dạng sóng đầu Khi điện áp tín hiệu đầu vào âm không vượt điện áp V, diode D bị phân cực ngược hầu hết điện áp đầu vào xuất đầu Khi nửa chu kỳ âm tín hiệu đầu vào, điện áp tín hiệu nhiều điện áp V, diode phân cực thuận dẫn nhiều Điện áp đầu -V trì -V miễn cường độ điện áp tín hiệu đầu vào lớn độ lớn điện áp V Do đó, mạch xén phân cực âm loại bỏ điện áp đầu vào điện áp tín hiệu đầu vào trở nên lớn điện áp Việc xén thay đổi cách đảo ngược kết nối nguồn diode END ... không vượt điện áp V, diode D bị phân cực ngược hầu hết điện áp đầu vào xuất đầu Khi nửa chu kỳ âm tín hiệu đầu vào, điện áp tín hiệu nhiều điện áp V, diode phân cực thuận dẫn nhiều Điện áp đầu... đầu -V trì -V miễn cường độ điện áp tín hiệu đầu vào lớn độ lớn điện áp V Do đó, mạch xén phân cực âm loại bỏ điện áp đầu vào điện áp tín hiệu đầu vào trở nên lớn điện áp Việc xén thay đổi cách... áp, cần đổi cực dây dẫn đồng hồ đo lần? Suy nghĩ trước giải pháp cho cách tiến hành hiệu thực nghiệm Phòng thực hành - Để đo hết đặc tuyến I-V diode vùng thiên áp, ta đo diode thiên áp thuận