BÁO cáo THIẾT kế MẠCH điện tử 1 DIODE ỨNG DỤNG DIODE

TON DUC THANG UNIVERSITY TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÀI BÁO CÁO THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ 1 Mã môn học 402058 Người hướng dẫn TS NGUYỄN NHẬT TÂN Ngườ.

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÀI BÁO CÁO THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ Mã môn học: 402058 Người hướng dẫn: TS NGUYỄN NHẬT TÂN Người thực hiện: LÊ THỊ THU THẢO – 42101349 NGUYỄN PHÁT THỊNH – 42100481 ĐÀM QUANG THẮNG – 42101255 PHẠM ANH VŨ – 42100532 Nhóm: 11 Khóa: 25 TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2022 LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập viết tiểu luận, em ln nhận quan tâm, hướng dẫn giúp đỡ tận tình giáo viên tạo điều kiện để cải thiện điểm cịn chưa tốt môn học Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến thầy giáo TS Nguyễn Nhật Tân môn Thiết kế mạch điện tử Khoa Điện-Điện tử trường Đại học Tôn Đức Thắng trực tiếp giúp đỡ em suốt học kỳ vừa qua hoàn thành tiểu luận Mặc dù em vận dụng tất kiến thức có kinh nghiệm q trình học thân để hoàn thành tiểu luận cịn hạn chế thiếu sót Em mong nhận góp ý bảo thầy, cô Em xin trân trọng cảm ơn! Page of 23 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN CHƯƠNG 1: DIODE .3 PHẦN 1:DIODE PHẦN 2:DIODE ZENNER PHẦN 3: ỨNG DỤNG DIODE 1) Sử dụng để chỉnh lưu dòng điện: 2) Sử dụng để giảm áp: 3) Sử dụng để bảo vệ chống cắm nhầm cực: PHẦN 4: ỨNG DỤNG DIODE ZENNER CHƯƠNG 2: BJT PHẦN 1: BJT CÓ TỤ Ở CHÂN E PHẦN 2: BJT KHÔNG CÓ TỤ Ở CHÂN E 12 CHƯƠNG 4: GHÉP LIÊN TẦNG .16 PHẦN 1: Mạch ghép liên tầng BJT (E chung) 16 PHẦN 2: Mạch ghép liên tầng MOSFET (S chung) 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO 22 Page of 23 NỘI DUNG BÀI BÁO CÁO CHƯƠNG 1: DIODE PHẦN 1:DIODE Hình 1: MẠCH CHỈNH LƯU Hình 2: MƠ PHỎNG MẠCH CHỈNH LƯU Page of 23 𝑉𝑖 = 4𝑠𝑖𝑛𝜔𝑡 Vᵧ=0.7V 𝑅1 = 1𝑘Ω 𝑅2 = 1𝑘Ω Khi diode không dẫn: VD< 0,7V V0  Vi R2 V  i  2(GTĐ) R1  R2 V0  VD   Vi Vi  0,7   Vi  1,4 Khi diode dẫn: VD  V  0,7 Vi  1,4 VO  VD  0,7V Nhận xét: Khi ngõ vào 𝑉𝑖 ≥ 1,4, diode dẫn, thay mạch nối tắt đầu diode (lý tưởng) Khi điện áp 𝑉𝑖 < 1,4, diode không dẫn, thay mạch hở đầu diode Dạng sóng dạng chỉnh lưu bán sóng có hiệu điện đỉnh -2 Page of 23 PHẦN 2:DIODE ZENNER Hình 3: MẠCH DIODE ZENER 𝑅1 = 50Ω 𝑅2 = 50Ω Cho : 10  VS  15(V ) I Z  20mA 12  RL  120() Tìm Ri để VL=2,2V I L max  UL 2,2   0,18 A RL 12 I L  UL 2,2   0,02 A RL max 120 Ri  VS max  VZ 15  5,12   50 I Z  I L max 0,02  0,18 Page of 23 PHẦN 3: ỨNG DỤNG DIODE 1) Sử dụng để chỉnh lưu dòng điện: Biến dòng điện xoay chiều trở thành dòng điện chiều 2) Sử dụng để giảm áp: Sau dịng điện qua Diode Diode gây sụt áp Trong số trường hợp, người ta áp dụng đặc tính để giảm áp Ví dụ bạn có đài chạy 3V mà có cục sạc 5V, bạn đấu tiếp nối Diode với nhau, sau đấu vào đầu 5V Tại đầu cuối Diode có điện áp khoảng gần 3V 3) Sử dụng để bảo vệ chống cắm nhầm cực: Rất nhiều thiết bị điện tử chiều không cho phép cấp nguồn ngược cực Nếu ngược cực thiết bị hỏng Để bảo vệ thiết bị an toàn, người ta đấu thêm Diode trước bắt cực thiết bị Điều khiến dòng điện Page of 23 cho phép theo chiều Khi đó, dù bạn có cấp nguồn ngược cực thiết bị an toàn PHẦN 4: ỨNG DỤNG DIODE ZENNER Diode chế tạo với khả có tượng phân cực ngược diode Zener giữ gần cố định mức độ điện áp (thường với giá trị ghi diode) từ làm cho mạch điện ổn định Từ ta nhận thấy ứng dụng bật loại diode chế tạo điều chỉnh điện áp Bộ điều chỉnh điện áp Điện áp tải điện áp đánh thủng VZ diode Điện trở nối tiếp giới hạn dịng điện qua ốt giảm điện áp dư diode trạng thái dẫn Nếu điện áp đầu vào đổi trạng thái tăng đến giá trị cao điện áp đánh thủng diode Zener, dòng điện chạy qua diode tạo sụt áp điện trở; điều kích hoạt SCR tạo mạch ngắn xuống đất Đoản mạch mở cầu chì ngắt kết nối tải khỏi nguồn cung cấp Page of 23 Diode Zener dùng để sửa đổi định hình mạch cắt dạng sóng AC Mạch cắt giới hạn cắt bỏ phần hai nửa chu kỳ dạng sóng AC để định hình dạng sóng bảo vệ Page of 23 CHƯƠNG 2: BJT PHẦN 1: BJT CĨ TỤ Ở CHÂN E Hình 4: MẠCH TRANSISTOR CHÂN E CĨ TỤ (E CHUNG) Kết tính theo lí thuyết: VCC = 12V R C = 1kΩ R sig = 2kΩ R E = 0.5kΩ R L = 10kΩ R1 = 8kΩ R = 2kΩ Page of 23 V  25mV T I 3,25  C  108,33 I 0,03 B 8.2 R  R / /R   1,6  k   B 8 V R 12.2 V  CC   2,4 V  BB R  R 8 2 V V 2,4  0,7 I  BB BE   3,3  mA C R 1,6 B R  0,5 108,33 E    VT 108,33.25 r     820,68    gm I 3,3 C V iC RC / / RL  iB RC / / RL  RC / / RL A  0   V V i r i r r i B  B  1.10  108,33  10   120 0,82 1,6.0,82 V V V R / / r B  G   i  A   120  1,6  0,82 V V V R / /r  R Vi V  1,6.0,82  SIG SIG B  SIG  1,6  0,82       120 0,213  25,6       Page 10 of 23   Hình 5: MƠ PHỎNG KHUẾCH ĐẠI TRANSISTOR CHÂN E CÓ TỤ (E CHUNG) Kết theo mô phỏng: V 231,21 A  0  108,04 V V 2,14 i V 231,21 G    23,45 V V 9,86 SIG Page 11 of 23 PHẦN 2: BJT KHƠNG CĨ TỤ Ở CHÂN E Hình 6: MẠCH TRANSISTOR CHÂN E KHÔNG TỤ (E CHUNG) Kết tính theo lí thuyết: VCC = 10V R C = 1kΩ R S = 1kΩ R E = 0.5kΩ R B = 280kΩ R L = 2kΩ Page 12 of 23 V  25mV T I 5,02  C  251 I 0,02 B Vcc  V BE  10  0,7  5,76  mA Ic  R 280 B R  0,5 251 E   VT 251.25   1089,409    I 5,76 C  R R   R R   R R  i  C L    i  C L     C L  B R R  C R R  R R  V L L L C    C  C Av    Vi i r  I R i r   i R r   R B E E B B E E 1.2  251.      1,32  1,089  251.0,5 r    R / / r   R V V V Vi B E 0 i Gv   A A V V V  R / / r   R   R V Vi V S   B E  S    (1,32).0,99  1,3 Kết theo mô phỏng: V 1.25 A  0  1,32 V V 0,95 i V 1,25 G  0  1,25 V V 1 Nhận xét: Có chênh lệch tính tay mơ phỏng, 𝐺𝑣 mang dấu âm nên suy tín ngõ vào tín hiệu ngõ ngược pha Page 13 of 23 Hình 7: MÔ PHỎNG KHUẾCH ĐẠI TRANSISTOR CHÂN E KHÔNG TỤ (E CHUNG) CHƯƠNG 3: MOSFET Hình 8: MẠCH MOSFET (S CHUNG) Page 14 of 23 Hình : MƠ PHỎNG KHUẾCH ĐẠI MOSFET (S CHUNG) Kết mô phỏng: 𝑉0 = 1.18𝑉 𝑉𝑖𝑛 = −1.00𝑉 𝑉0 1.18 => 𝐺𝑉 = =− = −1.18 𝑉𝑖𝑛 Kết lý thuyết: 𝑉𝐷𝐷 = 15𝑉 𝑅𝑠𝑖𝑔 = 0.5𝑘Ω 𝑅2 = 100𝑘Ω 𝑅1 = 100𝑘Ω 𝑹𝑫 = 𝟑𝟎𝒌Ω 𝑹𝑺 = 𝟏𝟎𝒌Ω 𝑹𝑳 = 𝟑𝟎𝒌Ω Page 15 of 23 𝑖𝐷 = 0,26𝑚𝐴 (Kết đo ) 𝑘𝑛 = 0,012𝑚𝐴/𝑉 𝑅𝐺 = 100×100 100+100 = 50 (𝑘𝛺) Giả sử N-mos hoạt động vùng Saturation (𝑉𝑑𝑠 ≥ 𝑉𝑜𝑣 ) 1 𝑖𝐷 = 𝑘𝑛 (𝑉𝑜𝑣 )2 0,26 = × 0,012 × (𝑉𝑜𝑣 )2 2 𝑉𝑜𝑣 = 6,6 =≫ [ 𝑉𝑜𝑣 = −6,6 ( Loại Vov < =≫ hoạt động vùng cut off ) 2𝑖𝐷 × 0.26 𝑔𝑚 = = = 0,078 (𝑘Ω−1 ) 𝑉𝑜𝑣 6,6 −𝑔𝑚 𝑣𝑔𝑠 (𝑅𝐷 //𝑅𝐿 ) 30 × 30 𝐴𝑣 = = −𝑔𝑚 (𝑅𝐷 //𝑅𝐿 ) = 0,078 × ( ) = −1,18 𝑣𝑔𝑠 30 + 30 𝑅𝐺 50 𝐺𝑣 = 𝐴𝑣 × = −1,18 × = −1,168 𝑅𝐺 + 𝑅𝑠𝑖𝑔 50 + 0,5 Nhận xét: Có chênh lệch tính tay mơ phỏng, 𝐺𝑣 mang dấu âm nên suy tín ngõ vào tín hiệu ngõ ngược pha CHƯƠNG 4: GHÉP LIÊN TẦNG PHẦN 1: Mạch ghép liên tầng BJT (E chung) Hình 10: MẠCH GHÉP LIÊN TẦNG BJT (E chung) Page 16 of 23 Hình 11: MƠ PHỎNG KHUẾCH ĐẠI GHÉP LIÊN TẦNG BJT (E chung) Kết mô phỏng: 𝑉𝑖𝑛 = 0.049𝑉 𝑉𝑜 = 1.31𝑉 𝐺𝑣 = 𝑉𝑜 1.31 = = 26.7 𝑉𝑖𝑛 0.049 VCC = 10V R sig = 1kΩ R1 = 8kΩ R = 3kΩ R C1 = 2kΩ Bài giải R E1 = 1kΩ R B2 = 150kΩ R C2 = 1kΩ R E2 = 0.5kΩ R L = 1kΩ Page 17 of 23 Từ kết đo ta có: 𝑖𝐶1 = 1.87𝑚𝐴, 𝑖𝐵1 = 0.01𝑚𝐴 𝑖𝐶1 1.87 𝛽1 𝑉𝑇 187 × 25 => 𝛽1 = = = 187 => 𝑟𝜋1 = = = 2.5𝑘Ω 𝑖𝐵1 0.01 𝑖𝐶1 1.87 𝑖𝐶2 = 4.31𝑚𝐴, 𝑖𝐵2 = 0.04𝑚𝐴 𝑖𝐶2 4.31 𝛽2 𝑉𝑇 108 × 25 => 𝛽2 = = = 108 => 𝑟𝜋2 = = = 0.626𝑘Ω 𝑖𝐵2 0.04 𝑖𝐶2 4.31 𝑅𝐵1 = 𝑅1 //𝑅2 = 8//3 = 2.1𝑘Ω 𝐴𝑣 = 𝑉𝑂 𝑖𝐿 𝑅𝐿 = 𝑉𝑖 𝑖𝐵1 (𝑟𝜋1 + 𝛽1 𝑅𝐸1 ) 𝑖𝐿 𝑅𝐶2 1 =− =− =− 𝑖𝐶1 𝑅𝐶2 + 𝑅𝐿 1+1 𝑖𝐵2 𝑅𝐶1 //𝑅𝐵2 2//150 =− =− = −0.75 𝑖𝐶1 (𝑅𝐶1 //𝑅𝐵2 ) + 𝑟𝜋2 (2//150) + 0.626 𝑖𝐿 𝑖𝐿 𝑖𝐶2 𝑖𝐵2 𝑖𝐶1 = × × × = − × 108 × (−0.75) × 187 = 7573 𝑖𝐵1 𝑖𝐶2 𝑖𝐵2 𝑖𝐶1 𝑖𝐵1 𝐴𝑣 = 𝑉𝑂 𝑖𝐿 𝑅𝐿 = = 7573 × = 39.96 𝑉𝑖 𝑖𝐵1 (𝑟𝜋1 + 𝛽1 𝑅𝐸1 ) 2.5 + 187 × 𝐺𝑣 = 𝐴𝑣 𝑉𝑖 𝑅𝐵1 //(𝑟𝜋1 + 𝛽1 𝑅𝐸1 ) = 𝐴𝑣 𝑉𝑠𝑖𝑔 𝑅𝐵1 //(𝑟𝜋1 + 𝛽1 𝑅𝐸1 ) + 𝑅𝑠𝑖𝑔 = 39.96 × 2.1//(2.5 + 187 × 1) = 26.97 2.1//(2.5 + 187 × 1) + Page 18 of 23 PHẦN 2: Mạch ghép liên tầng MOSFET (S chung) Hình 12: MẠCH GHÉP LIÊN TẦNG MOSFET (S chung) HÌNH 13: MƠ PHỎNG KHUẾCH ĐẠI GHÉP LIÊN TẦNG MOSFET (S CHUNG) Page 19 of 23 Kết mô phỏng: 𝑉𝑖𝑛 = 1𝑉 𝑉𝑜 = 1.38𝑉 𝑉𝑜 1.38 𝐺𝑣 = = = 1.38 𝑉𝑖𝑛 VDD = 10V R sig = 3kΩ R1 = 5kΩ R = 10kΩ R D1 = 2kΩ R L = 10kΩ Bài giải R S1 = 1kΩ R = 8kΩ R = 10kΩ R D2 = 1kΩ R S2 = 0.5kΩ K n = 1mA/V Từ kết đo ta có: 𝑖𝐷1 = 2𝑚𝐴 𝑖𝐷2 = 1.02𝑚𝐴 Cho N-mos hoạt động vùng Saturation (𝑉𝑑𝑠 ≥ 𝑉𝑜𝑣 ) 𝑖𝐷1 = 𝐾𝑛 (𝑉𝑂𝑉1 )2 2 2×2 2𝑖𝐷1 => 𝑉𝑜𝑣1 = √ =√ 𝐾𝑛 𝑉 =2 => [ 𝑜𝑣1 𝑉𝑜𝑣1 = −2 𝐿𝑜ạ𝑖 𝑉𝑜𝑣1 = −2 𝑣ì 𝑉𝑂𝑉1 < => 𝐻𝑜ạ𝑡 độ𝑛𝑔 𝑣ù𝑛𝑔 𝑐𝑢𝑡 𝑜𝑓𝑓 2𝑖𝐷1 × 𝑔𝑚1 = = = 2𝑘Ω−1 𝑉𝑜𝑣1 𝑖𝐷2 = 𝐾𝑛 (𝑉𝑂𝑉2 )2 2 × 1.02 2𝑖𝐷2 => 𝑉𝑜𝑣2 = √ =√ 𝐾𝑛 𝑉 = 1.4 => [ 𝑜𝑣2 𝑉𝑜𝑣2 = −1.4 𝐿𝑜ạ𝑖 𝑉𝑜𝑣2 = −1.4 𝑣ì 𝑉𝑂𝑉2 < => 𝐻𝑜ạ𝑡 độ𝑛𝑔 𝑣ù𝑛𝑔 𝑐𝑢𝑡 𝑜𝑓𝑓 Page 20 of 23 2𝑖𝐷2 × 1.02 = = 1.5𝑘Ω−1 𝑉𝑜𝑣2 1.4 = 𝑅1 //𝑅2 = 5//10 = 3.3𝑘Ω = 𝑅3 //𝑅4 = 8//10 = 4.4𝑘Ω 𝑔𝑚2 = 𝑅𝐺1 𝑅𝐺2 𝐴𝑣 = 𝐴𝑣1 × 𝐴𝑣2 𝐴𝑣1 = 𝑔𝑚1 𝑉𝑔𝑠1 (𝑅𝐷1 //𝑅𝐺2 ) 𝑉𝑜1 =− = −𝑔𝑚1 × (𝑅𝐷1 //𝑅𝐺2 ) 𝑉𝑖 𝑉𝑔𝑠1 = −2 × (2//4.4) = −2.75 𝐴𝑣2 = 𝑔𝑚2 𝑉𝑔𝑠2 (𝑅𝐷2 //𝑅𝐿 ) 𝑉𝑂 𝑔𝑚2 × (𝑅𝐷2 //𝑅𝐿 ) =− =− 𝑉𝑖2 𝑉𝑔𝑠2 + 𝑔𝑚2 𝑉𝑔𝑠2 𝑅𝑆2 + 𝑔𝑚2 𝑅𝑆2 =− 1.5 × (1//10) = −0.78 + 1.5 × 0.5 𝐴𝑣 = 𝐴𝑣1 × 𝐴𝑣2 = −2.75 × (−0.78) = 2.145 𝐺𝑣 = 𝐴𝑣 × 𝑉𝑖 𝑅𝐺1 3.3 = 𝐴𝑣 × = 2.145 × = 1.12 𝑉𝑠𝑖𝑔 𝑅𝐺1 + 𝑅𝑠𝑖𝑔 3.3 + Nhận xét: Có chênh lệch tính tay mơ phỏng, 𝐺𝑣 mang dấu dương nên suy tín ngõ vào tín hiệu ngõ pha Page 21 of 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO  Adel S Sedra, Kenneth C Smith, Microelectronic Circuits (The Oxford Series in Electrical and Computer Engineering) 7th edition 7th Edition  Lê Tiến Cường, Mạch điện tử 1, tái lần thứ nhất, Tp Hồ Chí Minh : Đại học Q́c gia Tp Hồ Chí Minh, 2015 Page 22 of 23 ... 0. 01? ???