Báo cáo thí nghiệm bài 2 kiểm chứng mạch khuếch đại vi sai dùng bjt

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM BÀI 2: KIỂM CHỨNG MẠCH KHUẾCH ĐẠI VI SAI DÙNG BJT Thực bởi: Nguyễn Tiến Anh - 1910023 Lê Danh An – 1912521 Trầm Đức Huy - 1910216 Nhóm thí nghiệm: Tổ Link ghi âm, ghi hình phiên Google Meet https://drive.google.com/file/d/1LrLegrWacmAnIp7i6PGO3Ujn IwF01l2m/view?fbclid=IwAR2y2IwvhKXxg4GjsCs30brwB_jz k_65tfitIftn93 QmXwOpy5fr0GdEY Ngày hoàn thành báo cáo: 30/11/2021 I Giới thiệu chung Mục tiêu thí nghiệm Kiểm chứng mạch khuếch đại vi sai dùng BJT: - Biết cách lắp mạch ghéo BJT tạo thành mạch khuếch đại vi sai từ module thí nghiệm, hiểu rõ nguyên lý hoạt động mạch khuếch đại vi sai dùng BJT với điện trở RE cực phát nguồn dịng cực phát - Đảm bảo mạch có nguồn DC trì hoạt động, dùng máy đo đa đo phân cực DC mạch cách li thành phần DC với ngõ cách ghép tụ nối tiếp - Biết cách sử dụng máy phát sóng để tạo sóng ngõ vào phì hợp: điều chỉnh biên độ phù hợp, tần số dãy để quan sát ngõ khơng méo dạng, biết cách tạo hai tín hiệu v1, v2 pha, ngược pha từ luật mạch áp dụng module thí nghiệm theo yêu cầu thí nghiệm - Sử dụng hiệu dao động ký để quan sát sóng ngõ vào, ngõ ra, đọc giá trị đỉnh đỉnh dao động ký để phục vụ cho việc tính tốn độ lợi áp - Đo đạc, kiểm chứng độ lợi áp cách chung AC hai sống ngõ vào chân B pha, độ lợi áp vi sai Ad hai sóng ngõ vào chân B ngược pha hai mạch, so sánh với lý thuyết, rút nhận xét, đánh giá giải thích khác kết - Từ kết độ lợi áp cách chung, độ lợi áp vi sai, tính tỷ lệ triệt tín hiệu đồng pha CMRR Phần mềm thí nghiệm: LTspice - Sử dụng chức để đo đạc: Module thí nghiệm: BJTABSN001 II Các thí nghiệm kiểm chứng Mạc khuếch đại vi sai dùng BJT với điện trở RE cực phát Nguyên lý hoạt động: Mạch gồm BJT giống thông số, ghép chung chân C, chân E, tín hiệu đầu vào đưa vào chân B, điện trở RE hồi tiếp âm giúp mạch hoạt động chế độ tích cực, tín hiệu ngõ lấy chân C khuếch đại hiệu tín hiệu đầu vào (tín hiệu bé) Sơ đồ nguyên lí mạch: Sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ: Sơ đồ lắp mạch sử dụng LTspice: a) Kết đo phân cực DC Kết đo phân cực DC Q1: ICQ1 =0.000964 IBQ1 =1.005*10-5 β = hfe = 96 VBE 1=0.572 VCEQ 1= 7.45 Kết đo phân cực DC Q1: ICQ1 = 0.00095 β = hfe = 95 b) Độ lợi cách chung Sơ đồ lắp mạch sử dụng LTspice: IBQ1 = 1.0005*10-5 VBE1 = 0.572 VCEQ 1= 7.2 Kết đo LTspice: Vi-pp (V) Vo-pp (V) AC (V/V) 10 3.216 - 0.3216 2.558 - 0.3198 1.92 - 0.32 Bảng 1: Kết đo độ lợi cách chung mạch khuếch đại vi sai với RE cực phát Ta tính theo cơng thức: 𝐴𝐶 = Áp dụng cơng thức ta có: 𝐴𝐶1 = 3.216 10 𝑉𝑜−𝑝𝑝 𝑉𝑖−𝑝𝑝 = - 0.3216 (V/V) Tương tự ta tính được: AC2 = - 0.3198 (V/V), AC3 = - 0.32 (V/V) ̅̅ 𝐴̅̅ 𝐶 = 𝐴𝐶1 + 𝐴𝐶2 + 𝐴𝐶3 −0.3216 − 0.3198 − 0.32 = = −0.3205 3 ∆𝐴𝐶 = = ̅̅̅̅ ̅̅̅̅ ̅̅̅̅ |𝐴 𝐶 − 𝐴𝐶1 | + |𝐴𝐶 − 𝐴𝐶2 | + |𝐴𝐶 − 𝐴𝐶3 | |−0.3205 − (−0.3216)| + |−0.3205 − (−0.3198)| + |−0.3205 − (−0.32)| = 0.0008  𝐴𝐶 = −0.3205 ± 0.0008 (V/V) c) Độ lợi vi sai Sơ đồ lắp mạch sử dụng LTspice: Kết đo sử dụng LTspice: Vi-pp (mV) Vo-pp (mV) Ad (V/V) 690 49.28 591 49.25 493 49.3 Bảng 2: Kết đo độ lợi vi sai mạch khuếch đại vi sai với RE cực phát Ta tính theo cơng thức: 𝐴𝑑 = Áp dụng cơng thức ta có: 𝐴𝑑1 = 690 7×2 𝑉𝑜−𝑝𝑝 2𝑉𝑖−𝑝𝑝 = 49.28 (V/V) Tương tự ta tính được: Ad2 = 49.25 (V/V), Ad3 = 49.3 (V/V) ̅̅̅𝑑̅ = 𝐴 𝐴𝑑1 + 𝐴𝑑2 + 𝐴𝑑3 49.28 + 49.25 + 49.3 = = 49.276 3 ∆𝐴𝑑 = = ̅̅̅𝑑̅ − 𝐴𝑑1 | + |𝐴 ̅̅̅𝑑̅ − 𝐴𝑑2 | + |𝐴 ̅̅̅𝑑̅ − 𝐴𝑑3 | |𝐴 |49.276 − 49.28| + |49.276 − 49.25| + |49.276 − 49.3| = 0.018  𝐴𝑑 = 49.276 ± 0.018 (V/V) Mạch khuếch đại vi sai dùng BJT với nguồn dòng cực phát Nguyên lý hoạt động: Mạch gồm BJT giống thông số, ghép chung chân C, chân E, tín hiệu đầu vào đưa vào chân B, nguồn dòng chân E cung cấp dịng cho mạch ln hoạt động chế độ tích cực, tín hiệu ngõ lấy chân C khuếch đại hiệu tín hiệu đầu vào ( tín hiệu bé) Sơ đồ nguyên lí mạch: Sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ: Sơ đồ lắp mạch sử dụng LTspice: a) Độ lợi cách chung Sơ đồ lắp mạch sử dụng LTprice: Kết đo sử dụng LTprice: Vi-pp 1V Vo-pp 439 uV AC 4.39 * 10-4 0.8 V 350 uV 4.375 * 10-4 0.6 V 263 uV 4.3833 * 10-4 Bảng 3: Kết đo độ lợi cách chung mạch khuếch đại vi sai với nguồn dịng cực phát Ta tính theo cơng thức: 𝐴𝐶 = Áp dụng cơng thức ta có: 𝐴𝐶1 = 439∗10−6 𝑉𝑜−𝑝𝑝 𝑉𝑖−𝑝𝑝 = −4.39 ∗ 10−4 (V/V) Tương tự ta tính được: AC2 = - 4.375 * 10-4 (V/V), AC3 = - 4.3833 * 10-4 (V/V) ̅̅ 𝐴̅̅ 𝐶 = 𝐴𝐶1 + 𝐴𝐶2 + 𝐴𝐶3 −4.39 − 4.375 − 4.3833 = ∗ 10−4 = −4.3828 ∗ 10−4 3 ∆𝐴𝐶 = = ̅̅̅̅ ̅̅̅̅ ̅̅̅̅ |𝐴 𝐶 − 𝐴𝐶1 | + |𝐴𝐶 − 𝐴𝐶2 | + |𝐴𝐶 − 𝐴𝐶3 | |−4.3828 − (−4.39)| + |−4.3828 − (−4.375)| + |−4.3828 − (−4.3833)| ∗ 10−4 = ∗ 10−7  𝐴𝐶 = −4.3828 ∗ 10−4 ± ∗ 10−7 (V/V) b) Độ lợi vi sai Sơ đồ lắp mạch sử dụng LTprice: Kết đo sử dụng LTprice: Vi-pp (mV) Vo-pp (mV) Ad (V/V) 5mV 550mV 110 4mV 440mV 110 3mV 333mV 111 Bảng 4: Kết đo độ lợi áp vi sai mạch khuếch đại vi sai với nguồn dịng cực phát Ta tính theo cơng thức: 𝐴𝑑 = Áp dụng cơng thức ta có: 𝐴𝑑1 = 550 5∗2 𝑉𝑜−𝑝𝑝 2𝑉𝑖−𝑝𝑝 = 55 (V/V) Tương tự ta tính được: Ad2 = 55 (V/V), Ad3 = 55.5 (V/V) ̅̅̅𝑑̅ = 𝐴 𝐴𝑑1 + 𝐴𝑑2 + 𝐴𝑑3 110 + 110 + 111 = = 55.1667 3 ∆𝐴𝑑 = = ̅̅̅𝑑̅ − 𝐴𝑑1 | + |𝐴 ̅̅̅𝑑̅ − 𝐴𝑑2 | + |𝐴 ̅̅̅𝑑̅ − 𝐴𝑑3 | |𝐴 |55.1667 − 55| + |55.1667 − 55| + |55.1667 − 55.5| = 0.2222  𝐴𝑑 = 55.1667 ± 0.2222 (V/V) III Kết luận chung Điểm phân cực tĩnh DC Lý thuyết: ICQ = β 12 − VBE 12 − 0.572 = 95 = 1.008(mA) R B + 2(β + 1)R E 1.2 + × (95 + 1) × 5.6 Sai số so với thực tế: %sai số = | Đo − tính tốn | × 100% đo => %sai số = | 0.964 − 1.008 | × 100% = 4.6% 0.964 Nhận xét: + Ta có  BJT 2SD592 theo Datasheet nằm khoảng từ 85-340 Khi đo ta có giá trị  95 nên nằm khoảng + Nhìn chung đo đạc kết không sai lệch nhiều với tính tốn Mạch khuếch đại vi sai dùng BJT với điện trở RE cực phát 2.1 Độ lợi cách chung Lý thuyết: rπ = β AC = VT 0.025 = 95 × = 2.373(k) ICQ 1.008 −β(R C //R L ) −95(5.6//12) = = −0.336(V/V) rπ + R B + 2(β + 1)R E 2.373 + 1.2 + × 96 × 5.6 Sai số so với thực tế: (−0.3205) − (−0.336) %sai số = | | × 100% = 4.8% (−0.3205) Nhận xét: Theo ta thấy kết tính tốn kết đo xỉ 2.2 Độ lợi vi sai Lý thuyết: Ad = β(R C //R L ) 95 × (5.6//12) = = 50.755 (𝑉/𝑉) (rπ + R B ) × (2.373 + 1.2) Sai số so với thực tế: (50.755) − (49.274) %sai số = | | × 100% = 3% (50.755) Nhận xét: Theo ta thấy kết tính tốn kết đo xỉ Mạch khuếch đại vi sai dùng BJT với nguồn dòng cực phát 3.1 Độ lợi cách chung Lý thuyết: rπ = β VT 0.025 = 95 × = 2.373(k) ICQ 1.008 AC = −β(R C //R L ) rπ + R B + 2(β + 1)R Vì 𝑅0 → ∞ nên 𝐴𝐶 → Nhận xét: Kết đo thực tế Ac nhỏ nên việc đo xác việc sóng ngõ bị nhỏ (chưa tới mV) đồng thời bị nhiễu nặng nên lấy giá trị trung bình sóng ngõ trường hợp 3.2 Độ lợi vi sai Lý thuyết: Ad = β(R C //R L ) 95 × (5.6//12) = = 50.755 (𝑉/𝑉) (rπ + R B ) × (2.373 + 1.2) Sai số so với thực tế: %sai số = | (50.755) − (55.1667) | × 100% = 8.7% (50.755) Nhận xét: Theo ta thấy kết tính tốn kết đo có sai lệch khơng q lớn Lí sóng ngõ vào ngõ nhỏ nên độ nhiễu lớn, cộng thêm sai số người đo khiến kết có mức sai số  ... tiêu thí nghiệm Kiểm chứng mạch khuếch đại vi sai dùng BJT: - Biết cách lắp mạch ghéo BJT tạo thành mạch khuếch đại vi sai từ module thí nghiệm, hiểu rõ nguyên lý hoạt động mạch khuếch đại vi sai. .. áp vi sai, tính tỷ lệ triệt tín hiệu đồng pha CMRR Phần mềm thí nghiệm: LTspice - Sử dụng chức để đo đạc: Module thí nghiệm: BJTABSN001 II Các thí nghiệm kiểm chứng Mạc khuếch đại vi sai dùng BJT. .. −0. 320 5 ± 0.0008 (V/V) c) Độ lợi vi sai Sơ đồ lắp mạch sử dụng LTspice: Kết đo sử dụng LTspice: Vi- pp (mV) Vo-pp (mV) Ad (V/V) 690 49 .28 591 49 .25 493 49.3 Bảng 2: Kết đo độ lợi vi sai mạch khuếch