Báo cáo thí nghiệm môn mạch điện tử bài 4 khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại bjt ghép e chung

Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh Trường đại học Bách Khoa -⁂ - BÁO CÁO THÍ NGHIỆM Mơn: MẠCH ĐIỆN TỬ BÀI 4: KHẢO SÁT ĐÁP ỨNG TẦN SỐ MẠCH KHUẾCH ĐẠI BJT GHÉP E CHUNG Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thanh Phương Nhóm thí nghiệm: Nhóm – L10 Danh sách thành viên: STT Họ tên Đặng Lê Khánh Toàn Trịnh Hoàng Thịnh Phạm Đăng Trường TP HCM, Ngày Tháng Năm 2023 MSSV 2112457 2112373 2110638 x Mục tiêu thí nghiệm: Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại BJT ghép E chung - Tính tốn lý thuyết độ lợi áp dãy mạch, tần số cắt cao, tần số cắt thấp từ thơng số cho, thơng số cịn thiếu lấy kết thí nghiệm So sánh kết khảo sát với lý thuyết - Hiểu nguyên lý hoạt động mạch khuếch đại BJT ghép E chung tần số khác nhau: tần số thấp, tần số dãy giữa, tần số cao mạch có hồi tiếp khơng hồi tiếp - Dùng máy đo, đo phân cực DC mạch để đảm bảo mạch hoạt động chế độ tích cực - Thay đổi giá trị tụ ghép CC, CE tụ Cobext quan sát khác độ lợi áp mạch bao gồm mạch có hồi tiếp khơng hồi tiếp - Biết cách xác định độ lợi áp dãy (ở tần số dãy giữa) - Thay đổi tần số từ 100Hz tới 100kHz quan sát giá trị độ lợi áp, biết xác định tần số cắt thông qua việc thay đổi biên độ ngõ - Sử dụng dao động kí để quan sát dạng sóng ngõ vào ngõ tần số khác tính độ lợi áp - Từ độ lợi áp tính từ tần số thấp đến tần số cao, vẽ đáp ứng tần số mạch - Hiểu ảnh hưởng tụ Cobext lên độ lợi áp mạch tần số cắt Các giả thuyết cần kiểm chứng: 2.1 Mạch khuếch đại ghép E chung không hồi tiếp Ta biết thông số mạch phụ thuộc vào nhiệt độ lúc khảo sát mạch tùy thuộc vào loại mạch nên ta sử dụng lại giá trị thông số mạch đo mạch phân cực DC (hfe = β = 240,VBE = 0,66V)  Xét phân cực tĩnh DC  Xét chế độ AC Mơ hình tương đương tín hiệu nhỏ: Máy Phát Sóng Mơ hình tương đương tín hiệu nhỏ: Do ảnh hưởng C2 khơng đáng kể nên độ lợi áp mạch là: Tần số cắt trên: 2.2 Mạch khuếch đại ghép E chung có hồi tiếp  Xét phân cực tĩnh DC: Tương tự Mạch khuyếch đại E chung không hồi tiếp Bài  Xét chế độ AC: Mô hình tương đương tín hiệu nhỏ: Máy Phát Sóng 11 Lựa chọn kiện đầu vào phương pháp đo đạc đại lượng: 12 Các kết thí nghiệm: 4.1 Đo phân cực DC: Tiến hành thí nghiệm mạch khuếch đại E chung – hoạt động chế độ DC tích cực ta có bảng giá trị sau: ICQ 5.329 (mA) IBQ 0.0221 (mA) VCEQ 4.697 (V) β 306.5 VBE 0.612 (V) → BJT hoạt động chế độ tích cực 4.2 Đo vo vẽ đáp ứng tần số: a) Mạch khuếch đại ghép E chung khơng hồi tiếp • Thí nghiệm 1: Cobext = 0, Chọn Vi-pp = 70.4mV → Vo-pp tần số dãy = 4.72V f (Hz) 100 200 300 500 1K 5K 10K 50K 70K 100K Vo-pp 2.16 3.16 3.68 4.16 4.44 4.52 4.68 4.8 4.32 Av 32 48.5 56.5 64 68.5 71.5 72 67.5 65 20logAv 30.10 33.71 35.04 36.12 36.71 37.09 37.15 36.59 36.26 Độ lợi áp dãy giữa: −4.72 AMB = 0.074 =-67 (𝑉/𝑉) 13 Tần số cắt đo được: ( Với V𝑜-𝑝𝑝 = V𝑜-𝑝𝑝 𝑀𝐵 = 3.34V) → Tần số cắt dưới: fLC = 357 Hz; Tần số cắt trên: fHC = ꝏ → Vẽ đáp ứng tần số • Thí nghiệm 2: Cobext = 15pF, Chọn Vi-pp = 80mV → Vo-pp tần số dãy = 5.08V f (Hz) 100 200 300 500 1K 5K 10K 50K 70K Vo-pp 2.36 3.52 4.08 4.56 4.84 5.12 5.04 4.8 4.6 Av 31 46 54 59.5 63 66 65.5 49.5 42.5 20logAv 29.83 33.26 34.65 35.49 35.97 36.39 36.32 33.89 32.57 14 100K Độ lợi áp dãy giữa: −5.08 AMB = 0.08 = -63.5 (𝑉/𝑉) Tần số cắt đo được: ( Với V𝑜-𝑝𝑝 = V𝑜-𝑝𝑝 𝑀𝐵 = 3.59V) Dạng sóng ngõ tần số cắt → Tần số cắt dưới: fLC = 203 Hz; Tần số cắt trên: fHC = ꝏ 15 16 → Vẽ đáp ứng tần số • Thí nghiệm 3: Cobext = 30pF, Chọn Vi-pp = 80mV → Vo-pp tần số dãy = 4.76V f (Hz) 100 200 300 500 1K 5K 10K 50K 70K Vo-pp 2.32 Av 30 20logA 29.5 v 4.88 66 36.3 3.24 40 32.0 2.72 31.5 29.9 3.36 46 33.2 3.92 55.5 34.8 Độ lợi áp dãy giữa: 4.36 61.5 35.7 4.64 66.5 36.4 −4.76 4.84 68 36.6 AMB = 0.08 = -59.5 (𝑉/𝑉) 17 100 K Tần số cắt đo được: ( Với V𝑜-𝑝𝑝 = V𝑜-𝑝𝑝 𝑀𝐵 = 3.67V) → Tần số cắt dưới: fLC = 221 Hz; Tần số cắt trên: fHC =58.8 kHz Dạng sóng ngõ tần số cắt Dạng sóng ngõ tần số cắt 18 → Vẽ đáp ứng tần số: • Thí nghiệm 4: Cobext = 0, Chọn Vi-pp = 40mV → Vo-pp tần số dãy là: 0.76V f (Hz) 100 200 300 500 1K 5K 10K 50K Vo-pp 0.6 0.68 18.4 25.3 0.82 19.6 25.8 0.81 20.0 26.0 0.76 16.4 24.3 0.72 19.6 25.8 0.8 Av 0.71 19.1 25.6 20logA v Độ lợi áp dãy giữa: 19.8 25.9 −0.76 AMB = 0.04 = -19 (𝑉/𝑉) 19 19.1 25.6 70K 100 K 0.71 20.0 26.0 Tần số cắt đo được: ( Với V𝑜-𝑝𝑝 = →Tần số cắt trên: fHC = ꝏ → Tần số cắt dưới: fLC = 59.2 Hz Dạng sóng ngõ tần số cắt → Vẽ đáp ứng tần số 20 V𝑜-𝑝𝑝 𝑀𝐵 = 0.537V) 21 • Thí nghiệm 5: Cobext = 1nF, Chọn Vi-pp = 40mV → Vo-pp tần số dãy là: 0.774V f (Hz) 100 200 300 500 1K 5K 10K 50K 70K 0.61 Av 15.9 20logA 24.0 v 0.71 17.8 25.0 0.73 18.2 25.2 0.74 18.7 25.4 0.76 0.56 15.0 23.5 0.42 10.5 20.4 0.13 2.51 0.08 1.96 7.99 5.85 Vo-pp 18.9 25.5 −0.774 Độ lợi áp dãy giữa: AMB = 0.04 = -19 (𝑉/𝑉) Tần số cắt đo được: ( Với V𝑜-𝑝𝑝 = →Tần số cắt trên: fHC = 4.95 kHz → Tần số cắt dưới: fLC = 70.4 Hz 22 V𝑜-𝑝𝑝 𝑀𝐵 = 0.54V) 100 K Dạng sóng ngõ tần số cắt Dạng sóng ngõ tần số cắt 23 → Vẽ đáp ứng tần số: Phân tích so sánh kết luận: a Mạch khuếch đại ghép E chung không hồi tiếp: + Phân cực DC: kết đo gần giống với lý thuyết, sai số sai số dụng cụ đo + Phân tích AC:  Điện áp ngõ ngược pha so với điện áp ngõ vào  Độ lợi áp tần số dãy gần giống với lý thuyết tính được, sai số sai số linh kiện module, phần mềm mô quan sát phần mềm mơ khơng thể xác  Khi Cobext=0, tần số cắt cao lớn đo phần mềm mô  Khi thêm vào tụ Cobext có giá trị 15pF 30pF tần số cắt thấp gần giữ nguyên tần số cắt cao giảm Cobext lớn b Mạch khuếch đại ghép E chung có hồi tiếp: + Phân cực DC: kết đo gần giống với lý thuyết, sai số sai số dụng cụ đo + Phân tích AC:  Điện áp ngõ ngược pha so với điện áp ngõ vào  Độ lợi dãy đo xấp xĩ so với tính lý thuyết có sai số q trình quan sát kết mô sai số linh kiện module, phần mềm mô  Tần số cắt cao mạch Cobext=0 lớn đo phần mềm mô  Ở trường hợp ta mắc thêm tụ Cobext=1nF ta quan sát tần số cắt thấp 24 gần giữ nguyên tần số cắt cao giảm xuống 4.95kHz Kết luận:   Qua thí nghiệm ta thấy, việc tính tốn lý thuyết thực nghiệm có sai số sai số khơng đáng kể Sai số sai số linh kiện module thí nghiệm, phần mềm mơ q trình quan sát kết mơ  Các mục tiêu đề thí nghiệm nhóm hồn thành Giúp nhóm hiểu cách làm mô mạch BJT phần mềm LTspice module trường Phần mềm mơ đưa kết xác làm thí nghiệm trực tiếp  25