Kỹ thuật mô phỏng mạch điên trên phần mềm LTSpice; rất hiệu quả và nhah chóng sử dụng ngay không cần huấn luyện; Kỹ thuật mô phỏng mạch điên trên phần mềm LTSpice; rất hiệu quả và nhah chóng sử dụng ngay không cần huấn luyện; Kỹ thuật mô phỏng mạch điên trên phần mềm LTSpice; rất hiệu quả và nhah chóng sử dụng ngay không cần huấn luyện; Kỹ thuật mô phỏng mạch điên trên phần mềm LTSpice; rất hiệu quả và nhah chóng sử dụng ngay không cần huấn luyện; Kỹ thuật mô phỏng mạch điên trên phần mềm LTSpice; rất hiệu quả và nhah chóng sử dụng ngay không cần huấn luyện; Kỹ thuật mô phỏng mạch điên trên phần mềm LTSpice; rất hiệu quả và nhah chóng sử dụng ngay không cần huấn luyện; Kỹ thuật mô phỏng mạch điên trên phần mềm LTSpice; rất hiệu quả và nhah chóng sử dụng ngay không cần huấn luyện; Kỹ thuật mô phỏng mạch điên trên phần mềm LTSpice; rất hiệu quả và nhah chóng sử dụng ngay không cần huấn luyện; Kỹ thuật mô phỏng mạch điên trên phần mềm LTSpice; rất hiệu quả và nhah chóng sử dụng ngay không cần huấn luyện;
lOMoARcPSD|18209582 Bài - Thí nghiệm mơ phần mềm LTSpice Thí nghiệm mạch điện tử (Trường Đại học Cơng nghệ Thành phố Hồ Chí Minh) StuDocu is not sponsored or endorsed by any college or university Downloaded by Measure Believe (an.maihai@gmail.com) lOMoARcPSD|18209582 ĐẠI HỌC QUỐC GIA ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MẠCH ĐIỆN TỬ Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại BJT ghép E chung Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thanh Phương Sinh viên thực (Nhóm L06 _ Tổ 1): Lê Văn Hiệu MSSV: 1910188 Mai Trung Hiếu MSSV: 1911146 Hoàng Văn Doanh MSSV: 1912858 Ngày hoàn thành báo cáo: 16/11/2021 Thành phố Hồ Chí Minh – 2021 Downloaded by Measure Believe (an.maihai@gmail.com) lOMoARcPSD|18209582 Mục lục Bài 4: Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại BJT ghép E chung Giới thiệu chung .4 Các thí nghiệm cần kiểm chứng .4 Lựa chọn kiện đầu vào phương pháp đo đạc đại lượng Các kết thí nghiệm Phân tích so sánh kết luận 14 Downloaded by Measure Believe (an.maihai@gmail.com) lOMoARcPSD|18209582 Bài 4: KHẢO SÁT ĐÁP ỨNG TẦN SỐ MẠCH KHUẾCH ĐẠI BJT GHÉP E CHUNG 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 thông 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 không 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 không 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 Downloaded by Measure Believe (an.maihai@gmail.com) lOMoARcPSD|18209582 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, 𝐵𝐵 = 0,66 ) Downloaded by Measure Believe (an.maihai@gmail.com) lOMoARcPSD|18209582 • Xét phân c ực tĩnh DC: Ta có: RTH = RB1 // RB2 VTH =12 RB2 =12 = 4.27kΩ 5.6 = 2.85 V RB1 +RB2 18+ 5.6 Áp dụng KVL cho Loop I, ta có: VTH =RTH.IBQ +VBE +(𝐵 + 1).(RE1 +RE2).I BQ Downloaded by Measure Believe (an.maihai@gmail.com) lOMoARcPSD|18209582 mA ⇒ ��� = �.� �� = 5,075 mA ⇒� ��� = 𝐵 − 𝐵 = 4.8337 V Ta thấy VCEQ VCEQ,sat nên BJT hoạt động miền tích cực Điện trở: Ic Vcc Ib C&M LAB 2SD592/ Q2 Q1 R9 R11 R17 2SD592/ C2 R23 R21 2SD592/ Q3 2.5479884V R22 C3 R16 R14 S/ N: BJ TLABSN001 R4 Vb FEEE - BEE BK TP.HCM 12 R12 R3 C1 R8 R7 R10 7.1732575V Vc op R20 R19 R18 Ie Ve 1.9348921V • Xét chế độ AC Mơ hình tương đương tín hiệu nhỏ: Dãy giữa: Downloaded by Measure Believe (an.maihai@gmail.com) lOMoARcPSD|18209582 Vout Vcc Vin 12 SINE(0 2m 10k) 2SD592/ Q3 C&M LAB S/ N: BJ TLABSN001 2SD592/ Q1 Q2 R9 R11 - Xét ảnh hưởng tụ 𝐵 𝐵 ngắn mạch tụ 𝐵𝐵 𝐵 Hệ số khuếch đại: R17 2SD592/ C2 R23 R21 FEEE - BEE BK TP.HCM R4 R22 C3 R16 R14 R12 R10 R3 C1 R8 R7 tran 10m R20 R19 R18 𝐵 Với Tần số Hz - Xét ảnh hưởng tụ 𝐵𝐵 ngắn mạch tụ 𝐵𝐵 𝐵 𝐵 Hệ số khuếch đại: Downloaded by Measure Believe (an.maihai@gmail.com) lOMoARcPSD|18209582 Với Tần số 0.24 Hz - Xét ảnh hưởng tụ 𝐵𝐵 ngắn mạch tụ 𝐵𝐵 𝐵 𝐵 Hệ số khuếch đại: Với Tần số 140 Hz Do chênh lệch lớn tần số 𝐵𝐵1, 𝐵 (= max( , 𝐵1 , 𝐵2 , 𝐵2 𝐵3 , chọn tần số cắt mạch: ) = 140 𝐵3 ➔ Nhận xét: mạch khuếch đại E chung thường có tần số cắt phụ thuộc vào tụ chân E ➢ Tần số dãy giữa: lúc tụ Ci,Co,CE xem ngắn mạch, Cobext có giá trị lớn nên xem hở mạch Hệ số khuếch đại áp: ) | ➢ Tần số cao: mạch chịu ảnh hưởng tụ kí sinh: Áp dụng Thevenin cho 𝐵 𝐵𝐵 𝐵𝐵𝐵, ta có: Downloaded by Measure Believe (an.maihai@gmail.com) lOMoARcPSD|18209582 𝐵𝐵 ′ = 𝐵 || 𝐵 = 0,85Ω Mơ hình tương đương tín hiệu nhỏ: Với ; ; 𝐵𝐵 = 𝐵𝐵 + 𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵 ; Do ảnh hưởng 𝐵2 không đáng kể nên độ lợi áp mạch là: Với 𝐵𝐵 𝐵 Tần số cắt trên: Với 𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵 = → = 3,897→ Với 𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵 = 15→ 𝐵 ≈ 77 = 6,55 → 𝐵 ≈ 47 Downloaded by Measure Believe (an.maihai@gmail.com) lOMoARcPSD|18209582 Cob= Ic/ ( 2pi.f.Vin) = 15.35pF Đáp ứng tần số: Cobext ac dec 100 1G Vout Vcc Vin AC 12 SINE() R 21 FEEE - BEE BK S D5 / Q3 C&M LAB TP.HCM S/ N: BJ TLABSN001 S D5 / Q1 Q2 R9 R 11 R 20 R 19 R17 R4 S D5 / C2 R 18 V(vout)/V(n004) 36dB 27dB R22 C3 R16 R14 R12 R3 R10 R 23 C1 R8 R7 -60° 4.6353648KHz,35.768662dB 148.36405Hz,32.520573dB 155.70684KHz,32.546959dB -90° 18dB -120° 9dB -150° 0dB -180° -9dB -210° -18dB -240° -27dB -270° -36dB -300° -45dB -330° -54dB -360° -63dB 1Hz 10Hz 100Hz 1KHz 10KHz 100KHz 1MHz 10MHz 100MHz -390° 1GHz Tần số cắt thấp (lý thuyết) = 140Hz, đo = 148,36Hz 17 Downloaded by Measure Believe (an.maihai@gmail.com) lOMoARcPSD|18209582 Tần số cắt cao (lý thuyết) = 176.26 kHz, đo = 155.71kHz Cobext 15p Vcc 12 Vout SINE() ac dec 100 1G R16 Vin AC R23 R 21 FEEE - BEE BK R 20 S D5 / Q3 C&M LAB TP.HC M S/ N: B J TLA B SN001 S D5 / Q1 R4 S D5 / C2 R9 Q2 R11 R 19 R17 R 18 V(vout)/V(n004) 36dB 27dB R22 C3 R14 R12 R10 R3 C1 R8 R7 -90° 3.3456116KHz,35.768136dB 148.36405Hz,32.524289dB 84.105651KHz,32.403859dB -120° 18dB -150° 9dB -180° 0dB -210° -9dB -240° -18dB -270° -27dB -300° -36dB -330° -45dB -360° -54dB -390° -63dB 1Hz 10Hz 100Hz 1KHz 10KHz 100KHz 1MHz 10MHz 100MHz -420° 1GHz Tần số cắt cao (lý thuyết) = 89,15 kHz, đo = 84,11kHz 18 Downloaded by Measure Believe (an.maihai@gmail.com) lOMoARcPSD|18209582 Cobext 30p Vcc 12 Vout SINE() ac dec 100 1G R16 Vin AC R22 C3 R14 R12 R10 R3 C1 R8 R7 R23 R 21 FEEE - BEE BK R 20 S D5 / Q3 C&M LAB TP.HC M S/ N: B J TLA B SN001 S D5 / Q1 R4 S D5 / C2 R9 Q2 R11 R 19 R17 R 18 V(vout)/V(n004) 40dB -90° 30dB -120° 3.0010465KHz,35.767601dB 148.06877Hz,32.518979dB 52.808311KHz,32.7505dB 20dB -150° 10dB -180° 0dB -210° -10dB -240° -20dB -270° -30dB -300° -40dB -330° -50dB -360° -60dB -390° -70dB 1Hz 10Hz 100Hz 1KHz 10KHz 100KHz 1MHz 10MHz 100MHz -420° 1GHz Tần số cắt cao (lý thuyết) = 59,66 kHz, đo = 52,81kHz Hình 4.1: Dạng sóng ngõ vào/ra tần số dãy 19 Downloaded by Measure Believe (an.maihai@gmail.com) lOMoARcPSD|18209582 Tần số cắt đo được: ( Với → Tần số cắt dưới: fLC = 106.72 Hz; Tần số cắt trên: fHC = ꝏ → Vẽẽ đáp ứng tầần sốố Đáp ứng tầần sốố thí nghiệm 37 36 35 34 33 32 31 100 200 • Thí nghiệm 2: 300 500 1000 5000 10000 50000 70000 100000 Cobext = 15pF, Chọn Vi-pp = 80mV f(Hz) 100 200 300 500 → Vo-pp tần số dãy = 5.4V 1k 5k 10k 50k 70k Vo-pp 2.75 4.7 5.2 5.5 5.6 Av 34.375 50 58.75 65 68.75 70 5.55 4.3 3.7 69.375 53.75 46.25 100k 37.5 20 logA v 30.725 33.98 35.38 36.26 36.745 36.9 36.824 34.61 33.3 31.48 Độ lợi áp dãy giữa: 20 Downloaded by Measure Believe (an.maihai@gmail.com) lOMoARcPSD|18209582 Hình 4.2: Dạng sóng ngõ vào/ra tần số dãy Tần số cắt đo được: ( Với V) → Tần số cắt dưới: fLC = 180.5 Hz Hình 4.3: Dạng sóng ngõ tần số cắt Tần số cắt trên: fHC = 65.3 kHz 21 Downloaded by Measure Believe (an.maihai@gmail.com) lOMoARcPSD|18209582 Hình 4.4: Dạng sóng ngõ tần số cắt → Vẽ đáp ứng tần số: Đáp ứng tầần sốố thí nghiệm 38 37 36 35 34 33 32 31 30 100 200 • Thí nghiệm 3: 300 500 1000 5000 10000 50000 70000 100000 Cobext = 30pF, Chọn Vi-pp = 80mV f(Hz) 100 200 300 500 Vo-pp 2.65 3.6 4.1 4.5 Av 33.125 45 → Vo-pp tần số dãy = 5.2V 1k 5k 10k 50k 70k 4.65 51.25 56.25 58.125 100k 5.5 5.4 3.5 2.2 68.75 67.5 43.75 37.5 27.5 20 logA v 30.4 33.06 34.19 35 35.287 36.745 36.58 32.82 31.48 28.79 Độ lợi áp dãy giữa: 22 Downloaded by Measure Believe (an.maihai@gmail.com) lOMoARcPSD|18209582 Vout Vcc Vin 12 SINE(0 2m 10k) 2SD592/ Q3 C&M LAB S/ N: BJ TLABSN001 2SD592/ C2 R9 R11 Q2 R20 R19 R17 Q1 2SD592/ R23 R21 FEEE - BEE BK TP.HCM R4 R22 C3 R16 R14 R12 R10 R3 C1 R8 R7 tran 10m R18 V(n002) 2.0mV 1.6mV 1.2mV 0.8mV 0.4mV 0.0mV -0.4mV -0.8mV -1.2mV -1.6mV -2.0mV V(vout) 40mV 32mV 3.8754592ms,39.340093mV 24mV 16mV 8mV 0mV -8mV -16mV -24mV 3.8255102ms,-39.282634mV -32mV -40mV -48mV 3.72ms 3.75ms 3.78ms 3.81ms 3.84ms 3.87ms 3.90ms 3.93ms 3.96ms 3.99ms 4.02ms 4.05ms Avmid = -20,25 (V/V) Avmid đo = -19,66 (V/V) 23 Downloaded by Measure Believe (an.maihai@gmail.com) lOMoARcPSD|18209582 Cobext 0p Vcc ac dec 100 1G Vout Vin AC 12 SINE() S D5 / Q3 C&M LAB S/N: BJTLABSN001 S D5 / Q1 R9 R 11 R 20 R 19 R17 S D5 / C2 Q2 R 23 R21 FEEE - BEE BK TP.HCM R4 R22 C3 R16 R14 R12 R10 R3 C1 R7 R8 R 18 V(vout)/V(n004) 42dB -100° 36dB 30dB -120° 4.8063809KHz,25.908208dB 51.884181Hz,22.8021dB 461.67426KHz,22.674228dB -140° 24dB -160° 18dB -180° 12dB -200° 6dB -220° 0dB -240° -6dB -260° -12dB -280° -18dB -300° -24dB -320° -30dB -340° -36dB -360° -42dB 1Hz 10Hz 100Hz 1KHz 10KHz 100KHz 1MHz 10MHz 100MHz -380° 1GHz Tần số cắt thấp (lý thuyết) = 51.32Hz, đo = 51.88Hz Tần số cắt cao (lý thuyết) = x kHz, đo = 461.67kHz 24 Downloaded by Measure Believe (an.maihai@gmail.com) lOMoARcPSD|18209582 Cobext 1n Vcc ac dec 100 1G Vout Vin AC 12 SINE() C&M LA B TP.HCM SD5 92 / Q3 S/ N: B J TLA B SN001 SD5 92 / Q1 Q2 R9 R11 R20 R19 R 17 2SD59 2/ C2 R23 R21 FEEE - BEE BK R4 R 22 C3 R16 R14 R12 R10 R3 C1 R8 R7 R18 V(vout)/V(n004) 42dB -100° 36dB 30dB -120° 609.48783Hz,25.897155dB 51.884181Hz,22.827745dB 7.4238531KHz,22.716945dB -140° 24dB -160° 18dB -180° 12dB -200° 6dB -220° 0dB -240° -6dB -260° -12dB -280° -18dB -300° -24dB -320° -30dB -340° -36dB -360° -42dB 1Hz 10Hz 100Hz 1KHz 10KHz 100KHz 1MHz 10MHz 100MHz -380° 1GHz 25 Downloaded by Measure Believe (an.maihai@gmail.com) lOMoARcPSD|18209582 Hình 4.5: Dạng sóng ngõ vào/ra tần số dãy Tần số cắt đo được: ( Với V) → Tần số cắt dưới: fLC = 171.26 Hz Hình 4.6: Dạng sóng ngõ tần số cắt Tần số cắt trên: fHC = 45.9 kHz 26 Downloaded by Measure Believe (an.maihai@gmail.com) lOMoARcPSD|18209582 Hình 4.7: Dạng sóng ngõ tần số cắt → Vẽ đáp ứng tần số: Đáp ứng tầần sốố thí nghiệm 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 100 200 300 500 1000 5000 10000 50000 70000 100000 b) Mạch khuếch đại ghép E chung có hồi tiếp • Thí nghiệm 4: Cobext = 0, Chọn Vi-pp = 43.8mV → Vo-pp tần số dãy là: 0.836V Độ lợi dãy giữa: 27 Downloaded by Measure Believe (an.maihai@gmail.com) lOMoARcPSD|18209582 Tần số cắt đo được: ( Với = 0.591V) → Tần số cắt dưới: 𝐵𝐵𝐵 = 68.65 • Thí nghiệm 5: Cobext = 1nF, f(Hz) 100 200 300 Vo-pp(V) 0.756 0.836 0.836 AV 500 24.74 Chọn Vi-pp = 43.8mV → Vo-pp tần số dãy là: 0.876V 1k 0.876 0.876 17.260 19.087 19.087 20logAv Tần số cắt trên: 𝐵𝐵 𝐵 = ∞ 20 20 5k 10k 0.718 0.538 50k 70k 100k 135.6m 99.6m 71.6m 16.393 12.283 3.096 2.274 1.635 25.614 25.614 26.02 26.02 24.293 21.786 9.816 7.136 4.27 Độ lợi dãy giữa: Tần số cắt đo được: ( Với = 0.619V) → Tần số cắt dưới: 𝐵𝐵𝐵 = 70.4 ; Tần số cắt trên: 𝐵𝐵𝐵 = 7.017 → Vẽ đáp ứng tần số 28 Downloaded by Measure Believe (an.maihai@gmail.com) lOMoARcPSD|18209582 Đáp ứng tầần sốố thí nghiệm 26 24 22 20 18 16 14 12 10 100 200 300 500 1000 5000 10000 50000 70000 100000 Phân tích so sánh vá kết luận 5.1 Đo phân cực DC Kết đo giống với lý thuyết, thiết bị đo chưa đo xác có thay đổi đặc trưng mạch 5.2 Đo vo, Av vẽ đáp ứng tần số a) Mạch khuếch đại E chung không hồi tiếp + Độ lợi áp tần số dãy có sai lệch so với lý thuyết không lớn β thay đổi không cố định, sai số máy đo, quan sát dao động ký nên khơng thể xác tuyệt đối + Điện áp ngõ ngược pha so với điện áp ngõ vào phù hợp với toán + Khi Cobext=0, tần số cắt cao lớn nên đo xác giá trị + Từ đáp ứng tần số thu ta thấy lắp thêm tụ Cobext tần số cao độ lợi áp tần số cắt giảm so với Cobext=0 Cụ thể, Cobext =0, tần số cắt fHC = ꝏ Cobext =15pF, tần số cắt fHC = 65.3 kHz khi Cobext = 30pF, tần số cắt fHC = 45.9 kHz + Trường hợp Cobext=15pF sai số trình đo dẫn đến hình dạng đáp ứng tần số không mong muốn + Trong q trình tiến hành thí nghiệm có nhiều lần dây bị lỏng dẫn đến dạng sóng bị nhiễu khơng quan sát 29 Downloaded by Measure Believe (an.maihai@gmail.com) lOMoARcPSD|18209582 b) Mạch khuếch đại E chung có hồi tiếp Từ công thức phần sở lý thuyết ICQ tính 𝐵 ( ( 𝐵𝐵) = −22.6 => Kết đo gần giống với lý thuyết, sai lệch thiết bị đo thay đổi, dây dẫn bị lỏng nên kết quan sát bị nhiễu Tần số cắt thấp: 𝐵𝐵𝐵 = 𝐵1 + 𝐵2 + = 57.589 Hz 𝐵3 → Kết đo sai lệch so với lý thuyết lý thuyết, sai lệch thiết bị đo, dây dẫn bị lỏng dẫn đến sóng tần số không ổn định Tần số cắt cao: - Với 𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵 = → Tần số cắt cao vô lớn, kết đo không xác định tần số cắt cao - Với 𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵 = 1 Vậy tần số cắt cao 6.664 kHz 30 Downloaded by Measure Believe (an.maihai@gmail.com) lOMoARcPSD|18209582 Vậy kết đo gần giống với lý thuyết, sai lệch thiết bị đo, sóng bị nhiễu, khơng ổn định 31 Downloaded by Measure Believe (an.maihai@gmail.com)