Báo cáo thí nghiệm khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại bjt ghép e chung

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ - - BÁO CÁO THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT ĐÁP ỨNG TẦN SỐ MẠCH KHUẾCH ĐẠI BJT GHÉP E CHUNG Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thanh Phương Lớp: L10 - Nhóm Sinh viên thực Nguyễn Nhật Huy Trần Thanh Huy Thành phố Hồ Chí Minh – 2023 Mã số sinh viên 2010291 2011295 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 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 50kHz 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 cắt Hiểu ảnh hưởng tụ Cobext lên độ lợi áp mạch tần số Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại BJT ghép E chung Các giả thuyết cần kiểm chứng: 2.1 Mạch khuếch đại ghép E chung khơng hồi tiếp: Hình 2.1 Mạch khuếch đại ghép E chung không hồi tiếp o Do BJT mạch loại 2SD468, dựa vào datashet ta có số liệu = h • • fe • = β = 240, VT=25 V • BE V a) Xét phân cực tĩnh DC: 18 × 5.6 RTH =RB / ¿ RB 2= =4.7 kΩ 18+5.6 = 0.79 CE( sat) 0.2 Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại BJT ghép E chung R 5.6 B2 V TH =12 × RB1+RB2 =12 × 18 + 5.6 =2.85 V Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại BJT ghép E chung Áp dụng KVL cho Loop I, ta có: V TH=RTH × IB+V BE+( β+1) ×(RE)× IB ¿> IB =0.02 mA=¿ ICQ=β× I B=240 ×0.02=4.8 mA V CEQ=12−Ic β+ × RC− β × ICQ × RE =5.21V Q( 4.8 mA; 5.12 V )   + V CEQ > V CE(sat) nên BJT hoạt động miền tích cực b) Xét chế độ AC Hình 2.2 Mơ hình tương đương tín hiệu nhỏ mạch không hồi tiếp Đáp ứng tần số mạch tần số thấp: Xét ảnh hưởng tụ , thực ngắn mạch tụà Hệ số khuếch đại: Av = vo vi = −β( Rc / ¿ RL) RTH /¿ rπ rπ =AMB s RTH / ¿ rπ + Ri + jω s+ Với: AMB= −β ( Rc / ¿ RL) RTH / ¿ rπ ≈−80,1 ¿ RTH / ¿ r π + Ri Tần số cắt f p 1: rπ f = p1 π Ci ( RTH /¿ rπ + Ri) =0.8 Hz Ci ( RTH / ¿ rπ + Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại BJT ghép E chung Xét ảnh hưởng tụ + Hệ số khuếch đại ngắn mạch tụ  Av = = vi rπ R +R+ C =AMB RTH / ¿r π + Ri L AMB= s+ −β ( Rc / ¿ RL) r Với RTH / ¿ rπ ≈−80,1(V /V ) RTH / ¿ r π + Ri π + Tần số cắt f p : f = p2 π Co ( RC+ RL) =0.24 Hz Xét ảnh hưởng tụ  ngắn mạch tụ + Hệ số khuếch đại: v vi MB s+ Với A = −β ( Rc / ¿ RL) MB RTH / ¿ rπ rπ Tần số cắt f p3 ≈−80,1(V /V RTH / ¿ r π + Ri : f p 2= π CE[(RE1+RE2)/¿ β+1 (r Do chênh lệch lớn tần số max 1, 2, ,f π + RTH / ¿ Ri)] 3, chọn tần số cắt mạch: f L= ,f p )=189 Hz ⇒ Nhận xét: mạch khuếch đại E chung thường có tần số cắt phụ thuộc vào tụ chân E (f p p2 Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại BJT ghép E chung + Đáp ứng tần số mạch 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: Av=A −β ( Rc / ¿ RL) MB= RTH / ¿r π rπ /V ) RTH / ¿ rπ + R Đáp ứng tần số mạch tần số cao: Mạch chịu ảnh hưởng tụ kí sinh: Áp dụng Thevenin cho R'i=Ri , ta có: /¿ RTH / ¿ rπ =496.8 Ω V ' i= R TH R'L /¿ RTH / ¿ rπ r R V i π + i = RC /¿ RL=0.85 kΩ Mơ hình tương đương tính hiệu nhỏ: Với: C1=Cμ ( 1+ Av )=Cμ (1+ rβ R ); π ' L + ( C =C 1 C μ μ =C ob Av +C obext ) C (1 = μ β + r ; β Cπ = r π f π =0.161 nF T Do ảnh hưởng C2 không đáng kể nên độ lợi áp mạch là: = vo = A A v Với AMB= vi −β ( Rc / ¿ RL) r π MB 1+s ( Cπ +C1 ) Ri' RTH / ¿ rπ ≈−80,1(V RTH / ¿ r π + Ri Tần số cắt trên: Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại BJT ghép E chung f π H = 2π(C C )R ' + i C obext =15→C1=6.07 nF=¿ f H ≈ 52.1kHz C obext =33→C1=9.03 nF=¿ f H ≈ 32.8 kHz Độ lợi áp toàn mạch: Av=A MB 1− j f p1 f 1− j f f p2 1− j f p f Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại BJT ghép E chung 2.2 Mạch khuếch đại ghép E chung có hồi tiếp: Hình 2.2 Mạch khuếch đại ghép E chung có hồi tiếp Xét phân cực tĩnh DC: Tương tự mạch khuếch đại E chung không hồi tiếp (ở 1) Xét phân cực AC: Mơ hinhg tương đương tín hiệu nhỏ mạch có hổi tiếp: a) b) Đáp ứng tần số thấp: Xét ảnh hưởng tụ Ci, thực ngắn mạch tụ Co CE:  + v Hệ số khuếch đại toàn mạch: o Av = = vi −β (RC/¿ RL) rπ +( β +1) RE RTH /¿ (rπ +(β+1)RE1) / ¿(r +(β+1)R R TH π −β(RC/¿ RL) A MB = r π +( β+1) RE E1 )+ R + i =AMB jωCi s s+ Ci ( RTH / ¿(r π +( β+ 1) RE 1)+ Ri ) RTH / ¿(r π +( β+1) RE ) RTH /¿( rπ +( β +1) RE 1)+ Ri ≈−22.75(V /V ) (Dấu “-“ thể điện áp ngõ ngược phá so với điện áp ngõ vào)