Giáo trình thực hành điện tử tương tự 2 số bài 10

Yêu cầu: Nắm vững nguyên lý chung để phân tích và tính tốn các thơng số một chiều và độ lớn các thông số xoay chiều của tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT.. Mục đích – Yêu cầu 1.1 Mục

Thực hành Điện tử tƣơng tự TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN KHOA KỸ THUẬT & CÔNG NGHỆ  GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH ĐIỆN TỬ TƢƠNG TỰ SỐ BÀI: 10 Ngành: Kỹ thuật điện tử - Viễn thông (Tài liệu lưu hành nội bộ) NỘI DUNG Thực hành Điện tử tƣơng tự Bài MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐIỆN ÁP DÙNG BJT MẮC EC I Mục đích – Yêu cầu 1.1 Mục đích: Củng cố kiến thức nguyên lý phương pháp tính tốn độ lớn hệ số khuếch đại tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng Transistor chế độ A mắc EC 1.2 Yêu cầu: Nắm vững nguyên lý chung để phân tích tính tốn thơng số chiều độ lớn thông số xoay chiều tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT Nhận biết xác linh kiện thơng số chúng Sử dụng thành thạo thiết bị đo: VOM, máy sóng, máy phát sóng, … Thao tác xác, gọn gàng, trung thực nghiêm túc II Cơ sở lý thuyết - Phân biệt trạng thái xoay chiều trạng thái xoay chiều - Phương pháp tính tốn tham số cho trạng thái xoay chiều chiều - Nguyên lý khuếch đại nguyên nhân gây méo dạng tín hiệu khuếch đại III Nội dung thí nghiệm 1.1 Sơ đồ mạch nguyên lý Hình Sơ đồ mạch Thực hành Điện tử tƣơng tự 3.2.Các bƣớc tiến hành Bước 1: Lựa chọn xác linh kiện yêu cầu sơ đồ hình Bước 2: Lắp linh kiện lên board thí nghiệm theo sơ đồ hình 1, kiểm tra độ chuẩn xác, cấp nguồn +12V cho mạch Bước 3: Dùng VOM thang đo DC đo thông số UBE, UCE, IC Bước 4: Thay đổi R1 để có dịng IC = 2,3mA, UBE = 0,6 đến 0,7V Bước 5: Đưa điện áp hình sin lấy từ máy phát âm tần có biên độ UPP = 0,5V, tần số f = 1,5kHz đến đầu vào Dùng oscilloscope xác định biên độ tần số điện áp Vẽ biểu đồ thời gian Ura Uvào theo biên độ, tần số đo Bước 6: Bỏ tụ C3 khỏi mạch, thực lại bước 3, 4, IV Báo cáo thí nghiệm Ghi kết đo bước Ghi kết R1 sau điều chỉnh bước Vẽ biểu đồ thời gian Ura, Uvào bước Quan sát dạng sóng tính hệ số khuếch đại áp nhận xét kết So sánh kết tính thực hành so với lý thuyết Báo cáo kết tương tự 1, 2, bước Nhận xét, giải thích kết giống khác thông số chiều, thông số chiều mạch trường hợp có tụ khơng có tụ C3 Tính hệ số khuếch đại dịng β BJT Thực hành Điện tử tƣơng tự BÀI VẼ ĐẶC TUYẾN TẦN SỐ CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI I Mục đích – Yêu cầu 1.1 Mục đích: Củng cố kiến thức nguyên lý phương pháp vẽ đặc tuyến tần số tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng Transistor chế độ A 1.2 Yêu cầu: Nắm vững nguyên lý chung để vẽ đặc tuyến biên độ tần số mạng cửa Nhận biết xác linh kiện thông số chúng Sử dụng thành thạo thiết bị đo: VOM, máy sóng, máy phát sóng, … Thao tác xác, gọn gàng, trung thực nghiêm túc II Cơ sở lý thuyết - Sơ đồ tương đương xoay chiều miền tần số thấp miền tần số cao BJT - Kỹ tính tốn hàm truyền miền tần số đồ thị Bode - Phân tích phụ thuộc chất lượng mạch khuếch đại vào tần số III Nội dung thí nghiệm 1.2 Sơ đồ mạch nguyên lý Hình Sơ đồ mạch 3.2.Các bƣớc tiến hành Bước 1: Lựa chọn xác linh kiện yêu cầu sơ đồ hình Bước 2: Lắp linh kiện lên board thí nghiệm theo sơ đồ hình 1, kiểm tra Thực hành Điện tử tƣơng tự độ chuẩn xác, cấp nguồn +12V cho mạch Bước 3: Dùng VOM thang đo DC đo thông số UBE, UCE, IC Bước 4: Đưa điện áp hình sin lấy từ máy phát âm tần có biên độ UPP = 0,5V, tần số f = 1,5kHz đến đầu vào Dùng oscilloscope xác định biên độ tần số điện áp Vẽ biểu đồ thời gian Ura Uvào theo biên độ, tần số đo Quan sát kết quả, nhận xét Bước 5: Thay đổi tần số f Uvào từ 20 Hz đến 10 Khz Vẽ đặc tuyến tần số mạch điện IV Báo cáo thí nghiệm Ghi kết đo bước Vẽ biểu đồ thời gian Ura, Uvào bước Quan sát dạng sóng tính hệ số khuếch đại áp nhận xét kết Vẽ đặc tuyến tần số mạch bước Phân tích ảnh hưởng tụ C1, C2 đến đặc tuyến So sánh kết vẽ thực hành lý thuyết Thực hành Điện tử tƣơng tự Bài MẠCH TÍCH PHÂN VÀ MẠCH VI PHÂN DÙNG IC THUẬT TOÁN I Mục đích – Yêu cầu 1.1 Mục đích: Nghiên cứu tính chất mạch tích phân vi phân sử dụng khuếch đại thuật toán khả ứng dụng chúng 1.2 Yêu cầu: Nắm vững tính chất khuếch đại thuật toán kiểm nghiệm tính chất qua nội dung thực hành Biết sử dụng thiết bị đo lường: oscilloscope, đồng hồ vạn năng, máy phát tín hiệu chuẩn Thao tác xác, gọn gàng, trung thực nghiêm túc II Cơ sở lý thuyết - Nguyên lý tạo mạch tích phân mạch vi phân - Phương pháp tạo điều kiện đầu mạch tích phân - Phạm vi tần số ứng dụng mạch tích phân vi phân III Nội dung thực hành 3.1 Sơ đồ mạch điện mgun lý Hình Mạch tích phân Hình Mạch vi phân 3.2 Các bƣớc tiến hành Bước 1: Lắp ráp mạch điện hình board thí nghiệm, kiểm tra lại cho với mạch điện nguyên lý, sau cấp nguồn +12v cho mạch Bước 2: Lấy tín hiệu xung vng từ máy phát âm tần có biên độ Uvào = 5V, Thực hành Điện tử tƣơng tự tần số 1KHz đưa đến đầu vào Dùng oscilloscope quan sát Ura Ghi nhận giá trị biên độ dạng sóng Ura Bước 3: Thay đổi tụ C giá trị 1μF, 10μF Quan sát thông số Ura, nhận xét kết Giữ nguyên giá trị tụ 0,1μF ban đầu, thay đổi R1 giá trị 5K, 10K Quan sát Ura, nhận xét kết Bước 4: Đưa điện áp dạng sóng hình sin với biên độ đỉnh-đỉnh Uvào = 1Vpp, tần số 100Hz đến đầu vào ( tụ C = 0,1μF, R1 = 10K ) Sau tăng dần tần số tín hiệu từ 100Hz đến 1Kz, q trình giữ cố định biên độ điện áp vào 1Vpp, đồng thời quan sát dạng sóng ngõ B Nhận xét kết Bước 5: Thay đổi lắp ráp mạch điện hình board thí nghiệm, kiểm tra sau cấp nguồn cho mạch Thực lại thao tác từ bước (Uv = 0,5Vpp, tần số kHz, dạng sóng tam giác) đến bước Nhận xét kết IV Báo cáo thực hành Tính kết Ura theo lý thuyết So sánh kết tính với kết thực hành Nhận xét kết Vẽ biểu đồ thời gian biểu thị quan hệ Ura,Uvào bước thực hành Nhận xét kết Giải thích chất vật lý q trình hình thành dạng tín hiệu mạch vi phân tích phân Xác định phạm vi tần số ứng dụng tính chất vi phân, tích phân Thực hành Điện tử tƣơng tự Bài MẠCH TRỪ VÀ MẠCH CỘNG ĐẢO DÙNG IC THUẬT TOÁN I Mục đích – Yêu cầu 1.1 Mục đích: Nghiên cứu khuếch đại thuật toán bản: mạch trừ mạch cộng dùng IC tuyến tính khả ứng dụng chúng 1.2 Yêu cầu: Nắm vững kiến thức khuếch đại thuật toán, tính chất mạch điện chức Biết sử dụng thiết bị đo lường biết sử dụng mạch phân áp điện trở để tạo điện áp DC khác dùng mạch thí nghiệm II Cơ sở lý thuyết Nguyên lý tạo mạch cộng trừ dùng IC thuật toán Phương pháp khắc phục tượng lệch khơng mạch sử dụng thuật tốn với thành phần tần số thấp III Nội dung thực hành 3.1 Sơ đồ mạch điện nguyên lý 3.1 Sơ đồ mạch điện nguyên lý Hình 1: Sơ đồ mạch trừ Hình 2: Sơ đồ mạch cộng đảo 3.2 Các bƣớc tiến hành Bước 1: Lắp ráp mạch điện hình board thí nghiệm, kiểm tra lại với mạch điện nguyên lý Sau cấp nguồn +12V cho mạch Thực hành Điện tử tƣơng tự Bước 2: Hiệu chỉnh sai số lệch 0: nối lối vào A1, A2 xuống 0V Dùng VOM (thang đo DC) đo Ura, Ura ≠ điều chỉnh VR để Ura = 0V Bước 3: Thiết lập mạch phân áp điện trở, để lấy mức điện áp chiều +4V +2V Tác động Uv1 = +4V Uv2 = +2V tới lối vào A1 A2 Xác định Ura Bước 4: Thay đổi mạch phân áp chiều, để có mức điện áp Uv1 = +4V, Uv2 = -1V đặt tới đầu vào A1 A2 Xác định điện áp Ura Bước 5: Thay đổi lắp ráp mạch điện hình 2, kiểm tra lại cho sau cấp nguồn cho mạch Bước 6: Thực bước Bước 7: Dùng oscilloscope (đặt vị trí thang đo DC) để quan sát dạng tín hiệu vào (tùy chọn dạng sóng), trường hợp sau:  Khi Uv1 = Uv2 = 0V (nối đầu vào với GND )  Khi Uv1 để hở mạch, Uv2 = +2VDC  Khi Uv1 = +4VDC Uv2 = +2VDC  Khi Uv1 = 4Vpp ( f = 1KHz ) Uv2 = +2VDC Vẽ dạng sóng Ura IV Báo cáo thực hành Thiết lập biểu thức Ura cho hai mạch Tính tốn lập bảng kết theo lý thuyết Lập bảng kết theo bước thí nghiệm, so sánh, cho nhận xét Thiết lập sơ đồ mạch điện thực phép trừ: U1 – U2 cách sử dụng IC thuật toán Thực hành Điện tử tƣơng tự Bài MẠCH CUNG CẤP NGUỒN MỘT CHIỀU I Mục đích – Yêu cầu 1.1 Mục đích: Nghiên cứu tạo mạch cung cấp điện áp chiều dung IC thuật toán BJT 1.3 Yêu cầu: Nắm vững kiến thức khuếch đại thuật tốn, tính chất mạch điện chức năng, phương pháp tạo mạch ổn áp chiều Biết sử dụng thiết bị đo lường khác dùng mạch thí nghiệm II Cơ sở lý thuyết Các sơ đồ mạch chỉnh lưu, nguyên tắc mạch lọc gợn sóng, sơ đồ mạch ổn áp dùng IC thuật tốn kết hợp với điơt Zenen, BJT… Sử dụng IC chuyên dụng III Nội dung thực hành 3.1 Sơ đồ mạch điện nguyên lý 3.1 Sơ đồ mạch điện nguyên lý Hình 1: Mạch ổn áp nguồn chiều sử dụng IC thuật toán Thực hành Điện tử tƣơng tự Hình 2: Sơ đồ sử dụng IC chuyên dụng 3.2 Các bƣớc tiến hành Bước 1: Vẽ chi tiết lắp ráp mạch chỉnh lưu (Bên trái B1B2 hình 1) board thí nghiệm, kiểm tra lại với mạch điện nguyên lý Sau cấp nguồn 15VAC cho mạch Bước 2: Dùng máy sóng để quan sát vẽ dạng điện áp vào, dạng sóng điểm A trường hợp có tụ C khơng có tụ C Dùng VOM để đo điện áp DC điểm A trường hợp có tụ C khơng có tụ C Bước 3: Ngắt điện áp xoay chiều, thực lắp ráp mạch ổn áp (Bên phải hình 1) Cấp nguồn nguồn xoay chiều trở lại Bước 4: Hở tải đầu ra, điều chỉnh chiết áp VR Ghi nhận kết Uramin, Urammax Điều chỉnh để có Ura = +12V, ghi nhận giá trị điện áp điểm B Bước 5: Mắc lại tải Rt, thay đổi Rt để có dịng điện cực đại với điện áp nằm khoảng +12V ± 5% Ghi nhận giá trị dòng điện Bước 6: Thay đổi điơt Zenner có điện áp UZ = 3V, 6V, 9V Điều chỉnh VR, ghi nhận Uramin, Uramax trường hợp Bước 7: Ngắt nguồn xoay chiều AC Thay đổi mạch ổn áp (bên phải đường đứt nét) IC ổn áp chuyên dụng (hình 2) Thực lại bước IV Báo cáo thực hành Thực hành Điện tử tƣơng tự Giải thích phương pháp nguyên lý ổn áp hình Vẽ đồ thị ghi nhận tất kết thực hành từ bước đến bước Nhận xét kết Tính tốn sơ công suất cung cấp cực đại nguồn Để tăng cơng suất cao mạch thay đổi Thực hành Điện tử tƣơng tự Bài MẠCH DAO ĐỘNG KIỂU CẦU VIÊN DÙNG IC THUẬT TỐN I Mục đích – u cầu 1.1 Mục đích: Nguyên cứu tạo dao động hình sin kiểu cầu V-R dùng IC tuyến tính theo phương pháp dụng khuếch đại có phản hồi dương Biết ưu điểm khả ứng dụng rộng rãi loại vi mạch tuyến tính, rèn kỷ thiết kế khai thác ứng dụng mạch 1.2 Yêu cầu: - Sinh viên nắm vững kiến thức kỹ thuật tạo dao động dùng khuếch đại có hồi tiếp dương, yêu cầu cần thiết mạch dao động điện tử - Điều kiện tự kích dao động biên độ pha Tác dụng linh kiện điện tử sử dụng để đạt u cầu - Cần tính tốn trước thí nghiệm thơng số mạch II Cơ sở lý thuyết - Các điều kiện để mạch tạo dao động điều hịa - Xác lập cơng thức tính tần số dao động điều kiện ràng buộc mạch điện III Nội dung thực hành 3.1 Sơ đồ mạch điện nguyên lý C1 0.1µF R 12 P C2 0.1µF 741 R Ura -12 R N R1 10K UZ1 = UZ2 = +3V ĐZ1 ĐZ2 Thực hành Điện tử tƣơng tự 3.2 Các bƣớc tiến hành Bƣớc 1: Với số liệu linh kiện cho mạch nguyên lý, tính tốn R để mạch có dao động tần số f = 1KHz Tính R2 để mạch thoả mãn điều kiện dao động Bƣớc 2: Lắp ráp linh kiện board thử, kiểm tra lại toàn linh kiện lắp ráp cho với mạch nguyên lý sau cấp nguồn cho mạch Bƣớc 3: Dùng Oscillocop kiểm tra tín hiệu chân 2, 3, IC Điều chỉnh R2 để mạch có dao động Điều chỉnh R để tần số dao động f = 1KHz Xác định biên độ điện áp Up, UN Ura Bƣớc 4: Thay đổi UDZ để có điện áp Vpp = 6,6V Cho nhận xét Bƣớc 5: Tính tốn sơ C1, C2 để mạch dao động tần số f = 2KHz Nhận xét ? IV Báo cáo thực hành Giải thích nguyên lý hoạt động mạch thí nghiệm? Vẽ biểu đồ dạng sóng cho trường hợp bước 3? Từ UN, UP Ura xác định, thiết lập biểu thức điều kiện dao động mạch? Giải thích tác dụng Dz1, Dz2 mạch thực hành? Thực hành Điện tử tƣơng tự Bài MẠCH SO SÁNH KHƠNG CĨ TRỄ DÙNG IC THUẬT TỐN I Mục đích – u cầu 1.1 Mục đích: - Nghiên cứu tính chất sơ đồ so sánh IC thuật theo hai cấu trúc mắc thuận mắc đảo - Tìm hiểu hiệu ứng dụng lĩnh vực kỹ thuật đo lường điều khiển 1.2 Yêu cầu: Sinh viên nắm vững nguyên lý hoạt động cấu trúc so sánh thuận đảo, tác dụng linh kiện điện tử sử dụng để đạt yêu cầu II.Cơ sở lý thuyết Chức so sánh tương tự Xác định điện áp ngưỡng so sánh đặc tuyến truyền đạt Ưu nhược điểm loại sơ đồ so sánh III Nội dung thực hành 3.1.Sơ đồ mạch điện nguyên lý +12V +12V Uvào 7 41 -12V 10K Ura Uvào 741 Hình 1: Bộ so sánh đảo 741 41 -12V DZ1 5V Ura DZ1 2V Hình 2: Bộ so sánh thuận 3.2 Các bƣớc thực hành Bƣớc 1: Lắp ráp mạch điện hình board thí nghiệm, kiểm tra lại tồn linh kiện lắp ráp trức cấp nguồn Bƣớc 2: Cho tín hiệu xoay chiều có điện áp Upp = 4V, f = 1KHz Dùng Oscillo để quan sát Ura, Uvào Vẽ biểu đồ trạng thái Ura Uvào Nhận xét Bƣớc 3: Giảm dần điện áp vào xuống Upp= 0.5V Thực hành Điện tử tƣơng tự Quan sát nhận xét kết Bƣớc 4: Lắp mạch điện hình Thực lại bước Nhận xét IV Báo cáo thí nghiệm Giải thích nguyên lý hoạt động mạch? Vẽ đặc tuyến truyền đạt sơ đồ hình 1, Vẽ biểu đồ thời gian mạch mạch biểu diễn mối quan hệ U Uvào bước 2, bước Nêu nhược điểm sơ sơ đồ Thực hành Điện tử tƣơng tự Bài MẠCH SO SÁNH CĨ TRỄ DÙNG IC THUẬT TỐN I Mục đích – Yêu cầu 1.1 Mục đích: - Nghiên cứu tính chất sơ đồ so sánh IC thuật theo hai cấu trúc mắc thuận mắc đảo - Tìm hiểu hiệu ứng dụng lĩnh vực kỹ thuật đo lường điều khiển 1.2 Yêu cầu: Sinh viên nắm vững nguyên lý hoạt động cấu trúc so sánh thuận đảo, tác dụng linh kiện điện tử sử dụng để đạt yêu cầu II.Cơ sở lý thuyết Chức so sánh tương tự Xác định điện áp ngưỡng so sánh đặc tuyến truyền đạt Ưu nhược điểm loại sơ đồ so sánh III Nội dung thực hành 3.1 Sơ đồ nguyên lý +12V Uvào R1=10K 741 R2=56K Ura 41 -12V R1=10K Uvào R2=47K Hình 1: Mạch so sánh đảo +12V 741 41 Ura -12V Hình 2: Mạch so sánh thuận 3.2 Các bƣớc thực hành Bƣớc 1: Lắp ráp mạch điện theo sơ đồ hình Bƣớc 2: Cho tín hiệu xoay chiều đến ngõ vào có Uvào = 10Vpp , f=1KHz Quan sát Ura, Uvào Xác định Uđóng , Ungắt thời gian trễ Thực hành Điện tử tƣơng tự Bƣớc 3: Thay đổi R1= 1K, 5K, 15K Xác định Ura, Uvào, Uđóng, Ungắt thời gian trễ tương ứng trường hợp Bƣớc 4: Lắp mạch điện hình Bƣớc 5: Thực bước 2, với R1 thay đổi theo giá trị 0.5K, 1K, 2K IV Báo cáo thí nghiệm Giải thích nguuyên lý họat động đặc tuyến truyền đạt mạch Vẽ giản đồ thời gian Ura , Uvào cho trường hợp bước 2, 3, Tính Uđóng, Ungắt thời gian trễ trường hợp thay đổi R1 bước 3, Nêu ưu nhược điểm mạch so sánh có trễ so với khơng có trễ Thực hành Điện tử tƣơng tự Bài BỘ LỌC TÍCH CỰC THƠNG THẤP I Mục đích – u cầu 1.1 Mục đích: Nghiên cứu tính chất cấu tạo lọc bậc 1, thông thấp 1.2 Yêu cầu Nắm vững kiến thức mạch lọc thông thấp hàm truyền đạt chúng Biết cách xác định tham số mạch Tác dụng linh kiện sử dụng bảng tham số loại lọc II Cơ sở lý thuyết - Khái niệm, phân loại thông số đặc trưng bộc lọc tích cực - Hàm truyền đạt tổng quát mạch lọc thông thấp - Sử dụng bảng xác định hệ số cho loại lọc III Nội dung thực hành 3.1 Sơ đồ nguyên lý Hình 1: Bộ lọc thơng thấp bậc Hình 2: Bộ lọc thông thấp bậc 3.2 Các bƣớc thực hành Bƣớc 1: Tính tốn giá trị R2, C2 hình với loại lọc Bessel tần số cắt fg =100Hz Bƣớc 2: Lắp mạch hình Cấp nguồn cho mạch Bƣớc 3: Cho tín hiệu hình sin có biên độ Upp=2V tần số f=100Hz, 300Hz, 500Hz, 800Hz, 1KHz, 2Khz, 3KHz, 5Khz Lập bảng giá trị Thực hành Điện tử tƣơng tự điện áp tương ứng Vẽ biểu đồ thời gian biểu diễn mối quan hệ Ura (Uvào) Rút nhận xét kết luận Vẽ đặc tuyến tần số mạch Bƣớc 4: Tính tốn giá trị R1, C1, C2 hình với loại lọc Bessel tần số cắt fg=100Hz Bƣớc 5: Lắp mạch điện hình Thực lại bước IV.Báo cáo thí nghiệm Giải thích nguyên lý, tính tốn tham số mạch hình hình 2 Tính tốn theo lý thuyết tần số cắt so sánh với kết thực hành Thống kê bảng giá trị điện áp ra, vẽ đặc tuyến tần số, biểu đồ thời gian cho mạch thực hành bước 3, bước Nhận xét Tại phải sử dụng lọc bậc cao, muốn thiết kế lọc thông thấp bậc cao bậc làm nào?