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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN

KHOA KỸ THUẬT & CÔNG NGHỆ

- -

GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH

ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 2

SỐ BÀI: 10

Ngành: Kỹ thuật điện tử - Viễn thông

(Tài liệu lưu hành nội bộ)

NỘI DUNG

MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐIỆN ÁP DÙNG BJT MẮC EC

I Mục đích – Yêu cầu

1.1 Mục đích: Củng cố kiến thức cơ bản về nguyên lý và phương pháp tính

toán độ lớn hệ số khuếch đại của 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 và tính toán các

thông số một chiều và độ lớn các thông số xoay chiều của tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT Nhận biết chính xác các linh kiện và các thông số của

chúng Sử dụng thành thạo các thiết bị đo: VOM, máy hiện sóng, máy phát sóng,

… Thao tác chính xác, gọn gàng, trung thực và nghiêm túc

II Cơ sở lý thuyết

- Phân biệt trạng thái xoay chiều và trạng thái xoay chiều

- Phương pháp tính toán các tham số cơ bản cho trạng thái xoay chiều và một chiều

- Nguyên lý khuếch đại và các nguyên nhân gây méo dạng tín hiệu khuếch đại

III Nội dung thí nghiệm

1.1 Sơ đồ mạch nguyên lý

Hình 1 Sơ đồ mạch

3.2.Các bước tiến hành

Bước 1: Lựa chọn chính xác các linh kiện yêu cầu như trên sơ đồ hình 1 Bước 2: Lắp các 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 các thông số UBE, UCE, IC

Bước 4: Thay đổi R1 để có dòng 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 và tần số điện áp ra

Vẽ biểu đồ thời gian Ura và Uvào theo biên độ, tần số đo được

Bước 6: Bỏ tụ C3 ra khỏi mạch, thực hiện lại các bước 3, 4, 5

IV Báo cáo thí nghiệm

1 Ghi kết quả đo được ở bước 3

2 Ghi kết quả R1 sau khi điều chỉnh ở bước 4

3 Vẽ biểu đồ thời gian Ura, Uvào bước 5 Quan sát dạng sóng tính hệ số

khuếch đại áp và nhận xét các kết quả

So sánh kết quả tính được khi thực hành so với lý thuyết

4 Báo cáo các kết quả tương tự như 1, 2, 3 đối với bước 6

Nhận xét, giải thích kết quả sự giống và khác nhau các thông số một chiều, các thông số một chiều của mạch trong trường hợp có tụ và không có tụ C3

5 Tính hệ số khuếch đại dòng β của BJT

VẼ ĐẶC TUYẾN TẦN SỐ CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI

I Mục đích – Yêu cầu

1.1 Mục đích: Củng cố kiến thức cơ bản về nguyên lý và phương pháp vẽ

đặc tuyến tần số của 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

của một mạng 4 cửa Nhận biết chính xác các linh kiện và các thông số của chúng Sử dụng thành thạo các thiết bị đo: VOM, máy hiện sóng, máy phát sóng,

… Thao tác chính xác, gọn gàng, trung thực và nghiêm túc

II Cơ sở lý thuyết

- Sơ đồ tương đương xoay chiều ở miền tần số thấp và miền tần số cao của BJT

- Kỹ năng tính toán hàm truyền miền tần số và đồ thị Bode

- Phân tích sự phụ thuộc chất lượng mạch khuếch đại vào tần số

III Nội dung thí nghiệm

độ chuẩn xác, cấp nguồn +12V cho mạch

Bước 3: Dùng VOM thang đo DC đo các 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 và tần số điện áp ra

Vẽ biểu đồ thời gian Ura và Uvào theo biên độ, tần số đo được Quan sát kết quả, nhận xét

Bước 5: Thay đổi tần số f của Uvào từ 20 Hz đến 10 Khz Vẽ đặc tuyến tần

số của mạch điện

IV Báo cáo thí nghiệm

1 Ghi kết quả đo được ở bước 3

2 Vẽ biểu đồ thời gian Ura, Uvào bước 4 Quan sát dạng sóng tính hệ số

khuếch đại áp và nhận xét các kết quả

3 Vẽ đặc tuyến tần số của mạch ở bước 5 Phân tích ảnh hưởng của các tụ

C1, C2 đến đặc tuyến So sánh kết quả vẽ được khi thực hành và lý thuyết

MẠCH TÍCH PHÂN VÀ MẠCH VI PHÂN DÙNG IC THUẬT TOÁN

I Mục đích – Yêu cầu

1.1 Mục đích:

Nghiên cứu các tính chất của mạch tích phân và vi phân sử dụng khuếch

đại thuật toán và các khả năng ứng dụng của chúng

1.2 Yêu cầu:

Nắm vững các tính chất cơ bản của bộ khuếch đại thuật toán và kiểm nghiệm được các tính chất này qua nội dung thực hành Biết sử dụng các thiết bị đo lường: oscilloscope, đồng hồ vạn năng, máy phát tín hiệu chuẩn Thao tác chính xác, gọn gàng, trung thực và nghiêm túc

II Cơ sở lý thuyết

- Nguyên lý tạo mạch tích phân và mạch vi phân

- Phương pháp tạo điều kiện đầu của mạch tích phân

- Phạm vi tần số ứng dụng mạch tích phân và vi phân

III Nội dung thực hành

3.1 Sơ đồ mạch điện mguyên lý

Hình 1 Mạch tích phân Hình 2 Mạch vi phân

3.2 Các bước tiến hành

Bước 1: Lắp ráp mạch điện như hình 1 trên board thí nghiệm, kiểm tra lại

cho đúng với mạch điện nguyên lý, sau đó cấp nguồn +12v cho mạch

Bước 2: Lấy tín hiệu xung vuông từ máy phát âm tần có biên độ Uvào = 5V,

tần số 1KHz đưa đến đầu vào Dùng oscilloscope quan sát Ura Ghi nhận giá trị biên độ và dạng sóng của Ura

Bước 3: Thay đổi tụ C bằng các giá trị 1μF, 10μF Quan sát các thông số

là 1Vpp, đồng thời quan sát dạng sóng tại ngõ ra B Nhận xét kết quả

Bước 5: Thay đổi và lắp ráp mạch điện hình 2 trên board thí nghiệm, kiểm

tra và sau đó cấp nguồn cho mạch Thực hiện lại các thao tác từ bước 2 (Uv = 0,5Vpp, tần số 1 kHz, dạng sóng tam giác) đến bước 4 Nhận xét kết quả

IV Báo cáo thực hành

1 Tính kết quả Ura theo lý thuyết So sánh kết quả tính được với kết quả thực hành Nhận xét kết quả

2 Vẽ biểu đồ thời gian biểu thị quan hệ Ura,Uvào trong các bước thực hành Nhận xét các kết quả

3 Giải thích bản chất vật lý của quá trình hình thành dạng tín hiệu ra của mạch vi phân và tích phân

4 Xác định phạm vi tần số ứng dụng tính chất vi phân, tích phân

MẠCH TRỪ VÀ MẠCH CỘNG ĐẢO DÙNG IC THUẬT TOÁN

I Mục đích – Yêu cầu

1.1 Mục đích:

Nghiên cứu các bộ khuếch đại thuật toán cơ bản: mạch trừ và mạch cộng

dùng IC tuyến tính và các khả năng ứng dụng của chúng

1.2 Yêu cầu:

Nắm vững kiến thức về bộ khuếch đại thuật toán, các tính chất của nó trong mạch điện chức năng Biết sử dụng thiết bị đo lường và biết sử dụng mạch phân

áp điện trở để tạo ra các điện áp DC khác nhau dùng trong mạch thí nghiệm

II Cơ sở lý thuyết

Nguyên lý tạo mạch cộng và trừ dùng IC thuật toán Phương pháp khắc phục hiện tượng lệch không trong các mạch sử dụng thuật toán 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 bước tiến hành

Bước 1: Lắp ráp mạch điện hình 1 trên board thí nghiệm, kiểm tra lại đúng

với mạch điện nguyên lý Sau đó cấp nguồn +12V cho mạch

Bước 2: Hiệu chỉnh sai số lệch 0: nối 2 lối vào A1, A2 xuống 0V Dùng VOM (thang đo DC) đo Ura, nếu Ura ≠ 0 thì điều chỉnh VR để Ura = 0V

Bước 3: Thiết lập mạch phân áp bằng điện trở, để lấy ra các mức điện áp

một chiều +4V và +2V

Tác động Uv1 = +4V và Uv2 = +2V tới các lối vào A1 và A2 Xác định Ura

Bước 4: Thay đổi mạch phân áp một chiều, để có các mức điện áp Uv1 = +4V, Uv2 = -1V đặt tới các đầu vào A1 và A2 Xác định điện áp Ura

Bước 5: Thay đổi và lắp ráp mạch điện như hình 2, kiểm tra lại cho đúng

và sau đó cấp nguồn cho mạch

Bước 6: Thực hiện như bước 2

Bước 7: Dùng oscilloscope (đặt vị trí thang đo DC) để quan sát dạng tín

hiệu vào (tùy chọn dạng sóng), ra trong các trường hợp sau:

 Khi Uv1 = Uv2 = 0V (nối đầu vào với GND )

 Khi Uv1 để hở mạch, Uv2 = +2VDC

 Khi Uv1 = +4VDC và Uv2 = +2VDC

 Khi Uv1 = 4Vpp ( f = 1KHz ) và Uv2 = +2VDC Vẽ dạng sóng Ura

IV Báo cáo thực hành

1 Thiết lập biểu thức Ura cho hai mạch trên

2 Tính toán lập bảng kết quả theo lý thuyết Lập bảng kết quả theo các bước thí nghiệm, so sánh, cho nhận xét

2 Thiết lập sơ đồ mạch điện thực hiện phép trừ: U1 – U2 bằng cách sử dụng

2 IC thuật toán

MẠCH CUNG CẤP NGUỒN MỘT CHIỀU

II Cơ sở lý thuyết

Các sơ đồ mạch chỉnh lưu, nguyên tắc mạch lọc gợn sóng, các sơ đồ mạch

ổn áp dùng IC thuật toán kết hợp với điôt 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 một chiều sử dụng IC thuật toán

Hình 2: Sơ đồ sử dụng IC chuyên dụng

3.2 Các bước tiến hành

Bước 1: Vẽ chi tiết và lắp ráp mạch chỉnh lưu (Bên trái B1B2 hình 1) trên board thí nghiệm, kiểm tra lại đúng với mạch điện nguyên lý Sau đó cấp nguồn 15VAC cho mạch

Bước 2: Dùng máy hiện sóng để quan sát và vẽ dạng điện áp vào, dạng

sóng tại điểm A trong 2 trường hợp có tụ C và không có tụ C

Dùng VOM để đo điện áp DC tại điểm A trong 2 trường hợp có tụ C và không có tụ C

Bước 3: Ngắt điện áp xoay chiều, thực hiện 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 quả Uramin,

Urammax Điều chỉnh để có Ura = +12V, ghi nhận giá trị điện áp tại điểm B

Bước 5: Mắc lại tải Rt, thay đổi Rt để có dòng điện cực đại với điện áp ra nằm trong khoảng +12V ± 5% Ghi nhận giá trị dòng điện ra

Bước 6: Thay đổi điôt Zenner lần lượt có điện áp UZ = 3V, 6V, 9V Điều chỉnh VR, ghi nhận Uramin, Uramax trong từng trường hợp

Bước 7: Ngắt nguồn xoay chiều AC Thay đổi mạch ổn áp (bên phải đường

đứt nét) bằng IC ổn áp chuyên dụng (hình 2) Thực hiện lại bước 5

IV Báo cáo thực hành

2 Vẽ đồ thị và ghi nhận tất cả các kết quả thực hành từ bước 1 đến bước 7 Nhận xét các kết quả

3 Tính toán sơ bộ công suất cung cấp cực đại của bộ nguồn Để tăng công suất cao hơn thì mạch sẽ thay đổi như thế nào

Bài 6 MẠCH DAO ĐỘNG KIỂU CẦU VIÊN DÙNG IC THUẬT TOÁN

I Mục đích – Yêu cầu

1.1 Mục đích:

Nguyên cứu bộ tạo dao động hình sin kiểu cầu V-R dùng IC tuyến tính theo phương pháp dụng bộ khuếch đại có phản hồi dương Biết ưu điểm và khả năng ứng dụng rộng rãi của các loại vi mạch tuyến tính, rèn kỷ năng thiết kế và khai

thác ứng dụng mạch

1.2 Yêu cầu:

- Sinh viên nắm vững kiến thức về kỹ thuật tạo dao động dùng bộ khuếch đại có hồi tiếp dương, các yêu cầu cần thiết trong mạch dao động điện tử - Điều kiện tự kích dao động về biên độ và pha Tác dụng của các linh kiện điện tử sử dụng để đạt yêu cầu trên

- Cần tính toán trước khi thí nghiệm các thông số của mạch

II Cơ sở lý thuyết

- Các điều kiện để mạch tạo được dao động điều hòa

- Xác lập công thức tính tần số dao động và các điều kiện ràng buộc của

mạch điện

III Nội dung thực hành

3.1 Sơ đồ mạch điện nguyên lý

R 2

R 1

U ra

ĐZ 1 ĐZ2 10K

UZ1 = UZ2 = +3V

Bước 1: Với các số liệu linh kiện đã cho trên mạch nguyên lý, tính toán R

để mạch có dao động ở tần số f = 1KHz

Tính R2 để mạch thoả mãn điều kiện dao động

Bước 2: Lắp ráp linh kiện trên board thử, kiểm tra lại toàn bộ các linh kiện

đã lắp ráp cho đúng với mạch nguyên lý sau đó cấp nguồn cho mạch

Bước 3: Dùng Oscillocop kiểm tra tín hiệu ra tại chân 2, 3, 6 của IC Điều

chỉnh R2 để mạch có dao động

Điều chỉnh R để tần số dao động là f = 1KHz Xác định biên độ điện áp tại

Up, UN và Ura

Bước 4: Thay đổi UDZ để có điện áp ra Vpp = 6,6V Cho nhận xét

Bước 5: Tính toán sơ bộ C1, C2 để mạch dao động ở tần số f = 2KHz Nhận

xét ?

IV Báo cáo thực hành

1 Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch thí nghiệm?

2 Vẽ biểu đồ dạng sóng ra cho từng trường hợp ơ bước 3?

3 Từ UN, UP và Ura đã xác định, thiết lập biểu thức và điều kiện dao động của mạch?

4 Giải thích tác dụng của Dz1, Dz2 trong mạch đã thực hành?

Bài 7 MẠCH SO SÁNH KHÔNG CÓ TRỄ DÙNG IC THUẬT TOÁN

II.Cơ sở lý thuyết

Chức năng của bộ so sánh tương tự Xác định điện áp ngưỡng so sánh và đặc tuyến truyền đạt Ưu nhược điểm của các loại sơ đồ so sánh

III Nội dung thực hành

3.1.Sơ đồ mạch điện nguyên lý

3.2 Các bước thực hành

Bước 1: Lắp ráp mạch điện như hình 1 trên board thí nghiệm, kiểm tra lại

toàn bộ các linh kiện đã lắp ráp trức khi cấp nguồn

Bước 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 và Uvào Nhận xét

Bước 3: Giảm dần điện áp vào xuống còn Upp= 0.5V

U ra

D Z1

5V

10K +12V

741

Hình 2: Bộ so sánh thuận

DZ12V

741

Ura

Bước 4: Lắp mạch điện như hình 2 Thực hiện lại các bước như trên Nhận

xét

IV Báo cáo thí nghiệm

1 Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch?

2 Vẽ đặc tuyến truyền đạt của sơ đồ hình 1, 2

3 Vẽ biểu đồ thời gian của mạch 1 và mạch 2 biểu diễn mối quan hệ Ura và

Uvào ở bước 2, bước 3

4 Nêu nhược điểm của sơ các sơ đồ

Bài 8 MẠCH SO SÁNH CÓ TRỄ DÙNG IC THUẬT TOÁN

Bước 1: Lắp ráp mạch điện theo sơ đồ hình 1

Bước 2: Cho tín hiệu xoay chiều đến ngõ vào có Uvào = 10Vpp , f=1KHz Quan sát Ura, Uvào Xác định Uđóng , Ungắt và thời gian trễ

741

và thời gian trễ tương ứng trong từng trường hợp

Bước 4: Lắp mạch điện như hình 2

Bước 5: Thực hiện như bước 2, 3 với R1 thay đổi theo các giá trị 0.5K, 1K,

2K

IV Báo cáo thí nghiệm

1 Giải thích nguuyên lý họat động và đặc tuyến truyền đạt của mạch

2 Vẽ giản đồ thời gian Ura , Uvào cho từng trường hợp ở bước 2, 3, 5

3 Tính Uđóng, Ungắt và thời gian trễ trong các trường hợp thay đổi R1 ở bước

3, 5

4 Nêu ưu nhược điểm của các mạch so sánh có trễ so với không có trễ

II Cơ sở lý thuyết

- Khái niệm, phân loại và các thông số đặc trưng của bộc lọc tích cực

- Hàm truyền đạt tổng quát của mạch lọc thông thấp

Bước 2: Lắp mạch như hình 1 Cấp nguồn cho mạch

Bước 3: Cho tín hiệu hình sin có biên độ Upp=2V và tần số lần lượt là f=100Hz, 300Hz, 500Hz, 800Hz, 1KHz, 2Khz, 3KHz, 5Khz Lập bảng giá trị

Rút ra nhận xét và kết luận Vẽ đặc tuyến tần số của mạch

Bước 4: Tính toán giá trị R1, C1, C2 trong hình 2 với loại lọc Bessel tần số cắt fg=100Hz

Bước 5: Lắp mạch điện như hình 2 Thực hiện lại bước 3

IV.Báo cáo thí nghiệm

1 Giải thích nguyên lý, tính toán các tham số của mạch hình 1 và hình 2

2 Tính toán theo lý thuyết tần số cắt và so sánh với kết quả thực hành

3 Thống kê bảng các giá trị điện áp ra, vẽ đặc tuyến tần số, biểu đồ thời gian cho từng mạch thực hành ở bước 3, bước 5 Nhận xét

4 Tại sao phải sử dụng bộ lọc bậc cao, nếu muốn thiết kế bộ lọc thông thấp bậc cao hơn bậc 2 thì làm thế nào?

II Cơ sở lý thuyết

- Khái niệm, phân loại và các thông số đặc trưng của bộc lọc tích cực

- Hàm truyền đạt tổng quát của mạch lọc thông cao

Bước 1: Lắp mạch như hình 1 Cấp nguồn cho mạch

Bước 2: Cho tín hiệu hình sin có biên độ Upp=2V và tần số lần lượt là f=100Hz, 300Hz, 500Hz, 800Hz, 1KHz, 2Khz, 3KHz, 5Khz Lập bảng giá trị các điện áp ra tương ứng Vẽ biểu đồ thời gian biểu diễn mối quan hệ Ura (Uvào)

Rút ra nhận xét và kết luận Vẽ đặc tuyến tần số của mạch

500Hz, 800Hz, 1KHz, 2Khz, 3KHz, 5Khz

Bước 4: Tính toán giá trị R1, R2, C1, C2 trong hình 2 với loại lọc Bessel tần

số cắt fg=100Hz

Bước 5: Lắp mạch như hình 2 Cấp nguồn cho mạch

Bước 6: Thực hiện lại các bước 2, 3

IV.Báo cáo thí nghiệm

1 Giải thích nguyên lý, tính toán các tham số của mạch hình 1 và hình 2

2 Tính toán theo lý thuyết tần số cắt và so sánh với kết quả thực hành

3 Thống kê bảng các giá trị điện áp ra, vẽ đặc tuyến tần số, biểu đồ thời gian cho từng mạch thực hành ở bước 2, bước 3 Nhận xét

4 Tại sao phải sử dụng bộ lọc bậc cao, nếu muốn thiết kế bộ lọc thông cao bậc cao hơn bậc 2 thì làm thế nào?