Đo họ đặc tuyến ra của tranzito lưỡng cực bằng oxilo

Các bước tiến hành thí nghiệm Chuẩn thiết bị trước khi đo:- Bật công tắc Power của Oxilo- Mắc đầu đo kênh CH1 và CH2 vào điểm CAL có ghi giá trị chuẩn 1Vpp hoặc2Vpp tùy theo Oxilo trên

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

Lớp ET-E5

Báo cáo thí nghiệm cấu kiện điện tử

BÀI 3 ĐO HỌ ĐẶC TUYẾN RA CỦA TRANZITO LƯỠNG CỰC BẰNG OXILO BÀI 4 KHẢO SÁT ĐẶC TUYẾN TRUYỀN ĐẠT (BIÊN ĐỘ) CỦA IC KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN

Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Minh Đức

Họ và tên sinh viên : Nguyễn Trần Tài

MSSV : 20193277

Mã học phần : ET3076 Mã lớp: 706650

BÀI 3 ĐO HỌ ĐẶC TUYẾN RA CỦA TRANZITO LƯỠNG CỰC

BẰNG OXILO

1 Cơ sở lý thuyết

- Tranzito tiếp giáp lưỡng cực là một linh kiện bán dẫn gồm có 3 miền bán dẫn P,N được xếp xen kẽ với nhau viết tắt là BJT (Bipolar Junction Transistor) Tùy theo trình tự sắp xếp các miền bán dẫn P,N mà có 2 loại Tranzito tiếp giáp lưỡng cực: Tranzito PNP, Tranzito NPN

- Ký hiệu và hình ảnh của Tranzito:

2 Họ đặc tuyến vào/ra của Tranzito

Với Tranzito ngược hay thuận đều có các họ đặc tuyến vào/ra tùy thuộc vào cáchmắc mạch của Tranzito (có 3 dạng mắc mạch cơ bản của Tranzito: Mắc kiểu Emitơchung –EC, mắc kiểu bazơ chung – BC, mắc kiểu Colectơ chung – CC,)

A LẤY HỌ ĐẶC TUYẾN RA I C = f(U CE ) BẰNG OXILO

2 Các bước tiến hành thí nghiệm

 Chuẩn thiết bị trước khi đo:

- Bật công tắc Power của Oxilo

- Mắc đầu đo kênh CH1 và CH2 vào điểm CAL có ghi giá trị chuẩn (1Vpp hoặc2Vpp tùy theo Oxilo) trên Oxilo

- Điều chỉnh chiết áp Calib (nút chuẩn độ lớn tín hiệu) sao cho giá trị đo được trênmàn hình đúng bằng giá trị mà điểm CAL đã ghi

 Các bước tiến hành bài thí nghiệm

Bước 4: Bật công tắc nguồn S (đưa về vị trí 2) từ pannel thí nghiệm.

 Khi đó trên màn hình của Oxilo hiển thị dạng tín hiệu như hình 3-6 trên (nhậnđược trên màn hình Oxilo)

Bước 5: Vẽ lại dạng đặc tuyến vừa đo được và tính Ic1

Đo dòng tĩnh IB bằng cách đo URB trong 3 trường hợp (khi đó gỡ bỏ nguồn ~18V)

và dùng đồng hồ vạn năng để đo UAB.

Trên màn hình Oxilo hiển thị dạng đặc tuyến khi thay đổi với giá trị R=100KΩ

Đo dòng IB1

Bước 6: Mắc thêm điện trở có giá trị 100K song song với điện trở R

Đo dòng IB2. Tương tự mắc thêm điện trở có giá trị 100K nữa sẽ đo được dòng

IB3

Bước 7: Quan sát và vẽ lại dạng đặc tuyến vừa đo được (ứng với R=100K//100K)Bước 8: Tiếp tục mắc thêm điện trở có giá trị 100K song song với 2 điện trở R

Đo dòng IB3

Bước 9: Quan sát và vẽ lại dạng đặc tuyến vừa đo được

(ứng với R=100K//100K//100K)

3 Báo cáo kết quả.

a) Vẽ dạng đặc tuyến đo được (dòng Ic) ứng với 3 giá trị điện trở R (tức ứng với 03

giá trị của Ib) trên cùng một đồ thị

Tính các giá trị dòng Ic đo được khi thay đổi giá trị R?

0

R = 100KΩ//100KΩ//100KΩ

=8/560=14(mA)

=15/560=27 (mA)

=18/560=32(mA)

Lưu ý: giá trị đo được hiển thị trên Oxilo là giá trị điện áp đo trên 2 đầu điện trở

Rc khi vẽ trên đồ thị là giá trị của dòng Ic Dòng

b) Nhận xét đặc tuyến vừa đo được và so sánh với lý thuyết?

+Đặc tuyến thu được sau thí nghiệm có hình dạng của đặc tuyến theo lý thuyết nhưng có hướng ngược lên

+Giá trị điện áp của đặc tuyến giảm đi khi ta mắc thêm điện trở song song với R (Rgiảm)

c) Tính các dòng IB thông qua các ở các bước 5, 6, 7, 8

Lưu ý: Dòng IB1 tính tương ứng với khi điện trở R=100KΩ

Dòng IB2 tính tương ứng với khi 2 điện trở R=100KΩ mắc song song

Dòng IB3 tính tương ứng với khi 3 điện trở R=100KΩ mắc song song

B ĐO CÁC THAM SỐ TÍN HIỆU NHỎ TRONG SƠ ĐỒ TƯƠNG ĐƯƠNG VẬT LÝ , re, rc CỦA TRANZITO

1 Cơ sở lý thuyết:

- Các tham số tín hiệu của Tranzito phụ thuộc vào mô hình tương đương (mô hình tham số H, Z, Y và mô hình tương đương vật lý) Các tham số còn phụ thuộc vào cách mắc (BC, EC, CC) sẽ có các ký hiệu và giá trị khác nhau Thông thường người ta đo ở tần số thấp và trung bình hay sử dụng mô hình tham số H và mô hìnhtương đương vật lý (mô hình tham số re – xem trong giáo trình Cấu kiện Điện tử)

- Trong bài thí nghiệm này sẽ đo các tham số của Tranzito theo mô hình tương đương vật lý mắc theo mạch EC bao gồm một số thông số quan trọng sau:

3 Các bước tiến hành thí nghiệm

- Mắc mạch điện như sơ đồ hình 3-8 dưới đây:

a) Đo βac, re:

- Đặt đầu ra của máy phát tín hiệu tại điểm M

- Bật công tắc nguồn của Pannel thí nghiệm, máy phát tín hiệu và Oxilo

- Thiết lập Oxilo ở chế độ quét bình thường và điều chỉnh tín hiệu Ura từ máy pháttín hiệu (điểm M) có biên độ đỉnh - đỉnh (Upp=0,5V) để tần số f = 10KHz Bậtchuyển mạch chế độ đo của kênh CH1 về vị trí GND sau đó điều chỉnh tia sángtrùng với đường kẻ ngang trên Oxilo phía cuối màn hình, (kênh CH2 cũng làmtươngtwj như vậy) sau đó bật chuyển mạch về chế độ đo của Oxilo kênh đo CH1

và CH2 ở vị trí đo DC CH2 dùng để đo điện áp vào tại điểm A Dùng đầu đo CH1

để đo lần lượt tại các điểm B, C, D ta sẽ có dạng UB~, UC~, UD~, (tính giá trị điện

áp xoay chiều đỉnh - đỉnh) Các tham số được tính theo công thức sau:

Hình 3-8: M ch đo các tham sồế ạ , re, rc c a Tranzito mắếc theo s đồồ ủ ơ

EC

Máy phát

tn hi u ệ

Đâồu đo

A

10F

B C

E

D

R1

R2 RB

+5V

C2383

M

CH1 Y CH2 X

Tính

b) Đo rc:

- Chuyển đầu ra của máy phát tín hiệu đến điểm D Đặt giá trị tín hiệu ra máy phát

có giá trị đỉnh đỉnh từ 2 ÷ 4V/10KHz như hình 3-9 dưới đây:

- Đo UD~ , UC~ tính giá trị đỉnh đỉnh (Để tính được rc theo mạch mắc trên, cần đảm bảo rc » Rc Trong mạch Emitơ chung thì rc thường có giá trị từ 40KΩ ÷ 50KΩ , trong khi trong mạch chọn Rc = 0,56KΩ , như vậy là phù hợp điều kiện đặtra) và rc được tính là:

3 Báo cáo thí nghiệm

- Đo và vẽ dạng tín hiệu U(vào) và tại các điểm: A, B, C, D

Lưu ý: (đo ở chế độ đo DC thể hiện trên hình vẽ 3-10 mức điện áp nền và tín hiệu

xoay chiều) như biên độ, dạng và pha của tín hiệu

Hình 3-9: M ch đo các tham sồế ạ , re, rc c a Tranzito mắếc theo ủ

C238 3

M

CH1 Y CH2 X

- Tính các giá trị: ac, re, rc.

BÀI 4 KHẢO SÁT ĐẶC TUYẾN TRUYỀN ĐẠT (BIÊN ĐỘ) CỦA

IC KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN

Trong đó:

U+ : Điện áp đưa vào đầu vào không đảo (đầu vào thuận)

U- : Điện áp đưa vào đầu vào đảo (đầu vào -)

K: Hệ số khuếch đại vòng hở Ở tần số thấp K không đổi và thường ký hiệu là K0.

Khi tần số tăng K sẽ giảm khá nhanh

Vi mạch khuếch đại thuật toán sẽ khuếch đại điện áp UVS với hệ số khuếch đại K.

Do vậy điện áp ra Ura được tính bởi:

-Vi mạch khuếch đại thuật toán có hai loại đặc tuyến:

+ Đặc tuyến truyền đạt ( đặc tuyến biên độ)

+ Đặc tuyến tần số

Đặc tuyến truyền đạt ( đặc tuyến biên độ) đîc m« t¶ trªn h×nh 4-2 vẽ dưới đây:

Đặc tuyến biên độ có 2 đường cong: Đường 1 ứng với đầu vào không đảo,đường 2 ứng với đầu vào đảo Đặc tuyến biến đổi tuyến tính ứng với hệ số khuếchđại Kkhông đổi giới hạn bởi giá trị của điện áp vào ngưỡng cả phía dương và phía

Ur a

Uv

+Ec

-Ec

+Ub h

Ubh

+Ura, max

- Ura, max

(Đ ườ ng cong 1)

Hình 4-2: Đ c tuyếến biến đ c a khuếếch đ i thu t toán ặ ộ ủ ạ ậ

âm, được ký hiệu là Uvng+ và Uvng- Vùng này gọi là vùng tuyến tính (thông thường

Uvng+ = Uvng- và gọi chung là Uvng) Ngoài vùng này Ura không thay đổi và đạt giá trịbão hoà Ub.h Vùng này gọi là vùng bão hoà Để khuếch đại tín hiệu chỉ sử dụngđược vùng tuyến tính Còn vùng bão hoà người ta sử dụng trong chế độ chuyểnmạch

Giá trị điện áp ra bão hòa Ubh thường gần như nhau ở mức bão hòa dương vàbão hòa âm nếu cấp nguồn đối xứng Thông thường đối với các IC KĐTT thì giátrị Ubh sẽ bằng:

|Ubh| = ± EC – (12)VTrên thực tế người ta thường lấy:

|Ubh| = ± EC – 1V

 Sơ đồ chân và một số hình ảnh của IC khuếch đại thuật toán (IC 741)

2 Các thiết bị cần dùng cho bài thí nghiệm

- Oxilo 2 kênh

- Pannel thí nghiệm

Hình 4-3: Ký hi u và hình d ng c a IC khuếếch đ i thu t toán LM741 ệ ạ ủ ạ ậ

- IC 741 cùng với điện trở 10KΩ, 100KΩ

3 Các bước tiến hành thí nghiệm.

Bước 1: Mắc mạch điện như sơ đồ hình 4-4:

Cấp nguồn +12V vào chân số 7, -12V vào chân số 4 (lấy từ pannel thí nghiệm)

OSCILLOSCOPE

CH2 CH1

R2

100K

+12V

7 2 R1

6

-4 3

Bước 2: Cho tín hiệu Uv dạng hình sin có biến độ Upp =1V, f = 1KHz từ máy phát

tín hiệu

Bước 3: Mắc que đo kênh CH1 của Oxilo tới đầu vào, kênh CH2 của Oxilo tới

đầu ra (Ura) Vẽ giá trị Uv(t) và Ura(t) đo được

 Chú ý: Thiết lập kênh CH1 và CH2 đo ở chế độ xoay chiều AC

Bước 4: Tăng dần biên độ tín hiệu Uv và quan sát tín hiệu ra trên màn hình Oxilo

đến khi Ura bắt đầu bão hòa (đỉnh của Ura bị cắt và có dạng là mức bắt đầubão hòa âm hoặc là mức bắt đầu bão hòa dương) thì dừng lại không tăngnữa Hãy vẽ đồ thị của Ura và Uv

Bước 5: Tiếp tục tăng dần Uv cho đến khi cả hai đỉnh của tín hiệu bị cắt ở giá trị

không đổi bằng Ub.h thì dừng lại Hãy vẽ đồ thị của Ura và Uv

4 Báo cáo kết quả

4.1 Vẽ các đồ thị đã đo được (lưu ý pha tín hiệu)

4.2 Tính hệ số khuếch đại (vùng tuyến tính) theo giá trị đo được và so sánhvới lý thuyết

Đồ thị 1: Vẽ Uv =1V đỉnh đỉnh và Ura khi chưa bão hòa.

CH1(UV)

CH2(Ura)

Đồ thị 2: Vẽ Uv và Ura khi Ura bị cắt ứng với bắt đầu bão hòa (ở trên hoặc dưới)

CH1(Uv)

CH2(Ura)

Đồ thị 3:

Vẽ Uv và Ura khi Ura bắt đầu bão hòa (ở dưới hoặc ở trên) sau trường hợp 2

CH1(Uv)

CH2(Ura)

Đồ thị 4:

- Vẽ Uv và Ura khi bị cắt ứng với bắt đầu bão hòa sâu ( biên độ bị cắt ở giá trịkhông đổi Ub.h )

CH1(Uv)

CH2(Ura)

4.3 Dựa vào sơ đồ mạch và kết quả vừa đo được Hãy vẽ đặc tuyến truyền đạt

của vi mạch khuếch đại có hồi tiếp âm?

PHỤ LỤC 1) Hướng dẫn sử dụng Oxillo loại Kenwood những chức năng chính phục vụ cho bài thí nghiệm

Cồng tắếc thay đ i đ ổ ộ rồng b ướ c song X1

Núm FOCUS đ ể

ch nh đ sắếc g n ỉ ộ ọ cho ta

bình th ườ ng hay X-Y

Núm VERTICAL POSITION đ ch nh ể ỉ tâm d c cho các ta ọ

N i cắếm dây đo kếnh ơ CH1 và CH2

Hình 1: S đồồ m t máy Oxilo Kenwood và ch c nắng các núm điếồu ch nh ơ ặ ứ ỉ

2) Hướng dẫn sử dụng Oxillo loại Pintek những chức năng chính phục vụ cho bài thí nghiệm

đ ch nh tâm ể ỉ

d c cho ta ọ CH1 và CH2.

Đi m ể : Cung câếp

tn hi u chu n ệ ẩ 2Vp-p, 1KHz, xung vuồng dùng đ ể chu n cho các ẩ kếnh đo.

Cồng tắếc b t, tắết ậ chếế đ quét

bình th ườ ng hay X-Y

Công tắắc VERT MODE:

Dùng đ l a ch n kếnh ể ự ọ

đo chuy n kếnh CH1, ể CH2, DUAL dùng đ ể

ch n kếnh đo CH1 ho c ọ ặ Ch2 hay c hai kếnh ả

Núm ch nh thay đ i ỉ ổ chu kỳ hay th i gian ờ quét

3) Hướng dẫn sử dụng máy phát tần số FUNCTION GENERATOR FG-2100 những chức năng chính phục vụ cho bài thí nghiệm

Cồng tắếc nguồồn

Vi ch nh m t ỉ ộ kho ng tâồn sồế ả

Điếồu ch nh xung ỉ

ra cân đồếi

Điếồu ch nh biến ỉ

đ xung ra ộ Thiếết lâp đi n áp ệ

DC

4) Sơ đồ Board cắm mạch

Hình 3: M t tr ặ ướ c máy phát tâồn sồế FG-2100 và ch c nắng các núm điếồu ch nh ứ ỉ

xung ra xung ra tn hi u ra 20dB khi ệ

v trí ON

ở ị

biến đồ Max p

20Vp-5) Điện trở

 Điện trở thanh

Hình 6: Đi n tr thanh nhìn bến ngoài Hình 7: Đi n tr thanh câếu trúc bến trongệ ở ệ ở

Hình 5: Hình d ng đi n tr và ký hi u trến các s đồồ ạ ệ ở ệ ơ

 Điện trở công suất

Bảng quy ước các vòng màu trên thân điện trở

Thông thường trên thân điện trở gồm có 4 vòng màu, ngoài ra các điện trở chính xác còn có thêm một vòng màu thứ 5 Ví dụ cách đọc giá trị của điện trở loại có 4 vòng màu như sau:

Hình 8: Đi n tr cồng suâết lo i 2W Hình 5: Đi n tr cồng suâết l n có gắến thếm t n ệ ở ạ ệ ở ớ ả

nhi t ệ

- Vòng màu số 1 và vòng màu số 2 là hàng chục và hàng đơn vị

- Vòng màu số 3 là bội số của cơ số 10

- Có thể tính vòng màu số 3 là số con số không (0) thêm vào

- Vòng màu nhũ là vòng màu chỉ sai số (vòng cuối cùng) Khi đọc trị số này ta có thể bỏ qua (trong trường hợp mạch điện không đòi hỏi trị số điện trở phải có độ chính xác cao)

Hình 9: Cách đ c đi n tr lo i có 4 vòng mâồu ọ ệ ở ạ

Đối với loại 5 vòng màu cách đọc trị số của điện trở tương tự loại có 4 vòng mầunhưng ở đây vòng số 4 là bội số của cơ số 10 Vòng mầu số 1, số 2, số 3 lần lượt làhàng trăm, hàng chục, hàng đơn vị.

Vòng màu số 5 là vòng cuối cùng và là vòng ghi sai số Với điện trở 5 vòng mầuthì vòng mầu sai số cuối cùng khi đọc rất dễ nhầm với vòng màu đầu tiên Tuynhiên cách nhận biết vòng mầu cuối cùng đơn giản nhất là khoảng cách giữa 2vòng mầu cạnh nhau có khoảng cách xa hơn một chút so với các vòng mầu khác

7) Tụ điện

 Ký hiệu của một số loại tụ điện

8) Cuộn cảm

 Ký hiệu của một số loại cuộn cảm

Hình 12: Ký hi u c a t đi n trến s đồồ: a) T th ệ ủ ụ ệ ơ ụ ườ ng; b) T có phân c c; c) T có tr sồế thay ụ ự ụ ị

đ i đ ổ ượ c

+ - +

Hình 13: T đi n phân c c - hình d ng th c tếế ụ ệ ự ạ ự

9) Điot

 Ký hiệu một số Điot

Hình 16: a) Điot ch nh l u b) Điot ch u đi n áp và dòng đi n l n c) Điot n áp (zener) ỉ ư ị ệ ệ ớ ổ

9) Tranzito

 Ký hiệu của Tranzito

10) Biến áp

 Ký hiệu của một số loại biến áp

 Một số loại biến áp thông thường

Hình 20: Ký hi u c a m t sồế lo i biếến áp ệ ủ ộ ạ

Hình 19: Hình nh m t sồế Tranzito trến th c tếế ả ộ ự

Hình 18: Ký hi u m t sồế lo i Tranzito ệ ộ ạ

Transistor darlington lo i ạ N

Hình 21:

Hình 24:

Hình 25: