báo cáo thí nghiệm mạch điện tử

- Trường hợp 2 và trường hợp 3 có tụ lọc và không có tụ lọc Bài làm: Trường hợp 3 có tụ thì biên độ điện áp ngõ ra nhỏ hơn nhiều so vớitrường hợp 2 không có tụ.Nguyên nhân: khi có tụ th

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MẠCH ĐIỆN TỬ

Nhóm 1

Họ và tên: Hoàng Hữu Nhân Mã SV: 21115054120139

Họ và tên: Lê Hữu Thảo Vy Mã SV: 21115054120175

Họ và tên: Lê Duy Minh Mã SV: 21115054120129

- Trường hợp 5: Nối J1, J2, J4

(V/D = 1 V;

T/D = 5 ms)

2 Đánh giá, so sánh kết quả mô phỏng giữa các trường hợp sau:

- Trường hợp 1 và trường hợp 2 (khác nhau về trở tải)

 Bài làm: Trường hợp 1 có biên độ điện áp ngõ ra lơn hơn trường hợp 2Nguyên nhân: Trở càng lớn có trở kháng càng lớn => trở hạn chế dòng xoaychiều chạy qua một cách khó khăn hơn => biên độ điện áp ngõ ra càng lớn

- Trường hợp 2 và trường hợp 3 (có tụ lọc và không có tụ lọc)

 Bài làm: Trường hợp 3 có tụ thì biên độ điện áp ngõ ra nhỏ hơn nhiều so vớitrường hợp 2 không có tụ

Nguyên nhân: khi có tụ thì trở kháng của tụ sẽ lọc bớt phần lớn dòng xoaychiều => tín hiệu ngõ ra nhỏ

- Trường hợp 3 và trường hợp 5 (tụ có điện dung khác nhau)

 Bài làm: Trường hợp 3 có biên độ điện áp ngõ ra lớn hơn trường hợp 5.Nguyên nhân: Tụ càng lớn, trở kháng trên tụ càng nhỏ => lọc được nhiều tínhiệu hơn

Bài 2: MẠCH KHUẾCH ĐẠI EC&BC

(COMMON BASE/EMITTER AMPLIFIER)

- Lập công thức tính và xác định hệ số khuếch đại của mạch

- Phân tích ảnh hưởng của điện trở R1, R3, R5 đến quá trình phân cực của mạch

- Phân tích ảnh hưởng của điện trở R3, R5 đến hệ số khuếch đại của mạch

Hình 2: Mạch khuếch đại EC/BC

2 Thí nghiệm 1: Khảo sát chế độ phân cực(chế độ tĩnh,DC) mạch EC&BC

- B1: Thiết lập mạch hoạt động ở chế độ bình thường(các chuyển mạch tạoPAN trên bo nguồn SW = 0)

- B2: Nối Jump J6 để cấp nguồn cho mạch, tạo nên mạch KĐ mắc kiểu EC

- B3: Cấp nguồn cho mạch(Power ON)

- B4: Đo điện áp DC Sử dụng đồng hồ đo ở chế độ đo điện áp một chiều(DCVolts) )để đo điện áp các cực BJT(V , V , V ) B C E

- B5: Từ kết quả đo điện áp DC, gián tiếp xác định các giá trị dòng điện I , I , I B C E

- B6: Lập bảng đo các tham số tĩnh của mạch trong trạng thái mạch hoạt độngbình thường

Ghi chép kết quả khảo sát:

 Nhận xét 1: Cho nhận xét giữa kết quả khảo sát và lý thuyết, giải thích sai

lệch (nếu có):

- Kết quả khảo sát : gần đúng so với tính toán lý thuyết.

Giải thích:

+ Tính toán ở điều kiện lý tưởng

+ Khi thực hiện thực tế sẽ có sự suy hao điên áp ở dây dẫn, nhiệt độ tănggây ra sai lệch thiết bị linh kiện gây ra sai lệch ( sai lệch gây ra nhiễu nênlàm kết quả không chính xác) Sai lệch có thể xuất phát từ nhiều nguyênnhân khác nhau như sự không hoàn hảo của các linh kiện, nhiễu trong môitrường, sai số đo lường hoặc sự thay đổi không mong muốn trong môitrường hoạt động

3 Thí nghiệm 2: Khảo sát chế độ khuếch đại(chế độ động_AC) mạch EC&BC

- B1: Sử dụng máy phát tín hiệu (Functions Generator) để tạo ra tín hiệu Sinevới tần số 1KHz, biên độ 1Vpp để tạo tín hiệu đầu vào cho mạch

- B2: Cấp tín hiệu từ máy phát cho mạch(nối mass đến GND và tín hiệu đếnGEN trên bo mạch No1)

- B3: Nối Jump J1, J5, J6(không nối J4- không có tụ C3) để cấp nguồn DC vàtín tín hiệu từ máy phát(GEN) cho mạch KĐ EC

- B4: Sử dụng máy hiện sóng_OSC (Oscilloscope )để khảo sát(đo) dạng sóng,biên độ và pha tín hiệu tại các điểm cực B, C và VOUT(VR6) trên mạch Ghichép lại kết quả khảo sát Chú ý khảo sát tín hiệu ở cả 2 chế độ DC và ACtrên OSC

- B5: Sử dụng đồng hồ đo ở chế độ đo DC và AC để lần lượt đo điện áp tại cácđiểm trên mạch

- B6: Khảo sát ảnh hưởng của tụ thoát C3 Thực hiện lại bước 4 trong trườnghợp nối J4(có tụ C3)

Hình 3: Biểu diễn tín hiệu ngõ vào Vin = 1Vpp, 1KHz

(Tín hiệu hiển thị ở V/D = 0,25V; T/D = 2ms, DC offset = 0)

a Tín hiệu tại cực C trong mạch EC(chế độ hiển thị DC và AC)

 Nhận xét 2: Cho các nhận xét về biên độ, pha so với tín hiệu đầu vào Hệ số

khuếch đại thực tế; Sự khác nhau khi khảo sát tín hiệu ở chế độ AC và chế độ DC trênOSC Sự khác nhau khi không có và có ảnh hưởng của tụ thoát C3 :

- DC thay đổi: không có tụ C3, biên độ lớn hơn

b *Vẽ tín hiệu ngõ ra V OUT trên

tải trong mạch EC(chế độ hiển

thị DC và AC)khi không có

ảnh hưởng tụ thoát C3

(V/D = 0 V;

T/D = 0 ms)

 Nhận xét 3: Cho các nhận xét về biên độ, pha so với tín hiệu đầu vào Hệ số

khuếch đại thực tế; Sự khác nhau khi khảo sát tín hiệu ở chế độ AC và chế độ DC trênOSC:

Lưu ý: Trong chế độ sự cố sử dụng các công tắc SW12, SW13 cho mạch BC; các

công tắc SW14 đến SW17 cho mạch EC Khi tạo PAN(sự cố) các chuyển mạch SWx =I

Thực hiện lại các Thí nghiệm 1 và 2 như ở trên trong các tính huống có sự cố nhưbên dưới Trong các tình huống có sự cố, sử dụng đồng hồ đo để đo điện áp DC các cựcBJT, sử dụng OSC để đo dạng sóng các điểm Từ kết quả khảo sát trên OSC và đo điện

áp tĩnh DC, phân tích, chẩn đoán và xác định sự cố(PAN) của mạch

- PAN 1(Sự cố 1): Chuyển mạch SW14 = 1; SW 15 = SW16= SW17= 0

- PAN 2(Sự cố 2): Chuyển mạch SW15 = 1 ; SW 14 = SW16= SW17= 0

- PAN 3(Sự cố 3): Chuyển mạch SW16 = 1; SW 14 = SW15= SW17= 0

- PAN 4(Sự cố 4): Chuyển mạch SW17 = 1; SW 14 = SW15= SW16= 0

+ Hệ số khuếch đại thay đổi.

+ Tăng hoặc giảm giá trị của các trở, tụ

+ Ngắn mạch

+ Hở mạch

 Nhận xét 5: Dựa trên kết quả khảo sát điện áp DC, AC và dạng sóng cực C

khi có PAN 1( SW14 = 1), phân tích tác động của công tác SW14?

- Nằm trong vùng ngưng dẫn (Vb giảm, xén trên)

- Do P1 tăng, Vb giảm dẫn đến tín hiệu nằm trong vùng ngưng dẫn

- Làm cho hệ số khuếch đại tăng: Hệ số khuếch đại của mạch khuếch đại EC

có thể được ảnh hưởng bởi các thay đổi ở cổng cơ sở Khi VBQ và IBQthay đổi, hệ số khuếch đại có thể tăng hoặc giảm tùy thuộc vào cấu trúc cụthể của mạch

- SW 14 làm tăng giá trị lên 104 Kohm của R1: Điều này sẽ làm thay đổi điện

áp cơ bản tại cổng cơ sở của Transistor (VBQ) và dòng điện cơ bản tạicổng cơ sở (IBQ)

- Tóm lại: Tác động của công tắc SW14 và sự thay đổi của R1 lên mạch EC sẽảnh hưởng đến điện áp và dòng điện cơ bản tại cổng cơ sở của transistor, từ

đó có thể ảnh hưởng đến hệ số khuếch đại.

 Nhận xét 6: Dựa trên kết quả khảo sát điện áp DC, AC và dạng sóng cực C

khi có PAN 2( SW15 = 1), phân tích tác động của công tác SW15?

- Xém trên nhiều Vì I giảm so với lý thuyết dẫn đến tín hiệu nằm trong vùngngưng dẫn

- Giảm giá trị của R2 xuống 1 Ω và làm ngắn mạch của R3

Tác động của việc giảm R2 và ngắn mạch R3:

- Giảm R2 sẽ tăng dòng điện đi qua nó, điều này có thể ảnh hưởng đến điện

áp cơ bản tại cổng cơ sở của transistor (VBQ).

- Ngắn mạch R3 sẽ tạo ra một đường tắt, tăng dòng điện đi qua nó và cũng ảnh hưởng đến VBQ.

- ảnh hưởng đến các điện áp và dòng điện tại các điểm quan trọng của mạch EC.

 Nhận xét 7: Dựa trên kết quả khảo sát điện áp DC, AC và dạng sóng cực C

khi có PAN 3( SW16 = 1), phân tích tác động của công tác SW16?

- Xém trên nằm trong vùng bão hòa

- R3 tăng dẫn đến Vout giảm nên xém dưới

- Tăng R3 lên 4720 ohm: Việc tăng giá trị của R3 sẽ giới hạn dòng điện đi qua

nó và có thể thay đổi điện áp cơ bản tại cổng kết của transistor (VEQ) vàdòng điện đi qua cổng kết (ICQ)

- Méo ở 1/2 chu kỳ ấm:

+ Mạch bị "méo" ở một nửa chu kỳ ấm có thể có nhiều ảnh hưởng

- Khảo sát điện áp DC, AC và dạng sóng cực C:

+ Điện áp DC (VBQ), điện áp AC (VCQ) và dạng sóng cực C là các thông

số quan trọng để xác định hiệu suất của mạch và tác động của các thànhphần

+ Khi R3 tăng lên 4720 ohm và mạch bị "méo" ở một nửa chu kỳ ấm, cácthông số này có thể sẽ có sự biến đổi so với trạng thái ban đầu

 Nhận xét 8: Dựa trên kết quả khảo sát điện áp DC, AC và dạng sóng cực C

khi có PAN 4( SW17 = 1), phân tích tác động của công tác SW17?

- Tác động lên hệ số khuếch đại:

+ Do mạch bị đứt ở tín hiệu vào, không có tín hiệu vào nên hệ số khuếch đại sẽ

Tóm lại, tác động của công tắc SW17, việc đứt mạch ở tín hiệu vào và ngắnmạch R3 sẽ ảnh hưởng đến các điện áp và dòng điện tại các điểm quan trọng củamạch EC Cần lưu ý rằng mạch bị đứt ở tín hiệu vào có thể ảnh hưởng lớn đến

hệ số khuếch đại và dạng sóng

I KẾT LUẬN

+ Kết luận 1: Chế độ phân cực tĩnh(tính toán lý thuyết và khảo sát thực tế):

- Kết quả chênh lệch không lớn: các tác nhân ảnh hưởng từ môi trường, nhiệt

độ, thiết bị đo và góc nhìn

+ Kết luận 2: Hệ số khuếch đại điện áp Ku(tính toán lý thuyết và khảo sát thực tế, pha

tín hiệu vào và ra):

- Kết quả hệ số khuếch đại ảnh hưởng bởi nhiều tác nhân lý do bên ngoài( bên ngoài)

- Giống với điều kiện lý tưởng:Rc/(Rc1+Rc2)=7.65

Thực tế: 6.25

+ Kết luận 3: Yếu tố ảnh hưởng đến hệ khuếch đại điện áp Ku:

- Ce làm tăng giá trị hệ số Ku vì ở chế độ Ac thì Ce dẫn

- Av=Rc/Re= 10

- Thay đổi giá trị của các linh kiện:

Các thay đổi trong giá trị các linh kiện, chẳng hạn như điện trở R1, R2, R3 và các thành phần khác, có thể ảnh hưởng đến hệ số khuếch đại

- Tác động của công tắc SW14, SW15, SW16 và SW17:

Việc chuyển các công tắc có thể thay đổi cấu hình của mạch và do đó ảnh hưởng đến hệ số khuếch đại

- Sự thay đổi trong điều kiện hoạt động:

Các yếu tố ngoại vi như nhiệt độ, độ ẩm và điện áp nguồn cung cấp có thể ảnh hưởng đến hiệu suất và hệ số khuếch đại của mạch

- Thay đổi trong điện áp và dòng điện đầu vào:

Các biến đổi trong điện áp và dòng điện đầu vào có thể thay đổi điều kiện hoạt động của mạch và do đó ảnh hưởng đến hệ số khuếch đại

- Tác động của "méo" mạch:

Nếu mạch bị "méo" ở một nửa chu kỳ ấm hoặc có các biến đổi không mong muốn khác, điều này cũng có thể ảnh hưởng đến hệ số khuếch đại

+ Kết luận 4: Các sự cố( nguyên nhân, tác động đến tín hiệu ngõ ra…)

- Xén chu kỳ dương: Ngõ vào chu kỳ âm Vì R1, R2

- Xén chu kỳ âm: Ngõ vào chu kỳ dương Vì Rc1, Rc2, Rc

- Không có tín hiệu ngõ vào, ngõ ra làm hở mạch cực C của BJT

- Sự cố 1: Tăng giá trị R1 lên 104K ohm (SW14 = 1):

+ Nguyên nhân: Thay đổi giá trị của R1

+ Tác động: Giá trị R1 cao hơn sẽ giới hạn dòng cơ sở, ảnh hưởng đến VBQ

và IBQ Điều này có thể dẫn đến giảm hệ số khuếch đại và biến đổi dạng sóng

- Sự cố 2: Giảm R2 xuống 1 ôm, ngắn mạch R3 (SW15 = 1):

+ Nguyên nhân: Thay đổi giá trị của R2 và ngắn mạch R3

+ Tác động: Giảm R2 và ngắn mạch R3 sẽ thay đổi điện trở tổng và dòng cơ

sở, ảnh hưởng đến VBQ và IBQ Điều này có thể ảnh hưởng đến hệ số khuếch đại và biến đổi dạng sóng

- Sự cố 3: Tăng R3 lên 4720 ohm, méo ở 1/2 chu kỳ ấm (SW16 = 1):

+ Nguyên nhân: Thay đổi giá trị của R3 và méo mạch ở 1/2 chu kỳ ấm.+ Tác động: Tăng R3 sẽ giới hạn dòng điện đi qua nó, ảnh hưởng đến VEQ và ICQ Méo mạch ở 1/2 chu kỳ ấm có thể tạo ra biến đổi dạng sóng và giảm hệ

số khuếch đại

- Sự cố 4: Đứt mạch ở tín hiệu vào và ngắn mạch R3 (SW17 = 1):

+ Nguyên nhân: Đứt mạch ở tín hiệu vào và ngắn mạch R3

+ Tác động: Mạch bị đứt ở tín hiệu vào nên không có tín hiệu vào, ảnh hưởng lớn đến hệ số khuếch đại và dạng sóng Ngắn mạch R3 cũng sẽ thay đổi điện trở tổng và dòng điện đi qua nó, ảnh hưởng đến VEQ và ICQ

Bài 3: MẠCH KHUẾCH ĐẠI VI SAI

c Lập công thức tính và xác định hệ số khuếch đại của mạch

d Phân tích ảnh hưởng của điện trở R1, R2, R7 đến quá trình phân cực củamạch

e Phân tích ảnh hưởng của điện trở R1, R2 đến hệ số khuếch đại của mạch

Mô phỏng 1: Khảo sát chế độ phân cực (chế độ tĩnh, DC) mạch EC & BC

Ghi chép kết quả mô phỏng:

Thông

số V V1Q V C2Q V C3Q V E3Q V CE1Q V CE2Q I C1Q I C2Q I C3Q V D1 Mô

phỏng

Mô phỏng 2: Khảo sát chế độ khuếch đại chế độ động AC mạch vi sai

Sử dụng máy phát tín hiệu (Functions Generator) để tạo ra tín hiệu Sine với tần số



1KHz, biên độ 0,2V(p-p)để tạo tín hiệu đầu vào cho mạch

Ghi chép kết quả mô phỏng: (chế độ hiển thị DC và AC)

4 Mạch có sự cố: Dựa vào các kết quả mô phỏng DC và AC sau, hãy cho biết

nguyên nhân của các sự cố và giải thích nguyên nhân của từng PAN

+ Dữ liệu mạch ở chế độ tĩnh: TN3, TN4, TN5 (mạch sự cố)

+ TN1: Dạng sóng Vin & Vc/Q1 mạch hoạt động bình thường

+ TN3: Dạng sóng Vin & Vc/Q1 mạch có sự cố 1

TN1

+ TN4: Dạng sóng Vin & Vc/Q1 mạch có sự cố 2

+ TN5: Dạng sóng Vin & Vc/Q1 mạch có sự cố 5

KẾT LUẬN

+ Kết luận 1: Chế độ phân cực tĩnh (tính toán lý thuyết và khảo sát thực tế)

+ Kết luận 2: Hệ số khuếch đại điện áp Ku (tính toán lý thuyết và khảo sát thực tế, pha

tín hiệu vào và ra)

+ Kết luận 3: Yếu tố ảnh hưởng đến hệ khuếch đại điện áp Ku

+ Kết luận 4: Các sự cố (giải thích tác động đến tín hiệu ngõ ra)

Bài 4: MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT KIỂU OCL

- Phân tích ảnh hưởng của điện trở R2 đến quá trình phân cực của mạch

- Phân tích ảnh hưởng của điện trở R4, R5 đến hiệu suất và độ ổn đinh, an toàn củamạch

Ipc

Mô phỏng 1: Khảo sát chế độ phân cực (chế độ tĩnh, DC)

Ghi chép kết quả khảo sát:

Mô phỏng 2: Khảo sát chế độ khuếch đại chế độ động AC

Sử dụng máy phát tín hiệu (Functions Generator) để tạo ra tín hiệu Sine với tần số



1KHz, biên độ 10V(p-p)để tạo tín hiệu đầu vào cho mạch

Ghi chép kết quả mô phỏng: (chế độ hiển thị DC và AC)

- Tín hiệu VRT (VR6) ở chế độ hiển thị DC và AC

Nhận xét 2: Cho các nhận xét về biên độ, pha của V so với tín hiệu đầu vào Hệ sốR6

khuếch đại khi mô phỏng; Sự khác nhau khi khảo sát tín hiệu ở chế độ AC và chế độ DCtrên mô phỏng:

8 Mạch có sự cố: Dựa vào các kết quả mô phỏng DC và AC sau, hãy cho biết

nguyên nhân của các sự cố và giải thích nguyên nhân của từng PAN

+ Dữ liệu mạch ở chế độ tĩnh:

1 Thực nghiệm TN1_mạch bình thường Vin = 12Vpp

Nhận xét: R1 tăng của V1 cực B vì do V B 1 = V cc– I1 C R1 nên tăng R1 sẽ làm V B 1

giảm xuống

2 Chế độ tĩnh (PAN1_ TN3_mạch sự cố)

Nhận xét: R1 tăng của V1cực B vì do V B 1= V cc-I1 C R1 nên tăng R1 sẽ là V B 1 xuống

Chế độ tĩnh (PAN2_ TN3_mạch sự cố)

Nhận xét: R2 giảm nên V B 2 tăng dựa vào công thức đã cho

Chế độ tĩnh (PAN3_ TN3_mạch sự cố)

Nhận xét: Đứt cực E nên Q không dẫn Điện áp ngõ ra xén nửa chu kì dương.1 1

Chế độ tĩnh (PAN4_ TN3_mạch sự cố)

Nhận xét: Yếu tố ảnh hưởng: Bỏ 2 tụ C1, C2 hoặc mất diode Yếu tố chính: làmxém giữa Tín hiệu ra bị xén 1 phần chu kì dương và 1 phần chu kì âm Ngắn mạch

2 cực B của Q1, Q2

 Tín hiệu vào < Vy nên Bjt không dẫn

 Tín hiệu vào > Vy nên Bjt dẫn

KẾT LUẬN

+ Kết luận 1: Chế độ phân cực tĩnh (tính toán lý thuyết và khảo sát thực tế):

 Kết quả chênh lệch không lớn: các tác nhân ảnh hưởng từ môi trường, nhiệt

độ, thiết bị đo và góc nhìn

+ Kết luận 2: Hệ số khuếch đại điện áp Ku(tính toán lý thuyết và khảo sát thực tế, pha

tín hiệu vào và ra):

 Ce làm tăng giá trị hệ số Ku vì ở chế độ Ac thì Ce dẫn

 Thay đổi giá trị của các linh kiện

+ Kết luận 3: Yếu tố ảnh hưởng đến chế độ tĩnh và hiệu suất:

 Yếu tố ảnh hưởng đến chế độ tĩnh và hiệu suất:yếu tố bên ngoài, yếu tố bên trong: Ipc; R1,2,3

+ Kết luận 4: Các sự cố( nguyên nhân, tác động đến tín hiệu ngõ ra…)

 Xén tín hiệu ngõ ra: do giảm R2, chập mạch E1, ngắn mạch cực Bq , Bq1 2.

 Biên độ thay đổi

 Không có tín hiệu ngõ vào, ngõ ra làm hở mạch cực C của BJT

 Bỏ tụ, mất diode