báo cáo thí nghiệm môn mạch điện tử bài 4 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 toán lý thuyết độ lợi áp dãy giữa của mạch, tần số cắt cao, tần số cắt thấp từcác thông số đã cho, cá

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

1 Mục tiêu thí nghiệm

Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại BJT ghép E chung:

- Tính toán lý thuyết độ lợi áp dãy giữa của mạch, tần số cắt cao, tần số cắt thấp từcác thông số đã cho, các thông số còn thiếu lấy kết quả thí nghiệm của bài 1 So sánh kết quả khảo sát với lý thuyết

- Hiểu được nguyên lý hoạt động của mạch khuếch đại BJT ghép E chung ở các tần

số khác nhau: tần số thấp, tần số dãy giữa, tần số cao của mạch có hồi tiếp và không hồi tiếp

- Dùng máy đo, đo phân cực DC của các mạch để đảm bảo mạch hoạt động ở chế

độ tích cực

- Thay đổi các giá trị của các tụ ghép CC, CE và tụ Cobext và quan sát sự khác nhau giữa các độ lợi áp của các mạch bao gồm mạch có hồi tiếp và không hồi tiếp

- Biết cách xác định độ lợi áp dãy giữa (ở tần số dãy giữa)

- Thay đổi tần số từ 100Hz tới 100kHz và quan sát các giá trị của độ lợi áp, biết các xác định tần số cắt thông qua việc thay đổi biên độ ngõ ra

- Sử dụng dao động kí để quan sát dạng sóng ngõ vào và ngõ ra ở các tần số khác nhau và tính được độ lợi áp

- Từ các độ lợi áp tính được từ tần số thấp đến tần số cao, vẽ đáp ứng tần số của các mạch

- Hiểu được ảnh hưởng của các tụ Cobext lên độ lợi áp của mạch và các tần số cắt

2 Các giả thuyết cần kiểm chứng

2.1 Mạch khuếch đại ghép E chung không hồi tiếp

Ta được biết các thông số của mạch phụ thuộc vào nhiệt độ lúc khảo sát mạch và tùy thuộc vào loại mạch và tùy thuộc vào loại mạch ta nên sử dụng lại các giá trị thông số mạch đo được khi mạch phân cực DC như bài 1(hfe=β=240, Vβ=β=240, V240, VBE=β=240, V0,66V)

 Xét phân cực tĩnh DC:

Ta có: RTH=β=240, VRB1 // RB2 =β=240, V18+5,618.5,6 =4,27 kΩΩ

 Tần số cao: mạch chịu ảnh hưởng của các tụ kí sinh:

Áp dụng Thevenin cho Rin và Rout, ta có:

Xét phân cực tĩnh DC: tương tự mạch khuếch đại E chung không hồi tiếp ( ở bài 1).

Hệ số khuếch đại:

 Tần số cao: mạch chịu ảnh hưởng của các tụ kí sinh:

Áp dụng Thevenin cho Rin và Rout, ta có:

Với C =β=240, V1pF  C =β=240, V 181nF f ≈1,6 kHz

3 Lựa chọn dữ kiện đầu vào và phương pháp đo đạc các đại lượng

3.1 Đo phân cực DC:

Ngắn mạch các thành phần DC, cấp nguồn DC 12V để mạch hoạt động, lắp mạch theo sơ đồ nguyên lí ở module thí nghiệm đo các thành phần

3.2 Đo v 0 và vẽ đáp ứng tần số

-Đảm bảo mạch hoạt động ở chế độ AC tín hiệu nhỏ, đo Av tại tần số dãy giữa.-Chọn Vi từ vài chục mV tới vài trăm mV, tần số khoảng 1kHz đến 5 kHz Thông

-Từ bảng độ lợi áp thu được tiến hành vẽ đáp ứng tần số

Chọn tần số đo như sau

(hz) 100 500 700 1k 3 5k 10k 25k 50k 75k

4 Các kết quả thí nghiệm

4.1 Đo phân cực DC: Tiến hành thí nghiệm trên mạch khuếch đại E chung – hoạt

động ở chế độ DC tích cực ta có bảng giá trị sau:

I CQ I BQ V CEQ β V BE

5.149 mA 0.023 mA 4.86 V 223.87 629mA

→ BJT hoạt động ở chế độ tích cực

4.2 Đo vo và vẽ đáp ứng tần số

a) Mạch khuếch đại ghép E chung không hồi tiếp

• Thí nghiệm 1: Cobext =β=240, V 0, Chọn Vi-pp =β=240, V 80mV → Vo-pp tại tần số dãy giữa =β=240, V

7

20 19.32

21.4 26.5

5

27.42

28.05

29.62

29.83

29.9

Độ lợi áp dãy giữa: A MB =β=240, V - 2.42

8 0 x 10−3 =β=240, V - 30.25 (V/V)

Hình 4.1: Dạng sóng ngõ vào/ra tại tần số dãy giữa

Tần số cắt đo được: với v o− pp= ¿ 1

√2 v 0− pp MB =β=240, V 2.42

√2 =β=240, V 1.71 V → Tần số cắt dưới: f LC =β=240, V 5.68 (kHz) ; Tần số cắt trên: f HC =β=240, V ∞ (Hz)

f(Hz) 100 200 500 1k 5k 10k 20k 30k 50k 100k

A V

4.5 5.5 9.5 11.5 20.5 23.75 26.75 29 29.25 25.7520logA V 13.0

6

14.81

19.55

21.21

26.24

27.51

28.55 29.25 29.32 28.22

Độ lợi áp dãy giữa:

A MB=β=240, V - 2.32

8 0 x 10−3 =β=240, V - 29(V/V)

Hình 4.2: Dạng sóng ngõ vào/ra tại tần số dãy giữa

Tần số cắt đo được: với v o− pp= ¿ 1

• Thí nghiệm 3: C obext =β=240, V 30pF , Chọn Vi-pp =β=240, V 80mV → Vo-pp tại tần số dãygiữa =β=240, V 6.56 V

f(Hz) 100 200 500 1k 4.5k 10k 20k 30k 50k

A V

4.75 6 8.75 11.5 18.875 22.75 25.75 26.75 2620logA V 13.5

3

15.56

18.84

21.21

Hình 4.4: Dạng sóng ngõ vào/ra tại tần số dãy giữaTần số cắt đo được: với v o− pp= ¿ 1

b) Mạch khuếch đại E chung có hồi tiếp

Số liệu khảo sát mạch phân cực tĩnh giống với mạch không hồi tiếp

• Thí nghiệm 4: C obext =β=240, V 0pF , Chọn Vi-pp =β=240, V 80mV → Vo-pp tại tần số dãy giữa =β=240, V 1.18 V

Hình 4.4: Dạng sóng ngõ vào/ra tại tần số dãy giữaTần số cắt đo được: với v o− pp= ¿ 1

• Thí nghiệm 5: C obext =β=240, V 30pF , Chọn Vi-pp =β=240, V 100mV → Vo-pp tại tần số dãy giữa =β=240, V 6.56 V

7

14.81

17.21

19.32

21.76

22.44

23.08 23.52 23.38

Độ lợi áp dãy giữa:

A MB=β=240, V - 1 0 6

8 0 x 10−3 =β=240, V - 13.25 (V/V)

Hình 4.4: Dạng sóng ngõ vào/ra tại tần số dãy giữa

Tần số cắt đo được: với v o− pp= ¿ 1

100 200 500 1k 5k 9.26k 20k 50k 100k 0