Báo Cáo Thí Nghiệm Mạch Điện Tử Bài Số 2.Pdf

Muc tiéu thi nghiém: - Bai thí nghiệm giúp nhóm kiểm chứng nguyên lý hoạt động và các thông số cơ bản của mạch khuếch đại ghép vi sai dùng BJT'.. Khuếch đại vi sai có tín hiệu ra không t

DAI HOC QUOC GIA TPHCM TRUONG DAI HOC BACH KHOA KHOA DIEN- DIEN TU

BO MON DIEN TU

BK

TP.HCM

BAO CAO THI NGHIEM

MACH DIEN TU

BAI SO 2

GIAO VIEN HUONG DAN: TRAN QUANG VIET

I Muc tiéu thi nghiém:

- Bai thí nghiệm giúp nhóm kiểm chứng nguyên lý hoạt động và các thông số cơ bản của

mạch khuếch đại ghép vi sai dùng BJT' Những số liệu sai lệch khi tính toán lý thuyết và đo

được trên thực tế đã đưa ra nhiều câu hỏi giúp nhóm tìm hiếu và hiểu thêm hơn về sự sai số trong môi trường thực nghiệm ( Các phân tích cụ thể được nhóm trình bày trong mục V )

- Trong quá trình thí nghiệm, bài thí nghiệm đã giúp các thành viên trong nhóm thành thạo hơn trong việc sử dụng các dụng cụ thí nghiệm (dao động ký, máy đo đa năng ), nắm rõ

các quy tắc an toàn trong phòng thí nghiệm

Bài thực hành thí nghiệm giúp rèn luyện cho các thành viên khả năng làm việc nhóm chung, phân chia và sắp xếp công việc hợp lý, đặc biệt hơn hết là rèn luyện khả năng xử lý vấn đề khi nhóm gặp những sự cố trong quá trình thực hiện lắp mạch và đo đạc

II Các lý thuyết phải kiếm chứng:

- - Mạch khuếch đại vi sai với ở cực phát

Vị

+12V

Re, l Ro

5.6kO Ÿ 5ók s =

Roi Ra; A SỐ

1.2kO 1.2kO 12kO

V2

5.6kQ ~ -12V

3

- Mach

Mạch khuếch đại vi sai với nguồn dòng ở cực phát

1 Chức năng

- _ Có khả năng khuếch đại cái tín hiệu có tần

số nhỏ( tín hiệu một

chiều, có tần số vài

Hz), giảm thiểu tiếng

ôn do linh kiện và sự cản trở từ bên ngoài Liên kết giữa các tầng mà không cần dùng

đến tụ

Khuếch đại vi sai được sử dụng để khuếch đại tín hiệu có tần số giới hạn dưới nhỏ (tới vài Hz), gọi là tín hiệu biến thiên chậm hay tín hiệu một chiều

Khuếch đại vi sai là cơ sở để xây dựng khuếch đại thuật toán sử dụng Op- Amp Nguyên lý hoạt động

Khuếch đại vi sai có tín hiệu ra không tỉ lệ với trị tuyệt đối của tín hiệu vào mà tỉ lệ với hiệu hai tín hiệu vào

Mạch khuếch đại vi sai có hai điện áp ngõ vào Nếu đặt vào hai điện áp đó các tín hiệu bằng nhau về độ lớn, mạch sẽ phản ứng với tín hiệu ngược pha và không phản ứng với tín hiệu đồng pha

Thông số mạch

gồm hai BJT giống nhau về thông số nguồn dòng Emitter và điện áp các chân, các điện trở mắc vào các chân C, B của hai BJT giống hệt nhau Q Điện trở mắc chung vào chân E của hai BJT (đối với mạch khuếch đại vi sai với ở cực phát) và bộ BJT và các điện trở đóng vài trò như một nguồn dòng (đối với mạch khuếch đại vi sai với nguồn dòng ở cực phát) Tải mắc vào chân C của BJT thông qua tụ

- BJT2SD468 có các thông số mạch ở

- Tụ : ngăn cản ảnh hưởng của tải đối với mạch DC

-_ Điện trở : điện trở hồi tiếp âm, giúp ốn định phân cực chân C, giảm lưởng biến thiên dòng ở cực phát

- Nguồn dòng có tống trở rất lớn, làm giảm CMRR ( hệ số tiệt tiêu dòng đồng pha), tăng khả năng ứng dụng của mạch vỉ sai

4 Tính toán lý thuyết:

LiMạch khuếch đại vỉ sai với R: ở cực phat

Tìm điểm phân cực tĩnh DC

Xét

Ta C6 Vir = Vix = Re (Ie + Tea) + (-12)

= 2l:¡Rz — 12

— 2l:aRz —12

Do mạch hoàn toàn đối xứng, ta tách thành 2 nhánh mạch với

Giả sử cả hai BJT đều hoạt động ở chế độ tích cực thuận

RC1

1, —12 Y= R, 2% DR, 9,0042(mA)

Ig Ig ln UA)

Von Vor, 7.2V Ver,

Ta thay nén gia dinh dat ra ban dau dung

Q, (1.5mA:7.2V) Q, (1.5mA;7.2V)

_ Xét mạch ở chế độ AC, vẽ sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ ( model):

pnd BI ng lv @ (0seues ci BF OO ee RA I AH

Do cả 2 BJT đều được phân cực ở điểm tĩnh như nhau nên

Log

va Xét KCL tai node E ta cé:

r Gn 1 đạ 2 R,

1 1 V

v.(——) if 5 ) v of 5 ) R Vv„(—) =

V 1 W Vie Jv 2 Vo Vin

Mặt khác:

1 V WV

(M2 oe) R, R, 2 Tụ

(OR,

Do đó:

Vom

"RT

Y, Von M /2 Y Von v./2 2( 1)R,;

r

g„R„//R, ] , (Vv, Vz)

R,

R //R AM _ủ cm

Gal C dR r (Von 2 1 R, r )

2 DR,

Am Aa Vom

Từ đó suy ra:

R

A, 9,{R.//R,]— a(R, r) 2(R, 1) Re MRT 63 ev vy

Aun — MGUR] _— R, r 2% DR, 0.5(Ý /V)

A,

CMRR 127.2

cm

LiMạch khuếch đại vỉ sai với nguồn dòng ở cực phát

Tìm điểm phân cực tĩnh DC

Xét

Sử dụng sơ đồ tương đương Thevenin ta có:

R„ R„/⁄R, 34K )

Vow — Rn; 12) 6(V) J1 R,,

Giả sử các BJT đều hoạt động ở miền tích cực Xét KVL ta có:

2I,, E1 2T F2 To, Tg

I, Ty 0.97(mA) 1.94(mA) Vin 12 Vy

lạ, HT — 0008mA) 1, I, L_ 0968fmA

Tư Vie Và TƯ 12 Viens 6.06(V)

KVL:

12) IgRqa Vea Ven ImRm 12 Veq Vem 7.28(V)

KVL:

Vi Vy, Von, Vora Vee

Ta thay va nén gia dinh dat ra ban dau dung _ Xét mạch ở chế độ AC, vẽ mô hình tương đương tính hiệu nhỏ ( model):

hime

A, eR gy aviv)

2(R; r)

" R, vr 2( DR,

Tương tự ta có:

Va

Rob 7 V, R,

Với trong đó Vạ là điện ap Early, nên

Do đó Acm -> 0

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

1 Ề Lựa chọn các dữ kiện đầu vào:

-_ Các thông số mạch DC như hệ số khuếch đại hfe và không chọn theo thông số mạch của BJT 2SD468 ma chon theo giá trị đo được trong thí nghiệm và dùng số liệu này để tín toán lý thuyết Nguyên nhân là do ảnh hưởng của nhiệt độ lúc khảo sát lên các thông số mạch cũng như sự sai lệnh thông số đối với từng loại mạch điện

- Chon hai giá trị điên trở nối vào máy phát sóng trong mạch đo độ lợi vi sai là 339, rất nhỏ so với giá trị điện trở (=1k2@) Mục đích là để tạo giá trị ngược pha cho hai giá trị áp ngõ vào Gía trị điện trở chọn rất nhỏ để không làm ảnh hưởng đến thông số mạch -_ Các giá trị tụ điện, điện trở, BJT; nguồn DC còn lại ta chọn theo các giá trị trong danh

sách linh kiện bên dưới

STT | Tên linh kiện Gia tri/mé ta

2 RI, R2, R20, R22 2.7K(@1/4W/Điện trở

3 R3, R10, R16 IK@1/4W/Dién tro

4 R4, R17 1.2K(@1/4W/Điện trở

5 R5, R6 100@1/4W/Dién tra

6 R7 ISK@1/4W/Dién trở

7 R8, R12, R14, R21, R23 Š.6K(@1/4W/Điện trở

8 R9 390@1/4W/Dién tra

9 Ril 22@1/4W/Dién trở

10 R13, R15 33@1/4W/Dién tro

i RIS R19 6.8K@1/4W/Dién tro

2 |GLC2G3 100uF(@ 16V/Tụ phân cực

phân cực tĩnh DC:

cách đo dòng và dòng, xác định theo công thức

Đo chênh lệch áp giữa chân B và chân E của BJT, đảm bảo

Dùng số liệu đo được để tính toán lý thuyết của mạch và so sánh với kết quả thực nghiệm

Phương pháp do đạc các đại

lượng:

a Đo

các

giá

trị

Do ảnh hưởng của dòng lên hệ sô khuếch đại áp hfe nên ta tiến hành đo hệ số hfe bằng

CỰC

© o o

R17 o2

cs

oS : | L R23

e ©——òồ © ©——o

[cam cab

Mạch khuếch đại E chung với ở cực phát

Module: BJT Circuits |

© es 0

khuếch đại vi sai với nguồn dòng ở cực phát

b Đo độ lợi cách chung:

Module mạch phân tinh DC

Mach

- Dé đo độ lợi cách chung ta phải đảm bảo rằng mạch hoạt động ở chế độ AC, tín hiệu nhỏ, tần số dãy giữa, hai tín hiệu ngõ vào phải hoàn toàn giống nhau( cả về pha và biên độ) -_ Gấp tín hiệu vào với máy phát sóng Chỉnh tín hiệu nhỏ và tần số dãy giữa như đã thực hiện ở bài thí nghiệm 1

- Kiém tra xem hai tín hiệu đã đồng pha và cùng biên độ chưa

- Do tén số máy phát sóng, trị đỉnh-đỉnh của các giá trị bằng dao động ký -_ Tính độ lợi cách chung theo công thức ,với

và,

Module: BJT Circuits |

c2

° ©——© e ©——©

Module mach do đô lợi cách chung (Mạch nối ở cực phát)

| Module: BJT Circuits | BJT Circuits

ack ee ¬

o—-W—O

[mm 05 R25

+ RIGS RIGS R20€ 5 R2I

Module mạch ảo đô lợi cách chung (Mạch nối nguồn dòng ở cực phát)

c Do do loi visai:

- Dé đo độ lợi vi sai, ta phải đảm bảo mạch hoạt động ở chế độ AC, tín hiệu nhỏ, tần số dãy giữa, hai tín hiệu vào phải cùng biên độ nhưng ngược pha

-_ Cấp tín hiệu vào với máy phát sóng Hai đầu máy phát sóng nối vào hai nhánh điện trở bằng nhau nối nối tiếp, điểm nối giữa hai điện trở dung làm GND,hai đầu còn lại của hai

điện trở nối với , mắc như vậy để bằng nhau về biên độ nhưng ngược pha Chỉnh tín hiệu

nhỏ và tần số dãy giữa như đã thực hiện ở bài thí nghiệm 1

- Kiém tra xem hai tín hiệu đã ngược pha và cùng biên độ chưa

- _ Đo tần số máy phát sóng, trị đỉnh-đỉnh của các giá trị bằng dao động ký

-_ Tính độ lợi cách chung theo công thức ,với

và

| Module: BJT Circuits | BJT Circuits

R17

R22

° ©——ò- > Oo—o

Module mach đo đô lợi vì sai (Mạch nối ở cực phát)

Module: BJT Circuits |

RI

| iy R10 Ri2 R14 Ri

R7

e—W | ca rt os

Module mach do đô lợi vi sai (Mạch nối nguồn dòng ở cực phát)

IV Các kết quả thí nghiệm:

1 Do phan cuc tinh DC

¡Mạch khuếch đại vi sai với Re ở cực phát

Dòng đo được:

Dòng đo được:

Chênh lệch áp giữa hai chân B và E đo được:

Điện áp phân cực tĩnh đo được:

Độ lợi áp hfe được xác định theo công thức:

¡ Mạch khuếch đại vỉ sai với nguồn dòng ở cực phat

Dòng đo được:

Dòng đo được:

Chênh lệch áp giữa hai chân B và E đo được:

Điện áp phân cực tính do được:

Độ lợi áp hfe được xác định theo công thức:

2 Ðo độ lợi cach chung Aun

Tiến hành theo module các mạch, ta được bảng giá trị:

khuếch đại vi Vụ Vị V | Vụ | Lý ~ Thực VÀ

Sal

Re 6 cuc 32v | 92V | 92V | 92V | -05 -0.35

phát

Nguồn 076V | 92V gov | 92V 0 0,0083

12

dòng ở

LIKết quả đo trên máy dao động ký mạch khuếch đại vi sai với RE ở cực phát: (phần phụ lục

hình ảnh): hình 1.1

LIKết quả đo trên máy dao động ký mạch khuếch đại vi sai với nguồn dòng ở cực phát: (phần

phụ lục hình ảnh): hình 1.2

3 Do do Igi vi sai Aa

Tiến hành theo module các mạch, ta được bảng giá trị:

phát

cực phát

LiKết quả đo trên máy dao động ký mạch khuếch đại vi sai với RE ở cực phát: (phần phụ lục hình ảnh): hình 1.3

LiKết quả đo trên máy dao động ký mạch khuếch đại vi sai với nguồn dòng ở cực phát: (phần phụ lục hình ảnh): hình 1.4

4 PHAN PHU LUC HINH ANH:

13

(hinh 1.1)

(hinh 1.3)

(hinh 1.2)

(hinh 1.4)

14