Báo cáo 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 cắtthấp từ các thông số đã cho, các

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM - TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ THÍ NGHIỆM MẠCH ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO Bài 4: KHẢO SÁT ĐÁP ỨNG TẦN SỐ MẠCH

KHUẾCH ĐẠI BJT GHÉP E CHUNG

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Ngọc Kỳ

Lớp L25- Nhóm 2 Thành viên nhóm

Bùi Minh Hiếu : 2011182

Triệu Việt Hoàng : 2011240

Trương Quốc Khánh: 2011397

Đánh giá kết quả thực hiện báo cáo

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 cắtthấp từ các thông số đã cho, các thông số còn thiếu lấy kết quả thínghiệm 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 C , C và tụ CC E obext và quan sát sự khácnhau giữa các độ lợi áp của các mạch bao gồm mạch có hồi tiếp và khônghồi 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 nên ta sử dụng lại các giá trị thông số mạch đođược khi mạch phân cực DC như bài 1 (hfe = β = 240, VBE = 0,66V)

= 2.85 V

➔ Nhận xét: mạch khuếch đại E chung thường có tần số cắt phụ thuộc vào tụ ởchân E.

➢ Tần số dãy giữa: lúc này các tụ Ci,C ,Co E xem như ngắn mạch, Cobext cógiá trị rất lớn nên xem như hở mạch

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

Áp dụng Thevenin cho Rin và Rout, ta có:

Tần số cắt trên:

ƒ = 1

2n(C G + C1)Ri

Với Cobest = 0 → C1 = 3,897nF → ƒ ≈ K

77kHz Với Cobest = 15eF → C = 6,55nF → 1

ƒK ≈ 47kHz Với Cobest = 33eF → C = 1

2.2 Mạch khuếch đại ghép E chung có hồi tiếp

Hình 2.2: Mạch khuếch đại ghép E chung có hồi tiếp

• Xét phân cực tĩnh DC: tương tự mạch khuếch đại E chung không hồi

tiếp (ở bài 1)

• Xét chế độ AC:

Mô hình tương đương tín hiệu nhỏ:

K

RTH||(rG+ (þ+1)RE1)+Ri

1

C [(R + R )|| 1 )] þ + 1(r + R ||RVới

AMB = –þ(RC ||RL)

rG+ (þ+ 1)RE1 . RT H|| (rG +(þ+1 )RE1)

RTH||(rG+ (þ +1)RE1)+Ri

➢ Tần số dãy giữa: các tụ Ci,C ,Co E xem như ngắn mạch do trở kháng nhỏ,

Cobext xem như hở mạch do trở kháng lớn:

Hệ số khuếch đại áp:

−þ(R ||R )C L RTK||(rn + þ + 1( )RE1)

Av = AMB =

n+ þ + (1)RE1

RTK||(rn+ þ + (1)RE1

) +

Ri

= −22.6 (V/V)

➢ Tần số cao: chỉ có hoạt động của các tụ kí sinh trong BJT và Cobext:

Áp dụng Thevenin cho Rin và Rout, ta có:

1 − j ƒ

1 + j ƒ

h

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 lý ở module thí nghiệm Đo các thành phần

đó, tính ra bảng độ lợi áp Av của mạch tương ứng với

10 tần số đó

- Đo 2 tần số cắt: chỉnh tần số máy phát sóng từ tần số dãy giữa (tăng hoặc giảm) tới khi biên độ của ngỏ ra giảm bằng 1/sqrt(2) của biên độ ngõ ra tại dãy giữa Tần số khi đó là tần số cắt

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

Chọn tần số đo như sau

a) Mạch khuếch đại ghép E chung không hồi tiếp

• Thí nghiệm 1: Cobext = 0, Chọn V = 80mVi-pp

→ Vo-pp tại tần số dãy giữa = 5V

Đáp ứng tần số thí nghiệm 1

37 36 35 34 33 32 31

• Thí nghiệm 2: Cobext = 15pF, Chọn V = 80mVi-pp

→ Vo-pp tại tần số dãy giữa = 5.4V

• Thí nghiệm 3: Cobext = 30pF, Chọn V = 80mVi-pp

→ Vo-pp tại tần số dãy giữa = 5.2V

Hình 4.5: Dạng sóng ngõ vào/ra tại tần số dãy giữa

b) Mạch khuếch đại ghép E chung có hồi tiếp

• Thí nghiệm 4: Cobext = 0, Chọn V = 43.8mVi-pp

→ Vo-pp tần số dãy giữa là: 0.836V

Độ lợi dãy giữa:

0.836

Đáp ứng tần số thí nghiệm 5

26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4

( Với vo–pp = v

o–pp MB

= 0.591V)

→ Tần số cắt dưới: ƒLC = 68.65 Hz Tần số cắt trên: ƒKC = ∞

• Thí nghiệm 5: Cobext = 1nF, Chọn Vi-pp = 43.8mV

→ V tần số dãy giữa là: 0.876Vo-pp

a) Mạch khuếch đại E chung không hồi tiếp

+ Độ lợi áp tại tần số dãy giữa có sự sai lệch so với lý thuyết nhưng không quálớn do thay đổi chứ không cố định, sai số của máy đo, quan sát bằng dao β

động ký nên không thể chính xác tuyệt đối

+ Điện áp ngõ ra ngược pha so với điện áp ngõ vào phù hợp với bài toán.+ Khi Cobext=0, tần số cắt cao quá lớn nên không thể đo chính xác giá trị là bao nhiêu

+ Từ đáp ứng tần số thu được ta thấy khi lắp thêm tụ Cobext thì ở tần số cao độlợi áp và tần số cắt trên giảm so với khi Cobext=0

Cụ thể, khi Cobext =0, tần số cắt trên f = HC ꝏ

khi Cobext =15pF, tần số cắt trên f = 65.3 kHz HC

khi Cobext = 30pF, tần số cắt trên f = 45.9 kHzHC

+ Trường hợp Cobext=15pF do sai số trong quá trình đo dẫn đến hình dạng đápứng tần số không như mong muốn

+ Trong quá trình tiến hành thí nghiệm có nhiều lần dây bị lỏng dẫn đến dạng sóng bị nhiễu hoặc không quan sát được

b) Mạch khuếch đại E chung có hồi tiếp

Từ các công thức của phần cơ sở lý thuyết và I tính đượcCQ

AMB (St) = −22.6 => Kết quả đo gần giống với lý thuyết, sai lệch ít do thiết bị đo và thay đổi, các dây dẫn bị lỏng nên kết quả quan sát bị nhiễu.þ

Ci

ƒL2 =

2nC

1.(RC

+

RL

= 0.241 Hz)

2nCE[RE2|| (RE1 + n B

þ + 1

không ổn định.