Báo cáo thực hành nguyên lý kỹ thuật điện tử Tuần 1THỰC NGHIỆM 1: Các loại Diode và Mạch ứng dụng Chu Quang Tùng – 23021350 Giáo viên hướng dẫn: TS.. - Điện trở này và biến trở P1 ảnh hư
Trang 1Báo cáo thực hành nguyên lý kỹ thuật điện tử Tuần 1
THỰC NGHIỆM 1:
Các loại Diode và Mạch ứng dụng
Chu Quang Tùng – 23021350
Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Đăng Phú
ThS Chu Thị Phương Dung
MỤC LỤC
1 Khảo sát đặc tuyến I-V của các loại diode
1.1 Đo đặc tuyến I-V với các diode Si và Ge(D2) thông thường
1.2 Đo đặc tuyến I-V của diode Zener (D3)
1.3 Đo đặc tuyến I-V với các diode phát quang LED: D4, D5, D6, D7
2 Khảo sát mạch chỉnh lưu.
2.1 Sơ đồ chỉnh lưu nửa sóng và lọc gợn sóng
2.2 Sơ đồ chỉnh lưu toàn sóng dùng thứ cấp biến thế ra có điểm giữa
2.3 Sơ đồ chỉnh lưu toàn sóng bằng cầu diode
3 Khảo sát quá trình chuyển trạng thái của 2 loại diode tiếp điểm và tiếp mặt.
3.1 Khảo sát với diode tiếp mặt 1N-4001
3.2 Khảo sát với diode tiếp điểm 1N-4148
4 Các mạch dịch mức tín hiệu và hạn biên dùng diode.
4.1 Bộ dịch mức 1 chiều DC của tín hiệu
4.2 Bộ hạn chế tín hiệu
Trang 2BÁO CÁO TUẦN 1 1.Khảo sát đặc tuyến I-V của các loại diode.
Bản mạch thực nghiệm : A1-1.
Sơ đồ nguyên lý đo đặc tuyến I-V trong 2 vùng thiên áp thuận (a) và ngược (b)
Trang 31.1 Đo đặc tuyến I-V với các diode Si và Ge(D2) thông thường.
Đo trong vùng thiên áp thuận:
- Cắm dây dẫn và cấp nguồn +12V theo hình (a)
- Vặn biến trở P1 cực đại, giảm từng bước P1 Tại mỗi bước ghi giá trị dòng chảy qua diode
ID và sụt thế VD qua diode vào bảng
VD (V) 0.48 0.49 0.5 0.52 0.54 0.6 0.72 0.73
ID (mA) 0.13 0.15 0.2 0.25 0.38 1.46 16.67 18.47
Đo trong vùng thiên áp ngược:
- Cắm dây dẫn và cấp nguồn -12V theo hình (b)
- Vặn biến trở P1 cực đại, giảm từng bước P1 Tại mỗi bước ghi giá trị dòng chảy qua diode
ID và sụt thế VD qua diode vào bảng
VD (V) 0 -12.04 -12.045 -12.06 -12.08 -12.09 -12.1 -12.15
ID (mA) 0 -0.08 -0.1 -0.12 -0.13 -0.16 -0.19 -0.25
Trang 4 Nhận xét:
- Trong vùng thiên áp thuận: Các giá trị V đều cho I rất nhỏ ( ~ 0V).
- Trong vùng thiên áp ngược:
+ Khi V < 0.6V thì I tăng dần theo V và biến thiên không quá lớn
+ Khi V > 0.6V thì I tăng đột ngột
Von = V
Kết luận:
- Diode Silic này có giá trị Von là 0.6V
- Với các giá trị V < 0 thì diode cho giá trị xấp xỉ 0 hay dòng điện không đi qua diode
Trả lời câu hỏi:
- Rs là điện trở bảo vệ cho đi-ốt vì nó giảm điện thế đầu vào cho diode từ 12V xuống còn 0.5V
- Điện trở này và biến trở P1 ảnh hưởng đến giá trị điện thế đầu vào VD vì với mỗi khi thay đổi P1 và RS thì VD sẽ thay đổi, do đó nó ảnh hưởng đến đường đặc tuyến I-V
- Diode này có Von=0.6V Khi VD > 0.6V sẽ có hiện tượng biến đổi thế nhỏ gây ra biến đổi dòng lớn
1.2 Đo đặc tuyến I-V của diode Zener (D3).
Đo trong vùng thiên áp thuận:
- Tiến hành đo như loại diode D1 và D2 kể trên
VD (V) 0 0.64 0.647 0.65 0.653 0.657 0.663 0.67 0.673
ID (mA) 0 0.1 0.12 0.13 0.15 0.17 0.2 0.25 0.3
Trang 5 Đo trong vùng thiên áp ngược:
- Cắm dây dẫn và cấp nguồn DC 0… -15V theo sơ đồ hình (b) để mắc phân cực ngược cho diode
- Đặt thế nguồn nuôi DC là -12V Vặn P1 để dòng qua D3 ~5mA Giảm thế nuôi xuống nhỏ hơn -8.2V
- Thay đổi biến trở theo từng bước -9V, -10V, -11V, -12V, -13V, -14V, -15V
V -8.2 -9 -10 -11 -12 -13 -14 -15
ID (mA)
VD (V)
Nhận xét:
β = (−8.15+8.22)x 100
−8.2+15 =1.03
- Khi phân cực thuận, diode Zener hoạt động như diode thông thường Khi phân cực ngược, diode Zener cho dòng đi qua và ghim dòng điện với giá trị bằng với hiệu điện thế
Vz của chính nó nếu dòng có điện áp lớn hơn Vz
- Nếu điện áp vào lớn hơn điện áp ổn áp Vz của diode Zener thì sẽ có 1 dòng điện ngược Iz chạy qua diode và cùng tăng nếu điện áp này tăng
- Tuy nhiên điện áp giữa 2 đầu diode Zener luôn ổn định và bằng Vz
- Vai trò diode Zener: Ổn áp
1.3 Đo đặc tuyến I-V với các diode phát quang LED : D4, D5, D6, D7
Trang 6LED đỏ Điểm bắt đầu sáng Sáng trung bình Sáng rõ
Thế nuôi +V 1.65 V 3.95 V 14.62 V Dòng qua LED – ID4 0.01 mA 3.05 mA 18.76 mA Sụt thế trên LED – VD4 1.647 V 1,85 V 2.002 V
LED xanh Điểm bắt đầu sáng Sáng trung bình Sáng rõ
Thế nuôi +V 2.128 V 4.859 V 15.34 V Dòng qua LED – ID5 0.41 mA 4.2 mA 20.02 mA Sụt thế trên LED – VD5 2.123 V 1.986 V 2.139 V
LED vàng Điểm bắt đầu sáng Sáng trung bình Sáng rõ
Thế nuôi +V 2.697 V 4.442 V 12.85 V Dòng qua LED – ID6 0.21 mA 2.64 mA 14.63 mA Sụt thế trên LED – VD6 2.52 V 2.667 V 2.961 V
LED cam Điểm bắt đầu sáng Sáng trung bình Sáng rõ
Thế nuôi +V 2.02 V 4.649 V 11.16 V Dòng qua LED – ID7 0.25 mA 3.99 mA 13.69 mA Sụt thế trên LED – VD7 1.824 V 1.928 V 1.992 V
Nhận xét:
2 Khảo sát mạch chỉnh lưu.
Bản mạch thực nghiệm : A1-2.
Trang 7 Nhiệm vụ: Nghiên cứu và xác định vai trò của đi-ốt trong các loại mạch chỉnh lưu để sử
dụng trong các bộ tạo nguồn một chiều và các thiết bị khác
2.1 Sơ đồ chỉnh lưu nửa sóng và lọc gợn sóng:
Sơ đồ nguyên lý khảo sát mạch chỉnh lưu nửa sóng:
Nhận xét:
- Sóng đầu ra tại A là 1 sóng sin Mỗi khi sóng tại A âm khi đó thì sóng của OUT có giá trị đầu ra là 0 Khi sóng tại A dương thì sóng tại OUT cùng dạng với A
- Thế đỉnh của A cao hơn thế đỉnh của OUT
Giải thích:
- Khi thế tại A dương, lúc này đi-ốt D1 cho dòng điện chạy qua vì thế dạng sóng ở OUT giống với ở A Tuy nhiên do đi-ốt có Von nên thế đỉnh của OUT bị giảm 1 lượng là Von
- Khi thế tại A âm, đi-ốt D1 không cho dòng điện đi qua nên ở OUT có tín hiệu là 0
Khảo sát bộ chỉnh lưu có lọc gợn sóng:
- Nối J1 và J3 để mắc tụ C1 song song với trở tải R1
Trang 8-Nhận xét:
-Giải thích:
- Trong nửa chu kì dương, xét trong thời gian Đi-ốt D1 phân cực thuận, tụ C1 được nạp, điện thế tăng lên, nửa chu kì âm, Đi-ốt D1 phân cực ngược, tụ C1 xả qua R1, điện thế giảm dần Quá trình này lặp đi lặp lại liên tục làm cho thế ra gần như 1 đường thẳng (tạo
ra hiệu ứng gần giống dòng một chiều)
- Tỷ lệ gợn song phụ thuộc vào thông số của các điện trở và tụ điện trong mạch
Khảo sát sự phụ thuộc của thế gợn sóng vào trở tải và tụ lọc:
- Nối J2 và J3 để thay trở R1 bằng trở R2 trong mạch
- Tiếp tục nối J4
Nhận xét:
- Tỷ lệ gợn sóng tăng khi thay R1 bằng R2 do R2 nhỏ hơn R1 làm tăng biên độ điện áp đầu ra
- Tỷ lệ gợn sóng giảm khi thêm tụ C2 do tụ sẽ cấp thêm điện cho điện áp tại A
- Góc cắt tăng khi thay R1 bằng R2
2.2 Sơ đồ chỉnh lưu toàn sóng dùng thứ cấp biến thế ra có điểm giữa:
Khảo sát mạch chỉnh lưu toàn sóng gồm 2 diode D1, D2, và trở R1:
- Ở mạch nửa sóng khi điện áp âm thì D1 bị phân cực âm nên giá trị điện áp bằng 0 Còn ở mạch chỉnh lưu toàn sóng khi giá trị điện áp âm thì D1 phân cực âm nhưng D2 phân cực dương nên vẫn cho điện áp đi qua
Khảo sát bộ chỉnh lưu toàn sóng có lọc gợn sóng:
- Kết quả thu được các giá trị điện áp luôn lớn hơn 0 và đều bị chặn trên
2.3 Sơ đồ chỉnh lưu toàn sóng bằng cầu diode:
Khảo sát mạch chỉnh lưu gồm cầu diode D3, D4, D5, D6 và trở R3:
Khảo sát bộ chỉnh lưu mạch cầu có lọc gợn sóng:
Trang 93 Khảo sát quá trình chuyển trạng thái của 2 loại diode tiếp điểm và tiếp mặt.
Bản mạch thực nghiệm : A1-3.
Nhiệm vụ: Khảo sát sự ảnh hưởng quá trình chuyển trạng thái của mạch chỉnh lưu ở tần số cao
do điện dung tiesp xúc gây nên tại các diode tiếp mặt 1N-4001 và tiếp điểm 1N-414
3.1 Khảo sát với diode tiếp mặt 1N-4001:
Trang 10Hình 3.1.1: Tần số 50Hz Hình 3.1.2: Tần số 500Hz.
Hình 3.1.3: Tần số 50KHz Hình 3.1.4: Tần số 500KHz.
Nhận xét:
- Có sự thay đổi dạng sóng lối ra so với lối vào khi tăng tần số sóng
- Có sự thay đổi về biên độ sóng và chu kỳ sóng, từ tần số 50KHz bắt đầu có sự thay đổi khác biệt hẳn so với 2 tần số nhỏ hơn
3.2 Khảo sát với diode tiếp điểm 1N-4148
Trang 11Hình 3.1.1: Tần số 50Hz Hình 3.1.2: Tần số 500Hz.
Hình 3.2.3: Tần số 50KHz Hình 3.2.4: Tần số 500KHz.
Nhận xét:
- Có sự thay đổi dạng sóng lối ra so với lối vào khi tăng tần số sóng
- Có sự thay đổi về biên độ sóng và chu kỳ sóng, từ tần số 50KHz bắt đầu có sự thay đổi khác biệt hẳn so với 2 tần số nhỏ hơn
- Diode 1N-4001 có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng điện tử, nó chủ yếu được sử dụng cho mục đích chỉnh lưu trong nguồn điện, bộ sạc pin và trong nhiều thiết bị điện tử Nhưng bên cạnh những công dụng ở trên, nó cũng có thể được sử dụng cho bất kỳ yêu cầu mục đích chung nào như chặn dòng điện, chặn điện áp tăng đột biến
- Diode 1N-4148 được sử dụng trong nhiều ứng dụng điện tử khác nhau Nó có thể được
sử dụng ở những có yêu cầu tạo dòng điện xoay chiều thành một chiều Nó có thể được
Trang 12sử dụng để chặn xung điện áp để bảo vệ các linh kiện điện tử không bị cháy bên trong hoặc hư hỏng Nó cũng có thể được sử dụng trong mạch logic kỹ thuật số Hơn nữa nó còn hoạt động tốt trong các mạch sạc pin, mạch cấp nguồn và mạch nhân đôi điện áp
4 Các mạch dịch mức tín hiệu và hạn biên dùng diode
Bản mạch thực nghiệm : A1-4.
4.1 Bộ dịch mức 1 chiều DC của tín hiệu
Dịch mức dương của tín hiệu:
- Nối J2, không nối J1 để tạo sơ đồ dịch mức dương cho tín hiệu
- Nối tín hiệu từ máy phát với lối vào B của mạch
- Cấp nguồn DC điều chỉnh (từ 0… +15V) từ thiết bị chính với chốt VC của mạch
- Tăng dần thế Vc theo các giá trị: VC = 0.25V; VC = 1V; VC = 2V; VC = 4V
Trang 13Hình 4.1.1: V C = 0.25V Hình 4.1.2: V C = 1V.
Hình 4.1.3: V C = 2V Hình 4.1.4: V C = 4V
Nhận xét:
- Tại các mốc V khác nhau thì tín hiệu lối ra sẽ dịch dần lên trên (dịch mức dương của tín hiệu)
Dịch mức phần âm của tín hiệu:
- Nối J1, không nối J2 để tạo sơ đồ dịch mức phần âm cho tín hiệu
- Nối tín hiệu từ máy phát với lối vào B của mạch
- Cấp nguồn DC điều chỉnh (từ 0… -15V) từ thiết bị chính với chốt VC của mạch
- Tăng dần thế Vc theo các giá trị: VC = -0.25V; VC = -1V; VC = -2V; VC = -4V
Trang 14Hình 4.1.5: V C = -0.25V Hình 4.1.6: V C = -1V.
Hình 4.1.7: V C = -2V Hình 4.1.8: V C = -4V
Nhận xét:
- Tại các mốc V khác nhau thì tín hiệu lối ra sẽ dịch dần xuống trên (dịch mức phần âm của tín hiệu)
4.2 Bộ hạn chế tín hiệu
Hạn chế phần dương của tín hiệu:
- Nối J1, không nối J2 để tạo sơ đồ hạn chế phần dương của tín hiệu
- Nối tín hiệu từ máy phát với lối vào A của mạch
- Cấp nguồn DC điều chỉnh (từ 0… +15V) từ thiết bị chính với chốt Vc của mạch
- Tăng dần thế Vc theo các giá trị: Vc = 0.25V; Vc = 1V; Vc = 2V; Vc = 4V
Trang 15Hình 4.2.1: V C = 0.25V Hình 4.2.2: V C = 1V.
Hình 4.2.3: V C = 2V Hình 4.2.4: V C = 4V
Nhận xét:
- Tại các mốc Vc tăng dần thì biên độ đỉnh của phần dương tính hiệu sẽ tăng dần (hạn chế
phần dương của tín hiệu)
Hạn chế phần âm của tín hiệu:
- Nối J2, không nối J1 để tạo sơ đồ hạn chế phần âm của tín hiệu
- Nối tín hiệu từ máy phát với lối vào A của mạch
- Cấp nguồn DC điều chỉnh (từ 0… -15V) từ thiết bị chính với chốt Vc của mạch
- Tăng dần thế Vc theo các giá trị: Vc = -0.25V; -Vc = 1V; Vc = -2V; Vc = -4V
Trang 16Hình 4.2.5: V C = -0.25V Hình 4.2.6: V C = -1V.
Hình 4.2.7: V C = -2V Hình 4.2.8: V C = -4V
Nhận xét:
- Tại các mốc Vc giảm thì biên độ đỉnh của phần âm tính hiệu sẽ giảm dần (hạn chế phần âm
của tín hiệu)
