báo cáo thí nghiệm môn thí nghiệm mạch Điện t

L Mục tiêu thí nghiệm: - _ Bài thí nghiệm giúp nhóm kiểm chứng nguyên lý hoạt động và các thông số cơ bản của mạch khuếch đại ghép vi sai dùng BỊT.. Thông số mạch Mạch gân hai BỊI giống

TRUONG DAI HOC BACH KHOA- DAI HOC QUOC GIA TPHCM

KHOA DIEN- DIEN TU

Bộ môn Điện Tử

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

LỚP: TNDI

Giáo viên: Tr Ấn Quang Việt

NHÓM 3

TÊN: Đỗ Tuấn Hào MSSV: 1711154

Nguyễn Mỹ Hằng 1711215

Tr Quang Duy 1710820

TPHCM- THANG 11 NAM 2018

MUỤ((LỤ

II ¡8S ¡0i nô ố.G “4d 1

II Các lý thuyêết ph ä ki ẩn ch Ứng: - ¡SE KH HH HH HH HH HH HH HH, 1

1 ChỨc năng ST nh HH HH HH HH HH HH HH 2

2 Neuyén Ly hoat d G08 ốc ehẰ 2

3 Thông sôế mạch tt nh HH HH HH TH TT KHE KHE TT KT KT Ty 2

“cố n6 -.4 Ả - 3 LMạch khuếch đại vi sai với Re ở cực phát tt nhtn ng HH Hye 3 LMạch khuếch đại vi sai với ngu ồn dòng ở cực phất tt tt hung 5 IH/L ch pcác d ti & d a4 vao và phrơ ng pháp đo đạc các đại lƯỢng: ch nnhhnhhhheHhheenere 7

` nan na cố ỀeỐ 7

6 Phương pháp đo đa các đại Ì ƯỢng: ch nh nh HH HH HT HH Tà HH HT kkrt 8

Đo các giá trị phân cực tĩnh DC: ác tt nh TH HH HT KH TT TH TT Tre 8

Đo độ lợi cách chung: ch nh nh HH HH TH TH Tà TH KH TH TH HH TH Tp 9 2200.8017777 .^»-: 10

IV Các kêết quả thí nghiỆ m: SH HH HH HH HT HH HT KH HH HH HH 11

1 Do phan cwre tinh DC 3 11

2 Đo độ lợi cách chung Ácm nh nh nhà HH KH TH HH HT HH TT TH TH Ti 12

3 oan nh e 12

EPHAAN PH LU CUHINH ÑH: Lành hàn nh non nh nh nh gàng ru in 13

L Mục tiêu thí nghiệm:

- _ Bài thí nghiệm giúp nhóm kiểm chứng nguyên lý hoạt động và các thông số cơ bản của mạch khuếch đại ghép vi sai dùng BỊT Những số liệu sai lệch khi tính toán lý thuyết

va đo được trên thực tế đã đưa ra nhi `âi câu hỏi giúp nhóm tìm hiểu và hiểu thém hon v ésw sai số trong môi trưởng thực nghiệm ( Các phân tích cụ thể được nhóm trình bày trong muc 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 van dékhi nhóm gặp những sự cố trong quá trình thực hiện lắp mạch và đo đạc

HL Các lý thuyết phải kiểm chứng:

OM ca khuééch d avi sai voi ở c ực phát

+12V

Cl l Ro

5.6kO = 5.6kO Cs, ey Rai Ra; AS :

Q¿ Q 100uF R,

-I2V

khuééch đ ii sai v #nguô 3ñ dòng ở cực phát

+12V

| £ a Vo 1

2 Q; Q; 5 100uF Ry L

1.2kQ 1.2kQ 12kQ L

1

= Ry Rp Re ~ 1

1

Chức năng

Có khả năng khuếch đại cái tín hiệu có tn số nhỏ( tín hiệu mệt chỉ ân, có tần số vài Hz),

giảm thiểu tiếng 'ôn do linh kiện và sự cản trở từ bên ngoài Liên kết giữa các t?ng mà không cẦn dùng đến tụ

Khuééch d iviaaid cuwo dingd khéééch d i tahi ud tah s6@ gi đ h ai d ướ nh ỏ(t ớ vài Hz), gọi là tn hiệu biéén thién ch 4m hay tn hi ậm chié’n

Khuêếch đ iại sai làc œ ở €4d mg khuêếch da thuậ toán s ửd mg Op- Amp

2 Nguyên lý hoạt động

Khuééch đ 4 vi sai có tn hi ậi ra không t il & ớtr #uy ệ đôếi dìa tn hiệu vào ma til év & hi & hai tn hi & vao

M ch Rhuêếch đ ¡ vị sai có hai đi nộp ngõ vào Nééu d vào hai đi ậ áp đó các tn hi tệbă*ng nhau vê lớn,

m ah séé phan ứng v ở tn hi ậng ượ pha và không ph @ thev @tn hi tệđô*®ng pha

3 Thông số mạch

Mạch gân hai BỊI giống nhau v'êthông số ngu ôn dòng Emitter và điện áp các chân, các điện trở mắc vào các chân C, B của hai BỊT giống hệt nhau () Điện trở mắc chung vào chân

E của hai BỊT (đối với mạch khuếch đại vi sai với ở cực phát và bộ BỊT và các điện trở đóng vài trò như một ngu ôn dòng (đối với mạch khuếch đại vi sai với ngu ồn dòng ở cực phát) Tải mắc vào chân C của BỊT thông qua tụ

BỊT 2§D468 có các thông số mạch ở

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

Điện trở : điện trở h'ổ tiếp âm, giúp ổn định phân cực chân C, giảm lưởng biến thi qên dòng

ở cực phát

A AS

Ngu n dòng có tổng trở rất lớn, làm giảm CMRR ( hệ số tiệt tiêu dòng d “ng pha), tang kha năng ứng dụng của mach vi sai

4 Tính toán lý thuyết:

Mạch khuếch đại vi sai với R¿ ở cực phát

Tìm điểm phân cực tĩnh DC

Xét

Ta có Vii = Vio = Re (es + Tm) + (-12)

= 2lsiRz— 12

= 2ImRe — 12

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

mạch với R;= 2Rz

Giả sử cả hai BỊT đ'âi hoạt động ở chế độ tích cực

thuận

ay _ét định lý KVL tại vòng BE:

1,R, OV, @R,1, 02 O

121V,,

R, H2(T1))R,

H I„ HI,H 1.01(mA)

a

H 1, HH CETIH IêmA)

R LÍ Vy LIV¿ LIHIZICH2) LỊ(R- HH) IV

Oy, O7.2VO¥,

Ta thay Ver « nén giả định đặt ra ban đầu đúng

-12V

Vay 9, [H.5mA72V) và Q, [Ụ.5mA72V)

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

Ys

Môn: mạch điện tử

Do cả 2 BỊT đâi được phân cực ở điểm tĩnh như nhau nên

8m Llg „; [lg,[1 70 40mA) ta Ore Ord) -tl 61 )

T

Xét KCL tai node E ta có:

“ON, v,Ogy, 02 0%

104 4 o Ve

H v„C——)Hv, ve

Mặt khác: — Í” R, Or, r, R,Or,

O

Nem

OD vO oO ROG

v,OOg y,[R.//R]

ASR Og (v, Ov,)

2 O)R,

DA, vO A, vn

Từ đó suy ra:

nˆ ° T63 6v; VỤ

aR, Or) 2(R, Oy)

an H LLIR //R.]

a Og, TR // RIS

O00.5(V / V)

CMRRO

Ab 127.2 Âu

[HMạch khuếch đại vi sai với ngu ồn dòng ở cực phát

Tìm điểm phân cực tĩnh DC

Xét

Sử dụng sơ đ ôtương đương Thevenin fa có:

R„„ HR,,//R,,H13.4(EI )

Ve, O12) Ov)

R, OR,

Giả str cdc BJT d& hoat déng & mi‘& tich cue Xét KVL ta có:

0120

1,,0 Y= 22 Veen 9.008mA)

Ry, CGO R,

21,, O21,,01,0 1,0 1.94(mA)

O 1,, O1,,0 0.97 mA)

oO

HI I„, HI,„ ote 0.968(mA)

KVL: IR, Me Me OR, OF OY, I806( V

KVL: 12 Ra Mor Mes MH, R, IH Ty ; T28( y

Ta thấy Vert Mee2 và Vers Mee, nén gid dinh đặt ra ban đầi đúng

_ Xét mạch ở chế độ AC, vẽ mô hình tương đương tính hiệu nhỏ ( model):

m PR ' RLÌ T161 o(v/ 9 2(, H2)

ma

H RDhD(7DR

Tương tự ta có:

Roo v,ooO Roo

Voi Ic trong d6 V4la dién 4p Early, “4 nên ˆ

Do đó Acm -> 0

IH/ Lựa chọn các dữ kiện đi vào và phương pháp đo đạc các đại lượng:

5 Lựa chọn các dữ kiện đầ 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

Chọn hai giá trị điên trở nối vào máy phát sóng trong mạch đo độ lợi vi sai là 332, rất nhỏ

so với giá trị điện trở (=1k2) Mục đích là để tạo giá trị ngược pha cho hai giá trị áp ngõ vao Gia trị điện trở chọn rất nhỏ để không làm ảnh hưởng đến thông số mạch

Các giá trị tụ điện, điện trở, BJT, ngu ôn DC còn lại ta chọn theo các giá trị trong danh sách

linh kiện bên dưới

STT | Tên linh kiện Giá trị mô tả

QI,Q2 Q3 2S§D468/BIT

2 RI R2 R20, R22 2.7K @1/4W/Dién tra háp đo đạc

3 R3 RIO R16 IK@1/4W/Dién tro cac dai

4 R4 R17 I.2K@1/4W/Điện trở lượng:

Do 5 RS R6 100@ 1/4W/Dién tra các giá tri

Do 7 | R8, R12, R14, R21, R23 3.6K@1/4W/Điện trở ảnh hưởng A

^ › 390@1/4W/Dién t A⁄ cự

hfe 9 R11 22@1/4W/Dién tro nén ta tién

hanh 10 R13 RIS 33@1/4W/Dién tro do hé sO hfe

> +~ `

bằng i RIS R19 6.8K@1/4W/Dién tra cach do dong

va `1 C2 C1 100uF@16V/Tu )0uF(@ 16V/Tụ pl phân cực dong xdc ˆ

thức

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

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

Module: BJT Circuits |

| R

: R10 R12 Ri4 Rié

R7

= a1 a2

R22 R4

a8

Ré | R9 Ril

Module mach phan cwre tinh DC

Mach khuéch dai E chung với ở cực phát

Module: BJT Circuits |

| R RIOS R12 Ri4 Rié

R?

R22 R4

R8

Mạch khuếch đại vi sai với ngu th dong ở cực phát

Đo độ lợi cách chung:

Để 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 v`êpha và biên độ)

Cấp 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

Kiểm tra xem hai tín hiệu đã đ ông pha và cùng biên độ chưa

Đo t3n 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 |

R

| R10 R12 R14 Rie

R7

+ c2

Ro ng Ril I

9° > >

Module mach do dé loi cach chung (Mạch nối ở cực phát)

Module: BJT Circuits |

Oo O- O- oO l: Ri4 Rié

R17

02

R22

"7 Ễ R23

Cam Lab

Module mach do dé loi cach chung (Mach nối ngu ôi dòng ở cực phát)

Do d6 loi vi sai :

Để đo đệ 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 đâi máy phát sóng nối vào hai nhánh điện trở bằng nhau nối nối tiếp, điểm nối giữa hai điện trở dung làm GND,hai đi còn lại của hai điện trở nối với , mắc như vậy để bằng nhau v`êbiên độ nhưng ngược pha Chỉnh tín hiệu nhỏ và tần

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

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

Đo t3n 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 |

os R23

Ri9 = R20 R21

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

Module: BJT Circuits |

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

IV Các kết quả thí nghiệm:

1 Đo phân cực tinh DC

O Mạch khuếch đại vi sai với Rz 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:

[1 Mạch khuếch đại vi sai với ngu ôn dòng 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:

2 Do dé loi cach chung Acm

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

phát

Nguồn

dong & 0,76V 92V 92V 92V 0 0.0083

cực phát

OKét qua đo trên máy dao động ký mạch khuếch đại vi sai với RE ở cực phát: (ph 3n phụ lục hình ảnh): hình 1.1

OKét qua đo trên máy dao động ký mạch khuếch đại vi sai với ngu ôn dòng ở cue phat: (ph phụ lục hình ảnh): hình 1.2

3 Do dé loi vi sai Aa

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

OKét qua đo trên máy dao động ký mạch khuếch đại vi sai với RE ở cực phát: (ph 3n phụ lục

Mạch Aa(V/V)

khuếch

đại vi Vo Vi V2 Va Ly Thực

R:ở

phat

Nguồn

dùng ° 28v | -0026V | 0026V |0052V| 619 | 5385

hình ảnh): hình 1.3

OKét qua đo trên máy dao động ký mạch khuếch đại vi sai với ngu ôn dòng ở cue phat: (ph phụ lục hình ảnh): hình 1.4

VỊ Kếtluận và nhận xét

Độ lợi cách chung A.„ đo được khác với lý thuyết ( Bằng 0) vì khi tính toán lý thuyết ta đang giả sử ngu ân dòng lý tưởng ( Trở ngu n dòng bằng 0) còn khi

thực hiện mạch thực, giá trị trở của ngu ên dòng vẫn Lồn tại

Độ lợi vi sai giảm nếu mắc trở Re thay vì ngu ồ dòng ở chân E, vì nếu mắc thêm điện trở Rz tổng trở ngõ vào của mạch khi ở chế độ vi sai sé tăng, dẫn đến va tăng mà va tỉ lệ nghịch với độ lợi nên Aa sẽ giảm

Bổ sung: dựa vào dao động ký, khi đo độ lợi cách chung của mạch khuếch đại

vi sai có ngu ôn dòng ở cực phát, ta thấy v.„ lệch pha 90” so với v¡ Ta có thể giải thích, lắp ngu ồn dòng hay bịjt Q3 ở cực phát để tăng trở h ð tiếp âm, tăng

hệ số CMRR giúp triệt tiêu tín hiệu đ ng pha (nhiễu ) Khi tín hiệu vào là ngu Ân sin thì veạ„ là hàm cos, khi vị dẦn v`ê1 thì v.ụ đẦn v`ê0, A.n đẦn v ê0 giúp cho mạch khuếch đại vi sai trở nên lý tưởng

VI Bảng đánh giá

Được đánh giá |_ Quang Duy Mỹ Hằng Tuấn Hào Kí tên Đánh giá

Quang Duy

Mỹ Hằng

Tuấn Hào

Nguồn

cực phát

PHẦN PHỤ LỤC HÌNH ẢNH:

(hình 1.1)

(hình 1.2)