Hướng dẫn thí nghiệm dụng cụ linh kiện điện tử với EME-DEV - KS. Phạm Hưng Thịnh

HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM DỤNG CỤ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ VỚI EME-DEV Ks. Phạm Hưng Thịnh Website: http://deeb.dientuvn.com www2.hcmut.edu.vn/~vkchau; Email: contact@dientuvn.com HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM DỤNG CỤ LKĐT VỚI EME-DEV 2/27 GIỚI THIỆU EME-DEV là bộ thí nghiệm được thiết kế để thực hiện các bài thí nghiệm tìm hiểu, khảo sát đặc tính, hoạt động và ứng dụng đơn giản của các linh kiện điện tử cơ bản. Với tài liệu hướng dẫn thí nghiệm này, sinh viên có thể thao tác trên bộ thí nghiệm và đo đạc các thông số cần thiết để khảo sát và hiểu rõ về đặc tính và hoạt động của các linh kiện. Tài liệu này bao gồm hai phần lớn: Phần 1: Hướng dẫn chung về bộ thí nghiệm. Phần 2: Hướng dẫn chi tiết cách thực hiện các bài thí nghiệm. Mỗi bài thí nghiệm được tổ chức thành 5 phần như sau: Mục đích: phần này cho biết các kiến thức cần nắm được sau khi thí nghiệm. Sau mỗi bài thí nghiệm, cần xem lại mục đích để kiểm tra mức độ đạt được các yêu cầu thí nghiệm. Chuẩn bị trước khi vào thí nghiệm: người tham gia thí nghiệm cần chuẩn bị trước một số nội dung nêu trong mục này để đảm bảo quá trình thí nghiệm đạt được hiệu quả tốt. Phần thí nghiệm sẽ tập trung làm rõ các kiến thức được chuẩn bị trước. Cài đặt phần cứng: hướng dẫn các thao tác trên bộ thí nghiệm để cài đặt mạch cần khảo sát. Tiến hành thí nghiệm: phần này sẽ trình bày các nội dung thí nghiệm cụ thể. Người thí nghiệm cần tìm hiểu kỹ các vấn đề trong phần này. Gợi ý kiểm tra: mục này trình bày một số câu hỏi gợi ý để kiểm tra các kiến thức nhận được qua mục tiến hành thí nghiệm. Nội dung kiểm tra cụ thể có thể do giáo viên hướng dẫn thí nghiệm đề xuất trong buổi thí nghiệm. HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM DỤNG CỤ LKĐT VỚI EME-DEV 3/27 1 HƯỚNG DẪN CHUNG VỀ BỘ THÍ NGHIỆM Bộ thí nghiệm dụng cụ linh kiện điện tử bao gồm 2 thiết bị rời là bộ nguồn EME- PSG và bộ thí nghiệm EME-DEV. 1.1 SỬ DỤNG BỘ NGUỒN EME-PSG Hình 1 Bộ nguồn thí nghiệm EME-PSG EME-PSG tạo ra nguồn cung cấp và nguồn tín hiệu cho các mạch thí nghiệm. Sau khi cấp điện, nhấn công tắc ở góc phía trên bên phải để mở nguồn. EME-PSG được thiết kế thành 5 khối với chức năng cụ thể và có các nút điều chỉnh phù hợp để thay đổi điện áp, tầng số. Chú ý các điểm nối GND trong từng khối nguồn đã được nối với nhau. Các GND của các khối nguồn là độc lập nên có thể kết nối các khối nguồn để tạo nguồn có điện áp cao hơn. HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM DỤNG CỤ LKĐT VỚI EME-DEV 4/27 1.1.1 Khối AC/DC POWER Hình 2 Khối nguồn AC/DC Khối AC/DC cung cấp nguồn DC và AC 50Hz. 2 nguồn này có chung nút điều chỉnh biên độ ở các mức: 12V, 18V, 24V, 40V. 1.1.2 Khối nguồn DC cố định Hình 3 Khối nguồn DC cố định Khối nguồn này được thiết kế gồm 4 nguồn DC cố định: ±5V, ±12V. Các điểm kết nối GND của 4 nguồn này được nối với nhau. Mỗi nguồn có 2 điểm kết nối VCC, 2 điểm kết nối này của tưng nguồn cũng được nối với nhau. 1.1.3 Khối nguồn DC thay đổi được Hình 4 Khối nguồn DC thay đổi được HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM DỤNG CỤ LKĐT VỚI EME-DEV 5/27 Khối này gồm 2 nguồn DC thay đổi độc lập. Nguồn DC thay đổi tầm 0-20V ở phía bên phải. Nó có một nút chỉnh cho phép chỉnh điện áp DC ở ngõ ra từ 0V tới 20V. Nguồn DC thay đổi tầm 0-5V ở phía bên trái. Nó có hai nút chỉnh cho phép chỉnh điện áp DC ở ngõ ra từ 0V tới 5V. Nút COARSE dùng để chỉnh thô, nút FINE dùng để chỉnh tinh. 1.1.4 Khối nguồn tạo hàm Hình 5 Khối nguồn tạo hàm Khối này gồm 3 nguồn tín hiệu: nguồn sóng sin, nguồn sóng vuông, và nguồn sóng tam giác. Tín hiệu GND của các nguồn này được nối với nhau. Các nguồn sóng này sử dụng chung 2 nút bên trái để điều chỉnh tần số. Nút RANGE để chọn tầm thay đổi tần số. Nút FREQ để thay đổi tần số trong tầm đã chọn. Các nguồn sóng này có thể điều chỉnh biên độ độc lập bằng 3 nút điều chỉnh biên độ bên phải tương ứng với 3 nguồn. 1.2 SỬ DỤNG BỘ THÍ NGHIỆM EME-DEV Bộ thí nghiệm được thiết kế thành 10 mạch nhỏ được đánh dấu từ AJ. Mỗi mạch thí nghiệm này sử dụng để thí nghiệm cho mỗi linh kiện điện tử cụ thể. Trên mạch có các điểm kết nối dùng để cắm dây kết nối mạch, kết nối với thiết bị đo hoặc kết nối với nguồn. Trên mạch có các đường kết nối màu trắng để nối giữa các điểm kết nối, nối các điểm kết nối với các chân linh kiện. Các đường này thể hiện kết nối sẵn có trong mạch. HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM DỤNG CỤ LKĐT VỚI EME-DEV 6/27 2 Nội dung thí nghiệm 2.1 MẠCH RC 2.1.1 Mục đích Tìm hiểu và khảo sát đặc tính của linh kiện điện trở và tụ điện. 2.1.2 Chuẩn bị trước khi thí nghiệm Xem trước phần đọc giá trị vòng màu của điện trở. Xem lại cách sử dụng các công cụ đo VOM, DVM và Oscilloscope (dao động ký - dđk) HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM DỤNG CỤ LKĐT VỚI EME-DEV 7/27 2.1.3 Cài đặt phần cứng Cấp nguồn Vin là nguồn phát sóng vuông vào mạch. Đầu + vào điểm kết nối A1, đầu GND vào điểm kết nối A3. Lấy dây nối 2 điểm kết nối A2, A10 để sử dụng RA2 vào mạch thí nghiệm. 2.1.4 Tiến hành thí nghiệm Đọc các giá trị điện trở bằng vạch màu của điện trở trên mạch thí nghiệm. Bật nguồn. Dùng dao động ký (dđk) đo nguồn để chỉnh nguồn Vin có điện áp đỉnh-đỉnh Vp-p = 4V, f =1 KHz. Dùng dđk để quan sát điện áp trên RA2, đo giá trị điện áp đỉnh trên điện trở RA2 rồi tính hệ số phân áp và vẽ lại dạng sóng. R phân áp = V RA2 / ( V RA1 + V RA2 ) Nối thêm tụ CA1 vào mạch bằng cách lấy dây nối 2 điểm A9 và A10 để khảo sát ảnh hưởng của tụ và xác định thời hằng. Thời hằng là khoản thời gian tụ nạp tới 63% giá trị đỉnh hoặc là khoản thời gian tụ xả còn 37% giá trị đỉnh. Dùng dđk để quan sát điện áp trên RA2. Vẽ lại dạng sóng. Thay thế điện trở RA2 lần lượt bằng các điện trở RA3, RA4, RA5, (RA3 + RA6), (RA4 + RA7), (RA5 + RA8) bằng cách lấy dây nối lần lượt điểm kết nối A2 với các điểm A11, A12, A13, A14, A15, A16. Lặp lại các bước ở trên để khảo sát lại mạch tương ứng với các điện trở mới thay đổi. 2.1.5 Gợi ý kiểm tra Tính các giá trị hệ số phân áp theo các giá trị điện trở đã đọc bằng vạch màu của điện trở. So sánh với các giá trị hệ số phân áp tương ứng đã đo được trong thí nghiệm. So sánh và giải thích các dạng sóng đã vẽ trên dđk. Cho biết ảnh hưởng của tụ CA1. Tính thời hằng theo công thức lý thuyết và so sánh với giá trị đo được τ = RC A9 A2 A12 A5 A1 A3 A16 A11 A4 A8 RA4 RA6 + CA1 RA7 A7 RA8 A14 A15 RA3 A6 R A13 RA5 RA1 RA2 A10 V IN HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM DỤNG CỤ LKĐT VỚI EME-DEV 8/27 2.2 DIODE 2.2.1 Mục đích Tìm hiểu và khảo sát đặc tính của linh kiện diode. 2.2.2 Chuẩn bị trước khi thí nghiệm Xem trước lý thuyết về diode và ứng dụng chỉnh lưu của diode. 2.2.3 Cài đặt phần cứng Cấp nguồn Vin là nguồn DC thay đổi tầm 025V, nối 2 nguồn Vin 1 05V và Vin 2 020V, vào mạch. Đầu + vào điểm kết nối B3. Đầu GND vào điểm kết nối B7. VOM chỉnh tầm đo điện áp 2.5V để đo điện áp 2 đầu diode. DVM chỉnh tầm đo 20mA để đo dòng điện qua diode. 2.2.4 Tiến hành thí nghiệm a. Xác định đặc tuyến Vin 1 05V mA + _ V + _ Vout + _ B7 B10 DB1 DIODE B9 + CB1 1000u B6 RB1 470ohms, 1/2W B5B4B3 B8 B2B1 RB2 470ohms, 1/2W B 560 0.1 Vin 2 020V HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM DỤNG CỤ LKĐT VỚI EME-DEV 9/27 Chỉnh cho Vin = 0V rồi bật nguồn. Tăng dần Vin, đồng thời quan sát giá trị trên các đồng hồ đo. Ghi lại các thông số đo được vào bảng sau: Vd (V) 0 0.2 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 Id (mA) Vẽ đặc tuyến và xác định gần đúng điện áp dẫn của diode. b. Đặc tính chỉnh lưu Tắt nguồn. Tháo Ampe kế ra khỏi mạch. Lấy dây nối tắt 2 điểm B4, B6. Dùng dđk để đo tín hiệu Vin, Vout. Nối GND của dđk tới điểm B10, kênh CH1 tới điểm B3 (Vin), kênh CH2 tới điểm B6 (Vout). Thay nguồn Vin bằng nguồn phát sóng sin f = 1kHz. Chỉnh biên độ nguồn sin = 0V rồi bật nguồn. Tăng dần biên độ Vin và quan sát Vout. Vẽ lại dạng sóng Vin, Vout tại điểm Vin có biên độ = 2 Vp-p. Nhận xét và giải thích dạng sóng. c. Ảnh hưởng của tụ Vin 1kHz Vout B7 B10 DB1 DIODE B9 + CB1 1000u B6 RB1 470ohms, 1/2W B5B4B3 B8 B2B1 RB2 470ohms, 1/2W B 560 0.1 B7 B10 DB1 DIODE B9 + CB1 1000u B6 RB1 470ohms, 1/2W B5B4B3 B8 B2B1 RB2 470ohms, 1/2W B Vin 1kHz Vout 560 0.1 HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM DỤNG CỤ LKĐT VỚI EME-DEV 10/27 Bỏ điện trở RB2 ra khỏi mạch bằng cách bỏ kết nối B5, B6; thay thế tụ điện CB1 vào đó bằng cách lấy dây nối 2 điểm B4, B5. Dùng dđk để đo tín hiệu Vin, Vout. Nối GND của dđk tới điểm B10, kênh CH1 tới điểm B3 (Vin), kênh CH2 tới điểm B5 (Vout). Nguồn Vin là nguồn phát sóng sin f = 1kHz. Chỉnh biên độ nguồn sin = 0V rồi bật nguồn. Tăng dần biên độ Vin và quan sát Vout. Vẽ lại dạng sóng Vin, Vout tại điểm Vin có biên độ = 2Vp-p. Nhận xét và giải thích dạng sóng. d. Ảnh hưởng của tải Thêm tải cho mạch bằng cách nối điện trở RB2 vào mạch, kết nối B5, B6. Quan sát và vẽ lại dạng sóng Vin, Vout tại điểm Vin có biên độ = 2Vp-p. Nhận xét và giải thích sự thay đổi của dạng sóng ngõ ra. 2.2.5 Gợi ý kiểm tra So sánh và giải thích các dạng sóng trong trường hợp không có tụ (b), có tụ và không tải (c), có tụ và có tải trở (d) đã vẽ trên dđk với lý thuyết. B7 B10 DB1 DIODE B9 + CB1 1000u B6 RB1 470ohms, 1/2W B5B4B3 B8 B2B1 RB2 470ohms, 1/2W B Vin 1kHz Vout 560 0.1 . VỀ BỘ THÍ NGHIỆM Bộ thí nghiệm dụng cụ linh kiện điện tử bao gồm 2 thiết bị rời là bộ nguồn EME- PSG và bộ thí nghiệm EME-DEV. 1.1 SỬ DỤNG BỘ NGUỒN EME-PSG Hình 1 Bộ nguồn thí nghiệm EME-PSG EME-PSG. hành thí nghiệm. Nội dung kiểm tra cụ thể có thể do giáo viên hướng dẫn thí nghiệm đề xuất trong buổi thí nghiệm. HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM DỤNG CỤ LKĐT VỚI EME-DEV 3/27 1 HƯỚNG DẪN CHUNG. HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM DỤNG CỤ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ VỚI EME-DEV Ks. Phạm Hưng Thịnh Website: http://deeb.dientuvn.com www2.hcmut.edu.vn/~vkchau; Email: contact@dientuvn.com HƯỚNG DẪN