TÀI LIỆU HƯỚNG dẫn THỰC tập điện tử cơ bản

TÀI LIỆU HƯỚNG dẫn THỰC tập điện tử cơ bản TÀI LIỆU HƯỚNG dẫn THỰC tập điện tử cơ bản TÀI LIỆU HƯỚNG dẫn THỰC tập điện tử cơ bản TÀI LIỆU HƯỚNG dẫn THỰC tập điện tử cơ bản TÀI LIỆU HƯỚNG dẫn THỰC tập điện tử cơ bản TÀI LIỆU HƯỚNG dẫn THỰC tập điện tử cơ bản TÀI LIỆU HƯỚNG dẫn THỰC tập điện tử cơ bản TÀI LIỆU HƯỚNG dẫn THỰC tập điện tử cơ bản TÀI LIỆU HƯỚNG dẫn THỰC tập điện tử cơ bản TÀI LIỆU HƯỚNG dẫn THỰC tập điện tử cơ bản TÀI LIỆU HƯỚNG dẫn THỰC tập điện tử cơ bản TÀI LIỆU HƯỚNG dẫn THỰC tập điện tử cơ bản TÀI LIỆU HƯỚNG dẫn THỰC tập điện tử cơ bản TÀI LIỆU HƯỚNG dẫn THỰC tập điện tử cơ bản TÀI LIỆU HƯỚNG dẫn THỰC tập điện tử cơ bản TÀI LIỆU HƯỚNG dẫn THỰC tập điện tử cơ bản TÀI LIỆU HƯỚNG dẫn THỰC tập điện tử cơ bản TÀI LIỆU HƯỚNG dẫn THỰC tập điện tử cơ bản TÀI LIỆU HƯỚNG dẫn THỰC tập điện tử cơ bản TÀI LIỆU HƯỚNG dẫn THỰC tập điện tử cơ bản TÀI LIỆU HƯỚNG dẫn THỰC tập điện tử cơ bản

PTN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT - TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THỰC TẬP

ĐIỆN TỬ CƠ BẢN (CN176)

Cần Thơ, tháng 01/2012

Trang i

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

Phần A MÔ PHỎNG 1

Bài A.0 LÝ THUYẾT VÀ HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MULTISIM 1

0.1 Mục đích 1

0.2 Tóm tắt nội dung và kiến thức liên quan 1

0.2.1 Nội dung 1

0.2.2 Các kiến thức liên quan 1

Bài A.1 PHÂN CỰC DIODE 7

1.1 Phân cực diode thường 7

1.1.1 Dùng Oscilloscope vẽ đặt tuyến V-A 7

1.1.2 Khảo sát phân cực nghịch diode thường 8

1.2 Phân cực diode Zener 8

1.2.1 Phân cực thuận Zener 8

1.2.2 Phân cực nghịch Zener 9

1.2.3 Phối hợp Zener và Trasistor 9

Bài A.2 MẠCH DIODE 11

2.1 Mạch chỉnh lưu 11

2.1.1 Mạch chỉnh lưu nửa sóng (chỉnh lưu một bán kỳ) 11

2.1.2 Mạch chỉnh lưu toàn sóng dùng cầu diode 13

2.1.3 Mạch chỉnh lưu toàn sóng dùng biến áp có điểm giữa 15

2.1.4 Mạch chỉnh lưu bội áp 16

2.2 Mạch ghim áp 17

2.3 Mạch dùng Diode Zener 18

Bài A.3 TRANSISTOR BJT VÀ JFET 19

3.1 Transistor BJT 19

3.1.1 Transistor phân cực E chung 19

3.1.2 Mạch khuếch đại đảo (đảo xung) 20

3.1.3 Mạch khuếch đại đệm xung 21

3.1.4 Mạch ứng dụng transistor làm nguồn dòng để tạo sóng răng cưa 22

3.1.5 Mạch khuếch đại tín hiệu 23

3.2 JFET 23

3.2.1 Giữa G-S, G-D như là diode 23

Trang ii

3.2.2 Đo dòng IDSS 24

3.2.3 Phân cực ngược G-S 24

Bài A.4 CÁC MẠCH ỨNG DỤNG OP-AMP 25

4.1 Mạch làm toán cộng 26

4.2 Mạch so sánh không đảo và so sánh đảo 28

4.3 Mạch so sánh hồi tiếp 29

4.4 Mạch dao động tạo sóng vuông 30

4.5 Mạch dao động tạo sóng tam giác 31

Phần B THỰC HÀNH TRÊN LINH KIỆN 32

Bài B.1 KHẢO SÁT LINH KIỆN 32

1.1 Tóm tắt nội dung 32

1.2 Thiết bị thí nghiệm 32

1.3 Lý thuyết liên quan 33

1.3.1 Điện trở 33

1.3.2 Tụ điện 34

1.3.3 Diode 35

1.3.4 Transistor 36

1.3.5 SCR 38

1.4 Phần thực hành 39

1.4.1 Đọc giá trị các điện trở 39

1.4.2 Đo, đọc giá trị của tụ 39

1.4.3 Đo thử diode 39

1.4.4 Đo thử transistor BJT 39

1.4.5 Đo thử SCR 39

Bài B.2 DIODE BÁN DẪN 40

2.1 Tóm tắt lý thuyết 41

2.2 Phân cực diode 44

2.2.1 Phân cực thuận diode thường 44

2.2.2 Phân cực nghịch diode thường 44

2.2.3 Phân cực thuận diode Zener 44

2.2.4 Phân cực ngược diode Zener 44

2.3 Mạch chỉnh lưu 45

2.3.1 Mạch chỉnh lưu toàn sóng dùng biến thế có điểm giữa 45

Trang iii

2.3.2 Mạch chỉnh lưu toàn sóng dùng cầu chỉnh lưu 45

2.3.3 Mạch chỉnh lưu toàn sóng dùng cầu chỉnh lưu có tụ lọc 46

2.3.4 Mạch chỉnh lưu tăng đôi điện áp 46

Bài B.3 TRANSISTOR BJT 47

3.1 Tóm tắt lý thuyết 47

3.1.1 Mạch phân cực cố định 47

3.1.2 Mạch Phân cực bằng cầu chia điện thế 47

3.1.3 Phân cực để BJT hoạt động như SW 48

3.2 Khảo sát đường đặc tính V-A và xác định độ lợi của Transistor BJT 48

3.2.1 Mục đích 48

3.2.2 Chuẩn bị thực hành 48

3.2.3 Khảo sát đường đặc tính V-A của Transistor BJT 48

3.2.4 Xác định độ khuếch đại dòng của Transistor 50

3.3 Các mạch ứng dụng của Transistor BJT 51

3.3.1 Transistor dùng tạo nguồn dòng 52

3.3.2 Phân cực Transistor dẫn bão hòa (Transistor làm việc như một SW) 52

3.3.3 Mạch dao động dùng Transistor 53

Bài B.4 CÁC MẠCH ỨNG DỤNG OP-AMP 54

4.1 Mạch làm toán cộng 54

4.2 Mạch so sánh không đảo và so sánh đảo 55

4.3 Mạch dao động tạo sóng vuông 56

4.4 Mạch tạo sóng tam giác 57

A.0 Lý thuyết và hướng dẫn sử dụng Multisim Trang 1

Phần A MÔ PHỎNG Bài A.0 LÝ THUYẾT VÀ HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MULTISIM

Hướng dẫn sinh viên làm quen với cách sử dụng phần mềm mô phỏng, kiểm chứng lại lý thuyết các mạch điện tử cơ bản nhất, sau đó sinh viên có thể tự mô phỏng các mạch ở mức độ phức tạp hơn, phục vụ cho quá trình nghiên cứu

0.2 Tóm tắt nội dung và kiến thức liên quan

0.2.1 Nội dung

 Hướng dẫn sơ lược sử dụng Multisim

 Sử dụng Multisim mô phỏng các mạch điện tử cơ bản

- Bài A.1: Phân cực Diode

- Bài A.2: Mô phỏng mạch chỉnh lưu

- Bài A.3: Mô phỏng mạch Transistor

- Bài A.4: Mô phỏng mạch Op-amp

0.2.2 Các kiến thức liên quan

0.2.2.1 Kiến thức về điện tử cơ bản

Xem lại tài liệu lý thuyết đã học trong học phần Điện tử cơ bản

0.2.2.2 Hướng dẫn sử dụng phần mềm Multisim

Hình A-1

Khi khởi động Multisim 7.0, cửa sổ giao

diện như Hình A-1 Bên

trái là các linh kiện, bên phải là các các máy đo và máy phát sóng…, ở giữa

là không gian ta sẽ thiết

kế mạch (Work space)

Trang 2 A.0 Lý thuyết và hướng dẫn sử dụng Multisim

Multisim có một thư viện components khá phong phú và đa dạng, gồm nhiều

loại:

 ANALOG (Resistor, diode …)

 DIGITAL (Flipflop, Nand,…)

 ORTHER …

Ta có thể chia các loại ANALOG làm 2 nhóm:

- Nhóm thực: là các linh kiện có giá trị không thay đổi được và có bán trên

24V b= 100

Hình A-2

Để khảo sát một mạch phân cực BJT như

Hình A-2 ta có thể dùng Multisim (Hình

 Lấy linh kiện: Click vào các

hộp linh kiện trên thanh công cụ

Ví dụ lấy điện trở: Có 2 loại là

điện trở với các thông số thực tế và điện trở ảo (virtual) là loại ta có thể thay đổi thông số Các điện trở hình bên là các

mô hình điện trở với các thông số thực

đã được cài sẵn

Q1 BJT_NPN_VIRTUAL

R1 15kOhm

R2 5kOhm

-VCC 24V

U1A

DC 1e-009Ohm

0.132 A +

A.0 Lý thuyết và hướng dẫn sử dụng Multisim Trang 3

 Ta có thể chọn linh kiện ảo:

Sau đó ta có thể thay đổi các thông số bằng cách nhấp kép vào linh

kiện

 Thay đổi thông số linh kiện: Các linh kiện thuộc loại Virtual thì mới thay đổi được thông số

 Thay đổi thông số BJT:

- Cick kép vào BJT

Hình A-7

Chọn Edit Model, sau đó thay đổi các thông số cần thiết và chọn Change Part Model (Hình A-6)

 Quay linh kiện: Hình A-7

Click vào linh kiện sau đó nhấp phím phải: Chọn 90 Clockwise để quay 90o theo chiều kim

Trang 4 A.0 Lý thuyết và hướng dẫn sử dụng Multisim

Chọn Flip Horizontal: Quay 180o theo chiều ngang (Ctrl + X)

A.0 Lý thuyết và hướng dẫn sử dụng Multisim Trang 5

 Máy phát sóng

Hình A-13

Máy phát sóng có thể tạo sóng sin, sóng tam giác, sóng vuông với tần số, biên độ, thành phần DC có thể điều

chỉnh được như Hình A-13

 Mô phỏng:

Sau khi hoàn tất mạch như Hình A-3 ta có thể cho chạy mô phỏng bằng cách

vào Simulate/Run hoặc Click vào nút Run/Stop trên góc phải của cửa sổ giao diện

d Một số thiết bị đo dạc, và hiển thị

 Volt kế, Amper kế: Hình A-14

 Máy đo đa năng: Hình A-15

 Oscilloscope: Hình A-16

Hình A-15

Hình A-14

Trang 6 A.0 Lý thuyết và hướng dẫn sử dụng Multisim

 Máy đo tần số: Hình A-17

Hình A-16

Hình A-17

A.1 Phân cực Diode Trang 7

Bài A.1 PHÂN CỰC DIODE 1.1 Phân cực diode thường

1.1.1 Dùng Oscilloscope vẽ đặt tuyến V-A

được lấy từ tín hiệu sóng tam giác

 Yêu cầu thí nghiệm:

- Ráp mạch mô phỏng như Hình A-19, cho chạy mô phỏng

- Xem đường đặc tuyến bằng cách chọn oscilloscope với mode X-Y

Ghi chú

Nguồn thay đổi: Dùng máy

phát sóng, chọn sóng tam giác, biên

độ khoảng 50V

R1=1Ω, R2=1kΩ

Oscilloscope: chọn A/B (tức là mode X-Y)

Trang 8 A.1Phân cực Diode

1.1.2 Khảo sát phân cực nghịch diode thường

 Mục đích: Khảo sát dòng điện qua

diode và điện áp 2 đầu diode khi 2 diode mắc ngược nhau

 Cách thực hiện: Dùng phần mềm

mô phỏng đo điện áp trên mỗi diode, và dòng điện đi qua ứng với từng giá trị nguồn và ghi nhận sự thay đổi các giá trị

 Yêu cầu: ráp mạch mô phỏng như

Thay đổi áp nguồn, các giá trị trên

có thay đổi không?

Kết luận gì khi diode phân cực

ngược?

1.2 Phân cực diode Zener

1.2.1 Phân cực thuận Zener

 Mục đích: Khảo sát Zener khi

phân cực thuận nó có dẫn như diode

A.1 Phân cực Diode Trang 9

 Mục đích: Xem Zener khi

nào dẫn điện Khi Zener dẫn điện thì áp trên Zener thay đổi như thế

nào

 Yêu cầu: Ráp mạch mô

phỏng như Hình A-25 Chạy mô

phỏng và tăng dần điện áp nguồn, qua sát và ghi nhận lại sự thay đổi điện áp trên Zener và dòng qua Zener

 Kết quả và nhận xét:

- Áp nguồn nhỏ hơn VZthì diode có dẫn không?

- Áp nguồn lớn hơn VZthì VD có thay đổi không?

- Điện áp Zener: VZ=…

1.2.3 Phối hợp Zener và Trasistor

 Mục đích: Khảo sát điện áp ra của mạch ổn áp dùng transisor phối hợp Zener

(mạch này sẽ cho công suất lớn hơn so với dùng Zener đơn) Mạch nguyên lý như Hình A-26

 Yêu cầu: Ráp mạch mô phỏng

như Hình A-27

Cho chạy mô phỏng:

Ứng với tải không đổi, thay đổi điện áp nguồn và ghi nhận sự thay đổi áp

Trang 10 A.1Phân cực Diode

Khi mạch ổn áp hoạt động (áp ra ổn định), thay đổi tải và ghi nhận sự trồi sụt áp

ra

 Kết quả và nhận xét

- Khi áp nguồn tăng lên bao nhiêu thì mạch hoạt động, V1=…

- Điện áp ổn áp là bao nhiêu, Vo=…

- Khi tải thay đổi thì điện áp ra có thay đổi nhiều không? Tại sao?

- Có thể sử dụng mạch này làm mạch ổn áp không?

Hình A-27 mạch mô phỏng

A.2 Mạch Diode Trang 11

Bài A.2 MẠCH DIODE 2.1 Mạch chỉnh lưu

2.1.1 Mạch chỉnh lưu nửa sóng (chỉnh lưu một bán kỳ)

2.1.1.1 Chỉnh lưu không tụ lọc

 Mục đích: Xem dạng sóng ngõ ra,

so sánh với lý thuyết

 Yêu cầu: ráp mạch như Hình A-29,

cho chạy mô phỏng, xem dạng sóng ngõ ra

và nhận xét

 Kết quả mô phỏng và nhận xét

- Dạng sóng chỉnh lưu

- Nhận xét dạng sóng ngõ ra

- Điện áp trung bình tính toán theo lý thuyết: VOAV=………

- Điện áp trung bình đo được bằng Volt kế DC: VO=……

- So sánh 2 giá trị trên:……… Giải thích:………

Hình A-28 Mạch nguyên lý

Hình A-29 Mạch mô phỏng

Trang 12 A.2 Mạch Diode

2.1.1.2 Mạch chỉnh lưu nửa sóng có tụ lọc

 Mục đích: Xem sự khác biệt sóng điện áp chỉnh khi có tụ lọc và không có tụ

lọc, sự ảnh hưởng của tải lên dạng sóng

 Yêu cầu: ráp mạch mô

phỏng như Hình A-31 Cho

chạy mô phỏng, xem dạng sóng

áp ra và nhận xét sự thay đổi dạng sóng so với không có tụ lọc, chất lượng áp thay đổi như thế nào khi dòng tải thay đổi

(dòng tải tăng và giảm)

 Kết quả và nhận xét

- Khi có tụ lọc thì dạng sóng áp ra tốt/xấu hơn so với không có tụ không?

- Khi dòng tải tăng thì dạng sóng điện áp thay đổi tốt/xấu? Hình minh họa

- Khi dòng tải giảm thì dạng sóng điện áp thay đổi tốt/xấu? Hình minh họa

Hình A-31 Mạch mô phỏng Hình A-30 Mạch nguyên lý

A.2 Mạch Diode Trang 13

2.1.2 Mạch chỉnh lưu toàn sóng dùng cầu diode

có điểm giữa

 Yêu cầu: ráp mạch mô

phỏng như Hình A-33 Cho chạy

mô phỏng

- Chú ý sự sụt biên độ áp ra so với áp nguồn khi chạy mô phỏng

- So sánh dạng sóng điện áp với trường hợp chỉnh lưu nửa sóng

 Kết quả và nhận xét

- Dạng sóng điện áp ra như thế nào? Hình minh họa

- Biên độ áp nguồn và áp ra: Vsm=……., Vom=…… Giải thích:……

- Điện áp trung bình ra tính theo lý thuyết: VOAV=……=……

- Điện áp trung bình ra đo được bằng Volt kế DC: Vo=……

- So sánh 2 kết quả, giải thích……

Hình A-32 Mạch nguyên lý

Hình A-33 Mạch mô phỏng chỉnh lưu toàn sóng cầu diode

Trang 14 A.2 Mạch Diode

2.1.2.2 Chỉnh lưu có tụ lọc

 Mục đích: Xem chất lượng áp

chỉnh lưu so với trường hợp

không có tụ lọc, xem sự ảnh

hưởng của tải lên áp chỉnh lưu

 Yêu cầu: ráp mạch mô phỏng như Hình A-35, cho chạy mô phỏng và ghi nhận kết quả

- Chất lượng áp chỉnh lưu khi có tụ lọc

- Sự thay đổi dạng sóng khi tải tăng dòng và giảm dòng

 Kết quả và nhận xét:

- Điện áp ra phẳng/không phẳng, tại sao?

- Khi dòng tải tăng thì dạng sóng như thế nào? Hình minh họa Tại sao?

- Khi dòng tải giảm dạng sóng như thế nào? Hình minh họa Tại sao?

- Để dạng sóng ra luôn phẳng khi tải thay đổi thì ta làm sao? Hình minh họa

Hình A-34 Mạch nguyên lý chỉnh lưu toàn sóng

cầu diode có tụ lọc

Hình A-35 Mạch mô phỏng chỉnh lưu toàn sóng cầu diode có tụ lọc

A.2 Mạch Diode Trang 15

2.1.3 Mạch chỉnh lưu toàn sóng dùng biến áp có điểm giữa

 Mục đích: Thấy được có

thể chỉnh lưu toàn sóng dùng biến áp có điểm giữa, thay vì dùng cầu diode

 Yêu cầu: ráp mạch mô

phỏng như Hình A-37, chạy mô

- Quan hệ giữa VA, và VB……., quan hệ VO so với VA và VB hình minh họa

- Nhận xét dạng sóng ngõ ra VO so với trường hợp chỉnh lưu dùng cầu diode

Hình A-36 Mạch nguyên lý

Hình A-37 Mạch mô phỏng

Trang 16 A.2 Mạch Diode

- Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch

- Tính toán điện áp ngõ ra tương ứng với giá trị đặt điện áp ngõ vào So sánh

và cho nhận xét

- Thiết kế mạch chỉnh lưu bội áp tăng đôi điện áp với điện áp U1 dương

- Thiết kế mạch chỉnh lưu bội áp tăng 4 lần điện áp Vẽ sơ đồ mạch

Hình A-38 Mạch nguyên lý chỉnh lưu tăng đôi điện áp

Hình A-39 Mạch mô phỏng chỉnh lưu tăng đôi điện áp

24 V

50 Hz

0Deg

D1 1N4007GP

2 3

R1 470k

U1

DC 10M

+ - 1

0

A.2 Mạch Diode Trang 17

 Mục đích: Xem dạng sóng của mạch ghim áp bị dời lên hoặc dời xuống với

biên độ Vp-p không thay đổi so với ngõ vào

 Yêu cầu: ráp mạch mô phỏng như Hình A-41, chạy mô phỏng quan sát dạng

sóng ngõ ra bị dời lên hay dời xuống so với ngõ vào, Vp-p so với ngõ vào như thế nào?

Trang 18 A.2 Mạch Diode

 Mục đích: Khảo sát sự phụ thuộc trạng thái dẫn của Zener vào tải mắc song song với Zener và ý nghĩa của Zener trong mạch

 Yêu cầu: ráp mạch mô phỏng như Hình A-43, chạy mô phỏng, quan sát điện áp

của tải RL và dòng điện Iz khi thay đổi tải RL

- Khi nào thì Zener dẫn, ngưng dẫn? Giải thích

- Điện áp lớn nhất hai đầu điện trở RL là bao nhiêu? Tại sao?

D1 1N4739A

V1

24 V

RL

Key = A 5k 90%

R 1k 1

Iz

DC 1e-009

0.000 A

+ -

3

UL

DC 10M

0.000 V +

2

-0

A.3 Transistor BJT và JFET Trang 19

Bài A.3 TRANSISTOR BJT VÀ JFET 3.1 Transistor BJT

3.1.1 Transistor phân cực E chung

Trang 20 A.3 Transistor BJT và JFET

3.1.2 Mạch khuếch đại đảo (đảo xung)

A.3 Transistor BJT và JFET Trang 21

3.1.3 Mạch khuếch đại đệm xung

Trang 22 A.3 Transistor BJT và JFET

3.1.4 Mạch ứng dụng transistor làm nguồn dòng để tạo sóng răng cưa

Transistor sẽ tạo dòng nạp cho tụ

là hằng số cho nên sẽ thu được điện áp trên tụ là đường thẳng

 Mô phỏng

XFG1: Chọn sóng vuông 100Hz, 5V, Offset 5V Dùng đóng tạo xung đóng ngắt Q2

Q2 có tác dụng xả hết điện tích trên tụ để bắt đầu chu kỳ tích điện mới

 Kết quả

Dạng sóng hai đầu tụ trên XSC1

Giải thích họat động của mạch

A.3 Transistor BJT và JFET Trang 23

3.1.5 Mạch khuếch đại tín hiệu

Trang 24 A.3 Transistor BJT và JFET

Khi V2 < 3V: JFET có dẫn không?

Khi tăng V2 > 3V thì JFET có dẫn không?

VGS(off)=?

A.4 Các mạch ứng dụng Op-amp Trang 25

Bài A.4 CÁC MẠCH ỨNG DỤNG OP-AMP

Khảo sát Op-Amp LM741

 Mục đích

- Khi điện áp sai lệch giữa 2 ngõ vào rất nhỏ thì ngõ ra sai lệch rất lớn

- Thấy được sự bão hòa sẽ xảy ra khi sai lệch ngõ vào đủ lớn

- Khi Op-Amp còn khuếch đại thì điện áp tại hai ngõ vào gần như bằng nhau (chênh lệch rất nhỏ)

Trang 26 A.4 Các mạch ứng dụng Op-amp

 Kết quả

- Điều chỉnh biến trở quan sát điện áp ngõ vào và ngõ ra, cho nhận xét

- Nhận xét vùng khuếch đại của Op-amp so với vùng bão hòa

4.1 Mạch làm toán cộng

 Mạch nguyên lý