Khuếch đại bán dẫn trong các dụng cụ đo lường

Trờng đại học vinh Khoa vật lý o0o - Nguyễn Thị Thanh Hoà Khuếch đại bán dẫn dụng cụ đo lờng Khoá luận tốt nghiệp đại học ngành vật lý Vinh - 2006 Mục lục Trang Lời nói đầu Chơng : Các dụng cụ đo tơng tự Khái niệm đo lờng sai số 6 Đo lờng Khái niệm Phân loại phơng pháp đo Sai số phép đo Định nghĩa Phân loại sai số Dụng cụ đo lờng kiểu từ điện Cấu tạo 9 Nguyên lí làm việc 10 Đặc điểm cấu từ điện 11 Dụng cụ đo kiểu điện từ 12 Cấu tạo 12 Nguyên lí làm việc 13 Đặc tính cấu thị điện từ 13 Dụng cụ đo kiểu điện động 14 Cấu tạo 14 Nguyến lí làm việc 15 Đặc tính cấu thị điên động 16 Chơng II : Linh kiện bán dẫn mạch khuếch đại 18 A Các linh kiện bán dẫn 18 2.1 Điốt bán dẫn 18 2.1.1 Chuyển tiếp p n 18 2.1.2 Đặc điểm cấu tạo điốt bán dẫn 20 2.1.3 Đặc tuyến Vôn Ampe điốt chỉnh lu bán dẫn 21 2.2 Tranzito lỡng cực 22 2.2.1 Cấu tạo 22 2.2.2 Nguyên lí làm việc 23 2.2.3 Các dạng mắc Tranzito 24 2.3 Tranzito trờng (FET) 29 B Các mạch khuếch đại 31 2.4 Mạch khuếch đại điện trở (ghép RC) 31 2.4.1 Đặc trng tần số 31 2.5 Mạch khuếch đại ghép biến áp 33 2.6 Mạch khuếch đại biến thiên chậm 34 2.6.1 Mạch khuếch đại ghép trực tiếp 35 2.6.2 Tầng khuếch đại visai 36 Chơng III : Một số dụng cụ đo lờng sử dụng mạch khuếch đại 38 Hệ thống đo lờng điện tử 38 Khái niệm 38 Cấu trúc khối 38 Các đặc điểm 38 Vôn kế bán dẫn chiều 39 Vôn kế chiều dùng IC OPAMP 43 Máy đo tần số 45 Máy đo tốc độ quay 46 Máy đo quang thông 48 Máy đo độ ẩm 49 Máy đo nhiệt độ 50 Chơng IV : Lắp ráp mạch khuếch đại visai 51 a Sơ đồ nguyên lí 51 b Các linh kiện mạch 52 c Kết lắp ráp 53 Kết luận 55 Tài liệu tham khảo 56 Lời nói đầu Từ trớc tới này, đo lờng đóng vai trò quan trọng đời sống nh khoa học Thật vậy, để thực nhiệm vụ kiểm tra, vận hành máy móc, trình công nghệ, nh công tác nghiên cứu khoa học, lĩnh vục khoa học kĩ thuật khác, phải tiến hành đo thông số, đại lợng - tức phải sử dụng đến đo lờng Và với phát triển ngày cao ngành điện tử tin học, yêu cầu độ xác tin cậy phép đo ngày đợc ý đến Đây vấn đề đợc nhà khoa học quan tâm sâu nghiên cứu Làm để dụng cụ đo đạt độ xác cao Chính chọn đề tài nghiên cứu : Khuếch đại bán dẫn dụng cụ đo lờng Khuếch đại bán dẫn ứng dụng quan trọng dụng cụ bán dẫn Nhờ mạch khuếch đại này, tín hiệu đa vào đợc khuếch đại lên nhiều lần đầu ra, làm cho độ nhạy dụng cụ đo tín hiệu tăng lên Nhờ đó, độ xác dụng cụ đo tăng lên đáng kể Bài nghiên cứu đợc chia làm bốn chơng : Chơng I : Giới thiệu kĩ thuật đo lờng, số dụng cụ đo tơng tự Chơng II : Gồm hai phần A Giới thiệu cấu tạo, nguyên lý hoạt động nh đờng đặc trng làm việc số dụng cụ bán dẫn B Giới thiệu sơ đồ nguyên lý hoạt động số mạch khuếch đại Chơng III : Giới thiệu chung hệ thống đo lờng điện tử số công cụ đo lờng sử dụng mạch khuếch đại Chơng IV : Chọn lắp ráp dụng cụ đo lờng sử dụng mạch khuếch đại : Vôn kế khuếch đại visai Sinh viên thực : Nguyễn Thị Thanh Hoà Chơng I Các dụng cụ đo tơng tự Khái niệm đo lờng sai số 1.1 Đo lờng : 1.1.1 Khái niệm Đo lờng trình đánh giá định lợng đại lợng cần đo để có đợc kết số so với đơn vị đo Kết đo đợc biểu diễn dới dạng: A= X X0 ta có X = A X (1.1.) X - Đại lợng đo, X - Đơn vị đo, A số cần đo 1.1.2 Phân loại phơng pháp đo a) Phơng pháp đo biến đổi thẳng Là phơng pháp đo biến đổi đo có cấu trúc theo kiểu biến đồi thẳng khâu phản hồi (Hình 1.1).Đại lợng cần đo X đợc đa qua khâu biến đổi biến thành số N X Đơn vị đại lợng đo X đợc biến đổi thành N , sau đợc so sánh đại lợng cần đo với đơn vị qua so sánh (SS) Quá trình đợc thực phép chia N X / N Kết đo đợc thể biểu thức dới dạng: X= NX X0 N0 (1.2) X BĐ X0 X X0 N A/D SS N0 N/N0 Hình 1.1 Trong đó: BĐ: Bộ biến đổi A/D: Bộ biến đổi tơng tự - số Quá trình đo trình biến đổi thẳng Thiết bị đo thực trình gọi thiết bị biến đổi thẳng b) Phơng pháp đo kiểu so sánh Là sơ đồ cấu trúc mạch vòng, nghĩa có khâu phản hồi (Hình 1.2) X SS A/D BĐ NK CT XK D/A Hình 1.2 Trong : BĐ : Bộ biến đổi A/D : Bộ biến đổi tơng tự - số SS : Bộ so sánh D/A : Bộ biến đổi số - tơng tự CT : Chỉ thị kết Tín hiệu X đợc so sánh với tín hiệu X K tỉ lệ với đại lợng mẫu X Qua so sánh ta có : X X K = X Tuỳ thuộc vào cách so sánh ta có phơng pháp sau: So sánh cân bằng: Là phép so sánh mà đại lợng cần đo X đại lợng mẫu X K đợc so sánh với cho X = 0, X - X K = 0, X = X K = N K X (1.3) Nh X K đại lợng không đổi, cho X thay đổi đợc kết nh (1.3) Phép so sánh trạng thái cân bằng, độ xác phép đo phụ thuộc vào độ xác X K độ nhạy thiết bị thị cân So sánh không cân Nếu X K đại lợng không đổi, lúc ta có: X X K = X X = X K + X Kết phép đo đợc đánh giá qua X , với X K đại lợng biết trớc So sánh không đồng thời Là phơng pháp đo mà giá trị đo X đợc thay đổi đại lợng mẫu X K Các giá trị đo X giá trị mẫu đợc đa vào thiết bị không thời gian, thông thờng giá trị mẫu X K đợc đa vào khắc độ trớc, sau qua vạch khắc độ để xác định giá trị đại lợng đo Thiết bị đo theo phơng pháp thiết bị đánh giá trục tiếp nh Vônkế, Ampekế, Kim So sánh đồng thời Là phơng pháp so sánh lúc đại lợng đo X đại lợng mẫu X K Khi X X K trùng nhau, qua X K xác định đợc giá trị đại lợng X 1.2 Sai số phép đo 1.2.1 Định nghĩa : Trong trình đo lờng nhiều yếu tố làm kết đo không hoàn toàn với giá trị cần đo Ngoài sai số dụng cụ đo, việc thực trình đo gây nhiều sai số Nhng sai số gây yếu tố sau: + Phơng pháp đo đợc chọn + Mức độ cẩn thận đo Nh vậy, sai số phép đo chênh lệch giá trị đo giá trị thực đại lợng đo Tuy nhiên, giá trị xác ( giá trị thực đại lợng đo) thờng trớc, đánh giá sai số phép đo, ngời ta thờng sử dụng giá trị thực - giá trị đại lợng đo xác định đợc với mật độ xác Tức ta có đánh giá gần kết phép đo mà 1.2.2 Phân loại sai số : Nếu vào nguyên nhân gây sai số, ta chia hai loại: a) Sai số hệ thống Là sai số mắc phải thực phép đo nhiều lần điều kiện đo nh sai số phép đo không đổi, không thay đổi theo quy luật Sai số hệ thống không thay đổi bao gồm sai số khắc độ thang đo, sai số đo hiệu chỉnh dụng cụ đo không xác (chỉnh không đúng), sai số nhiệt độ thời điểm đo Sai số hệ thống thay đổi sai số biến động nguồn cung cấp (pin bị yếu đi) , ảnh hởng trờng điện từ hay yếu tố khác b) Sai số ngẫu nhiên Là sai số mắc phải ta đo nh nhau, mà kết đo thay đổi không theo quy luật Sai số ngẫu nhiên gây nhiều nguyên nhân.Để tính toán sai số ngẫu nhiên, ta phải sử dụng quy luật xác suất thống kê Ngoài hai loại sai số có sai số khác loại sai số mắc phải mà kết đo chênh lệch khỏi giá trị cần đo chấp nhận đợc, ta phải phát loại trừ Dụng cụ đo kiểu từ điện 10 Nguồn cung cấp nguồn lỡng cực (+UCC - UEE) UCC = 12 V, UEE = 12 V nguồn điện thông thờng Nguyên lí làm việc nh sau : Khi điện áp vào (E = 0) bazơ T1 đất UB1 = điện áp emitơ T1 : U E1 = U B1 U BE = U BE U R2 = U E1 U EE = U BE (U EE ) = U BE + U EE Và (3.5) (3.6) Và tiếp điểm R5 đợc điều chỉnh để UP = UB1 = UB2 = V (ở đất) T1 T2 hai tranzito giống nên UE1 = UE2 UR2 = UR3 điện áp U = UE1 - UE2 = Bây giả sử điện áp đo E khác Điện áp rơi emitơ T1 : U E1 = E U BE điện áp rơi R2 : U R = U E1 U EE Do U E1 > U E (UE2 không đổi) Nên điện áp rơi thị U = U E1 U E > , tỉ lệ với điện áp đo E - Ưu điểm vôn kế loại tăng đợc điện trở đầu vào, điện trở đầu vôn kế thấp, nhng không tăng độ nhạy dụng cụ Để đo đợc điện áp nhỏ (mV) ngời ta thờng sử dụng vônmet khuếch đại visai (Hình 3.3) Hình 3.3 : Vôn kế khuếch đại Visai 43 Các Tranzito T1 T2 điện trở R2 , R5 , R4 tạo thành khuếch đại visai, R3 dùng để điều chỉnh không ban đầu Khi hai bazơ T T2 mức không độ sụt áp điện trở R4 là: U R = U BE (U EE ) Dòng qua R4 : I E1 + I E = U R4 R4 Các dòng emitơ IE1 IE2 E = 0, IC IE Độ sụt áp R11 R22 : U R11 = I C1R11 U R22 = I C R 22 Trong : R11 = ( R + R3 R ) R 22 = ( R + ) 2 Điện áp colectơ tranzito : U C1 = U CC I C1R11 U C = U CC I C R 22 Và điện áp rơi thị : U = U C1 U C Khi E = , IC1 = IC2 , UC1 = UC2 , U = Khi E dòng điện qua T1 tăng lên làm dòng qua T2 giảm , IC1 tăng khiến cho IC1R11 tăng, làm cho UC1 giảm Tơng tự, IC2 giảm làm cho UC2 tăng, U tỉ lệ với điện áp vào E Dòng điện qua dụng cụ đo tỉ lệ với điện áp cần đo Vôn kế chiều dùng IC Opamp : IC opamp mạch tích hợp có hai đầu vào đầu Các đầu vào đảo đợc phân biệt đầu vào đảo đầu vào không đảo Mỗi đầu vào có điện trở vào cao, điện trở thấp, hệ số khuếch đại lớn cỡ 200.000, dòng điện vào cỡ 0,2 àA nhỏ Nguồn cung cấp 5V ữ 22V Sơ đồ kí hiệu : 44 Hình 3.4 : Kí hiệu IC Opamp Hình 3.5 sơ đồ vônmet mạch lặp lai điện áp, sử dụng IC có hệ số khuếch đại 200.000 Điện áp trực tiếp tác động đầu vào không đảo lớn : E =1V Hình 3.5 : Vôn kế mạch lặp điện áp 45 Máy đo tần số Trong hệ thống truyền hình ngày nay, việc rời tần số mang tiếng 6,5MHz (Hệ OIRT) qua tần số 4,5 MHz để phù hợp với mạch cộng hởng máy thu hình hệ FCC việc làm thờng xuyên Do đó, nhu cầu tựa lắp ráp máy đo tần số để đo kiểm tra tần số mạch cần thiết Chúng ta lắp ráp máy đo tần số thông thờng đợc thị LED đơn giản nh sau: Sơ đồ mạch điện: T1, T2, T3 25C829 Trong mạch T1 tranzito khuếch đại đệm, tạo tổng trở V vào lớn để làm ảnh hởng đến điều kiện hoạt động mạch cần đo Chiết áp 100 K : chỉnh biên độ vào Tụ 001 làm liên lạc, 150 K lấy dòng IB Điện trở 1,5 K lấy tín hiệu cực Emitơ Tụ 001 liên lạc, T tranzito khuếch đại cộng h- ởng có tính chọn tần Điện trở 47 K -15 K xác lập điện áp cực Bazơ Điện trở 330 mắc song song với tụ 001 lấy dòng I E L // C mạch cộng hởng, xác định tần số tín hiệu vào D!, D2 : điốt nắn dòng tín hiệu Tụ 01 liên lạc Tụ 047 lấy điện áp trung bình 0,3K giảm dòng IB T3 làm tắt (mở) dòng qua LED 390 hạn chế dòng qua LED Hình 3.6 46 Nguyên lí làm việc mạch : Khi có tín hiệu vào, tín hiệu có tần số phù hợp với tần số riêng mạch cộng hởng mạch cộng hởng tích tụ lại lợng tín hiệu, lúc đó: cực Côlectơ T2 có điện áp tín hiệu lớn D 1, D2 nắn dòng, cung cấp điện áp cho cực Bazơ T3, LED sáng Nếu tín hiệu không chứa tần số cộng hởng LED không sáng Tóm lại LED sáng tần số mạch cộng hởng Máy đo tốc độ quay Để xác định tốc độ quay quạt, môtơ, hay xác định tốc độ bánh đà việc cân chỉnh hệ truyền động Chúng ta dùng đèn hoạt nghiệm để tạo chuyển động biểu kiến Nhng cách đơn giản nhanh ráp máy đo tốc độ quay điện tử Mạch nh sau: Hình 3.7 Nguyên lí làm việc mạch : T1, T2 làm khuyếch đại xung chớp lấy từ tờ kim loại dán vật thể quay Điện trở 5,6 K , tụ 10 F, Scd 10 K tạo điện áp tín hiệu theo tốc độ chớp 10 F liên lạc, 33 K điện trở phân cực cho T1 1,5 K //10 F lấy 47 dòng IE 33 K lấy tín hiệu cho T2 8,2 K lấy tín hiệu cực Côlectơ T2, tụ F liên lạc T3, T4 mạch xúc phát (trigger) dùng để vuông hoá tín hiệu Điện trở 82 K , 10 K xác lập điện áp cực Bazơ T 330 điện trở làm chuyển mạch nhanh 15 K lấy tín hiệu truyền cho T4 120 K làm tăng độ ngng dẫn R4 8,2 K lấy tín hiệu vuông cực Côlectơ củaT4 T5, T6 : mạch đơn ổn (monostab MV), dùng để ổn định dòng đo Điện trở 68 K tụ 01 mạch xác định thời gian bị kích thích mạch 68 K lấy dòng IB cho T5, bình thờng T5 bão hoà 22 K tăng độ ngng dẫn T5,22 K điện trở lấy tín hiệu từ 680 , biến trở K điện kế 1mA (FS) dùng để đo dòng trung bình Điện trở 100 K tạo tác động khoá mạch 820 DZ (6 V) ổn định mức điện áp nguồn cho mạch đo Mạch vận hành nh sau: Khi kim loại dán vật thể quay phản xạ, tạo ánh chớp làm nội trở Scd thay đổi Cực Bazơ T1 nhận tín hiệu để khuếch đại, T2 tiếp tục khuếch đại Lúc thờng: T3 bão hoà, T4 tắt; T5 bão hoà, T6 tắt Khi cực Bazơ T3 nhận tín hiệu kích thích đủ âm T tắt, T4 bão hoà Tụ 100 F tạo xung âm cực Bazơ T5, T5 chuyển qua tắt làm T6 bão hoà, lúc có dòng điện kế Sự bão hoà T6 làm cho tụ 01 xả điện qua trở 68 K giữ cho cực Bazơ T5 tiếp tục tắt T5 tắt, điện áp cực Côlectơ T5 lên cao, thông qua điện trở 100 K đặt điện áp dơng cực Bazơ T4 để kìm giữ T4 bão hoà Điều bảo đảm cho tụ 100 F (.01) xả hết điện Khi tụ 01 xả hết điện, T5 trở lại bão hào, T6 bị tắt, lúc T4 lại tắt mạch lại tiếp tục nhận tín hiệu chớp Nhờ cách lắp ráp này, mạch không nhạy cảm với xung nhiễu, nâng đợc độ xác mạch đo Cách chỉnh mạch : Sau lắp ráp mạch xong, lấy chuẩn mặt số nh sau: 48 Dùng điốt nắn dòng bán kỳ, nh đèn chớp với tần số 500 lần giây, nghĩa 3000 lần phút Đặt quang trở gần đèn, kim lên, chỉnh biến trở K để lấy vạch ghi 3000 vòng/ phút Giả sử lấy ba ô, đặt quang trở để hứng ánh sáng phát từ đèn huỳnh quang, kim ô, số lần chớp tăng gấp đôi toàn kỳ Với mạch này, máy đo tuyến tính, dó việc ghi số bảng chia đơn giản Khi quạt cánh quang trở cần đặt sau quạt, ánh sáng dùng nguồn sáng mặt trời (có tần số 0), độ đọc đợc chia 3, tốc độ quay quạt Máy đo quang thông Khi muốn đo ánh sáng, thờng dùng quang trở hay pin quang điện điện kế từ điện Xác định cờng độ sáng hay quang thông cần ngành nhiếp ảnh, thiết kế công trình, thiết kế hệ thống chiếu sáng Sau mạch điện để đo cờng độ ánh sáng Hình 3.8.a Hình 3.8.b Nguyên lý làm việc mạch : T3,T4 lập thành mạch cầu Các điện trở K , chiết áp K , 560 cần chia vôn lấy điện cấp cho cực Bazơ T Các điện trở K , K lấy điện áp cho điện kế Điện trở K hạn chế dòng qua điện kế T2 ghép phức hợp với T3 để tăng độ nhạy 49 T1 tranzito không số mài bỏ phần nắp che (Hình 3.8a) Khi ánh sáng chiếu vào, dòng ICE thay đổi, điều làm kim lệch Chiết áp K dùng để chỉnh vị trí chuẩn kim Máy đo độ ẩm Độ ẩm tham số quan trọng đời sống Độ ẩm cao, trời lại nóng làm ngời cảm thấy khó chịu Trong bảo quản lơng thực, độ ẩm cao dễ làm h thực phẩm, ủ trồng nấm khống chế đợc độ ẩm bảo đảm đợc số thu hoạch cao Do đo đợc độ ẩm cần thiết Sau mạch điện đo độ ẩm điện tử (Hình 3.9) Nguyên lí làm việc mạch : T1, T2 (không số) hai tranzito dao động đa hài tạo tín hiệu vuông Do đó, cực hai đo đổi chiều, khử đợc tác dụng điện phân DC ăn mòn cực Hình 3.9 47 K ữ 47 K tụ 001-.001 liên hệ đến thời mạch 1,2 K , 1,2 K điện trở RC lấy tín hiệu D1 ữ D4 (lấy loại 1N914 hay tơng đơng) làm nắn dòng Biến trở 100 K điều chỉnh dòng qua điện kế, điện trở 220 LED làm mạch thị 50 Máy đo nhiệt độ Nhiệt độ tham số quan trọng đời sống, nhiệt độ tồn nơi, việc xác định đợc nhiệt độ sau khống chế đợc nhiệt độ cần thiết đời sống hàng ngày Sau mạch đo nhiệt độ điện trở, tranzito P-N-P (Ge) T không số Hình 3.10 Nguyên lí làm việc mạch : T2, T3 hai tranzito tạo thành mạch khuếch đại cầu Các điện trở 4,7 K , chiết áp 10 K , K dùng để lấy phần điện áp cấp cho cực Bazơ T3 Điện trở 1,5 K , 1,5 K lấy dòng cho T2,T3 Điốt DZ ghi áp 6,8 V Và LED ghi áp V làm đèn thị Điện trở 100 hạn dòng qua LED DZ T1: Tranzito khuếch đại tăng độ nhạy TR làm đo cảm nhiệt Nó tranzito loại Germani P-N-P (dùng C- B phân cực nghịch để lấy dòng rò) 150 K hợp với TR để lập mạch lấy áp biến đổi theo nhiệt dộ Cách lấy chuẩn : Khi ráp xong: đặt đo TR vào vùng có nhiệt độ xác định Chỉnh chiết áp 10 K để lấy vị trí không kim Chỉnh biến trở K để lấy độ nhạy bảng chia tranzito dùng loại không số 51 chơng IV lắp ráp mạch khuếch đại Visai Trong phần thực hành, lắp mạch khuếch đại visai thờng đợc sử dụng dụng cụ đo điện tử Từ chứng minh rằng: dụng cụ đo có sử dụng mạch khuếch đại (đặc biệt mạch khuếch đại visai) độ nhạy thiết bị tăng lên nhiều a Sơ đồ nguyên lý : Hình 4.1 Trong : R1 = R6 = 1M R2 = R5 = 10K R3 chiết áp 10 K R4 = 1K Các tranzito T1 T2 điện trở R2, R5, R4 tạo thành khuếch đại visai, R3 dùng để điều chỉnh không ban đầu Khi hai bazơ T1 T2 mức không, độ sụt áp điện trở R4 là: U R = U BE ( U EE ) 52 Dòng điện qua R4 : I E1 + I E2 = U R4 R4 Các dòng Emitơ I E1 I E2 E = 0, I C I E I C1 = I C I E1 + I E 2 R3 ) Độ sụt áp điện trở R11 ( R11 = R + U R11 = I C1 R11 Độ sụt áp điện trở R 22 ( R 22 = R + R3 ) U R 22 = I C R 22 Điện áp colectơ tranzito : U C1 = U CC I C1 R11 U C = U CC I C R 22 Điện áp rời thị : U = U C1 - U C Khi E = (cha có tín hiệu vào) : I C1 = I C Và U C1 = U C Do : U = Khi E (có tín hiệu vào) : Dòng điện qua T1 tăng, dòng qua T2 giảm đi: I C1 tăng làm cho I C1 R11 tăng làm cho U C1 giảm Tơng tự I C giảm làm cho U C tăng Do U tỉ lệ với điện áp vào E 53 b Các linh kiện điện tử mạch : Các linh kiện mạch khuếch đại visai : - Hai tranzito n p n - Một chiết áp 10 k - Hai điện trở M - Hai điện trở 10 k - Một điện trở k Để tạo dòng điện chiều, có UCC = V, ta sử dụng mạch sau: Hình 4.2 Các linh kiện sử dụng mạch hình 4.2: - Một biến áp ba chân dây: điện áp vào 220 V, điện áp V - Bốn điốt D1 ữ D4 - Hai tụ C = 1000 àF c Kết lắp ráp : Sau lắp ráp vôn kế khuếch đại visai, tiến hành chứng minh việc sử dụng mạch khuếch đại visai dụng cụ đo làm độ nhạy dụng cụ đo tăng lên Tiến hành đo nguồn có điện áp nhỏ (mV) : 54 - Trớc tiên ta sử dụng đồng hồ vạn để đo nguồn điện 0,1 mV Quan sát thay đổi kim điện kế, nhận thấy kim điện kế nhích lên 1/4 vạch - Sau sử dụng Vôn kế khuếch đại visai, đo nguồn 0,1 mV Quan sát thay đổi kim điện kế, nhận thấy kim lên đợc 1/3 thang đo (tơng ứng với 15 vạch) Nh vậy, sử dụng mạch khuếch đại visai độ nhạy dụng cụ đo tănh 15 lên : = 60 lần - Nhân xét : Từ kết thí nghiệm, ta khẳng định : Vôn kế sử dụng mạch khuếch đại visai có độ nhạy cao nhiều so với vôn kế thông thờng Chính vậy, cần thiết xác định điện áp có giá trị nhỏ cần độ xác cao dụng cụ đo thờng sử dụng mạch khuếch đại visai 55 Kết luận Qua nghiên cứu đề tài nhận thấy vấn đề hay bổ ích Đặc biệt việc lắp ráp vôn kế khuếch đại visai dụng cụ đợc sử dụng rộng rãi kỹ thuật Từ phần thực hành, giúp khẳng định lần vai trò quan trọng mạch khuếch đại dụng cụ đo lờng; làm cho độ xác, tin cậy dụng cụ tăng lên nhiều Đó yêu cầu đặt dụng cụ đo Mục đích thí nghiệm chủ yếu để minh chứng tính u việt mạch khuếch đại visai dụng cụ đo (trong có vôn kế khuếch đại visai) Ngoài ra, lắp ráp thành vôn kế đo có độ xác cao, song thời gian có hạn cha hoàn thiện đợc dụng cụ đo này, mong thầy cô giáo bạn quan tâm tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện Mặc dù có nhiều cố gắng nghiên cứu song đề tài không tránh khỏi thiếu sót , mong thầy cô giáo bạn sinh viên quan tâm góp ý để đề tài đợc hoàn thiện Cuối em xin cảm ơn thầy, cô giáo tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành khoá luận Đặc biệt em xin cảm ơn thầy Dơng Kháng tận tình hớng dẫn, giúp đỡ em giai đoạn khoá luận Xin cảm ơn thầy giúp đỡ để em hoàn thành tốt khoá luận Em xin chân thành cảm ơn thầy Vinh, tháng năm 2006 Sinh viên : Nguyễn Thị Thanh Hoà 56 Tài liệu tham khảo Kĩ thuật điện - Đặng Văn Đào Kĩ thuật điện tử - Đỗ Xuân Thụ Kĩ thuật mạch điện tử - Phạm Minh Hà Vô tuyến điện tử - Nguyễn Thúc Huy Linh kiện điện tử ứng dụng - Nguyễn Viết Nguyên Kĩ thuật đo lờng đại lợng vật lý - T1, T2 - Nxb Giáo dục Đo lờng đại lợng điên không điện - Nguyễn Văn Hoà Mạch điện ứng dụng - Nguyễn Đức ánh 57 [...]... Cơ cấu đo điện động chịu ảnh hởng của từ trờng ngoài 7 Độ nhạy thấp 18 Chơng II Linh kiện bán dẫn và các mạch khuếch đại A Các linh kiện bán dẫn 2.1 Điốt bán dẫn 2.1.1 Chuyển tiếp p-n (Tiếp xúc bán dẫn p và tiếp xúc bán dẫn n) Khi ta cho hai thỏi bán dẫn p và n tiếp xúc với nhau Do nồng độ điện tử trong bán dẫn n rất lớn so với nồng độ điện tử trong bán dẫn P(nP) Còn nồng độ lỗ trống trong bán dẫn P(pP)... lỗ trống trong bán dẫn N(pN) Vì vậy lân cận mặt tiếp xúc, hạt dẫn đa số Hình 2.1 của chất này đợc chuyển sang chất kia: lỗ trống từ P sang N, điện tử từ N sang P Khi di chuyển qua mặt tiếp xúc, chúng sẽ để lại các ion dơng (+) của dono và ion âm(-) của axepto Do sự khuếch tán các hạt dẫn đa số, mà ở lân cận mặt tiếp xúc mất sự trung hoà về điện tích Phía bán dẫn N đợc tích điện dơng còn bán dẫn P đợc... trên nguyên lí hiệu ứng trờng Dòng điện trong FET chỉ do một loại hạt dẫn tạo ra Xét tranzito trờng có cực cửa tiếp giáp (JFET) a Cấu tạo: Hình 2.19 : a) Cấu tạo FET và cách phân cực bằng trờng ngoài b) Kí hiệu quy ớc với FET với hai loại kênh dẫn N và kênh dẫn P Ta xét cấu trúc của JFET kênh dẫn N Trên đế bán dẫn Si n , ngời ta tạo ra xung quanh nó một lớp bán dẫn loại p , có nồng độ tạp chất cao hơn... I c còn có dòng các hạt dẫn thiếu số của bản thân tiếp giáp Colectơ: I co Nó chính là dòng điện Colectơ khi ta để hở mạch E Trị số của dòng này thay đổi rất lớn theo nhiệt độ Khi nhiệt độ tăng thì I co tăng và ngợc lại Và nó chính là nguyên nhân gây mất ổn định trong các mạch sử dụng Tranzito Dòng điện chạy trong dây dẫn đối với cực Emitơ : I E = I b + I c Dòng điện chạy trong dây dẫn đối với cực... làm việc ở chế độ khuếch đại Và dòng ID dợc điều khiển do điện áp UGS + Vùng ngoài điểm B : Vùng đánh thủng Vì khi này UDS có giá trị khá lớn, vì vậy điện áp ngợc đặt lên tiếp giáp P-N khá lớn, và hiện tợng đánh thủng xẩy ra sớm tại vùng gần cực D Đặc tuyến truyền đạt : xuất phát từ điện áp UGS0 (điện áp khoá) B Các mạch khuếch đại 2.4 Mạch khuếch đại điện trở (ghép RC) Mạch khuếch đại điện trở điện... biến áp là : - Đặc tuyến tần số nói chung là xấu so với tầng khuếch đại mắc RC - Kích thớc, trọng lợng lớn, kết cấu phức tạp và giá thành cao hơn so với các tầng khuếch đại khác 2.6 Mạch khuếch đại biến thiên chậm Tín hiệu biến thiên chậm hay còn gọi là tín hiệu một chiều, là tín hiệu có tần số gần bằng không Yêu cầu cơ bản của bộ khuếch đại 1 chiều : khi điện áp vào bằng không, thì điện áp ra bằng... không, thì điện áp ra bằng không Khi điện áp vào biến thiên một lợng U v thì điện áp ra cũng phải biến thiên một lợng U r = KU v , với K là hệ số khuếch đại của mạch Việc ghép nguồn tín hiệu với bộ khuếch đại giữa các tầng khuếch đại với nhau và bộ khuếch đại với tải ta không thể dùng tụ hoặc biến áp, mà bắt buộc phải ghép trực tiếp Nếu điện áp vào không thay đổi : U v = 0 , mà đầu ra điện áp vẫn biến... ứng giữa các miền điện tích trái dấu hình thành một hiệu điện thế gọi là hiệu điện thế tiếp xúc: U tx ( hàng rào thế) Điện trờng tiếp xúc chống lại sự di chuyển của hạt dẫn đa số Vì vậy nếu sự khuếch tán của các hạt dẫn đa số càng mạnh, thì miền điện tích âm - dơng ở gần mặt tiếp xúc mở rộng ra, cờng độ điện trờng tiếp xúc tăng, dòng dịch chuyển các hạt dẫn đa số giảm, còn dòng dịch chuyển các hạt thiểu... tiếp giáp P-N: cực dơng nối với P, cực âm nối với N Khi này các hạt dẫn đa số dới tác dụng của điện trờng ngoài sẽ chuyển động về phía mặt tiếp xúc, làm cho miền điện tích không gian giảm, và hàng rào thế lúc này là Utx- U2, nhỏ hơn Utx Dòng khuếch tán các hạt dẫn thiểu số giảm, và bằng J 0 khi U=0, và bằng 0 khi Utx=U2, còn dòng các hạt dẫn thì tăng rất nhanh: eU 2 ) KT Vì vậy mật độ dòng tổng hợp... khi đó hệ số khuếch đại K = Ur giảm Uv Hình 2.24 Hình 2.25 33 c.) ở vùng tần số cao, có thể bỏ qua CB nhng bắt đầu có ảnh hởng của điện dung CO Khi này sơ đồ tơng đơng của mạch nh hình 2.25 Tần số càng cao, X CO càng giảm, khi đó điện áp ra càng giảm hệ số khuếch đại K giảm 2.5 Mạch khuếch đại ghép biến áp Để phối hợp trở kháng giữa các tầng KĐ thì ta có thể dùng phơng pháp ghép biến áp Trong sơ đồ ... nghiên cứu Làm để dụng cụ đo đạt độ xác cao Chính chọn đề tài nghiên cứu : Khuếch đại bán dẫn dụng cụ đo lờng Khuếch đại bán dẫn ứng dụng quan trọng dụng cụ bán dẫn Nhờ mạch khuếch đại này, tín hiệu... khuếch đại Chơng III : Giới thiệu chung hệ thống đo lờng điện tử số công cụ đo lờng sử dụng mạch khuếch đại Chơng IV : Chọn lắp ráp dụng cụ đo lờng sử dụng mạch khuếch đại : Vôn kế khuếch đại visai... kiện bán dẫn mạch khuếch đại 18 A Các linh kiện bán dẫn 18 2.1 Điốt bán dẫn 18 2.1.1 Chuyển tiếp p n 18 2.1.2 Đặc điểm cấu tạo điốt bán dẫn 20 2.1.3 Đặc tuyến Vôn Ampe điốt chỉnh lu bán dẫn