Hướng dẫn thí nghiệm cấu kiện điện tử

Bắt đầu từ vị trí OFF theo chiều kim đồng hồ lần lượt là các thang đo sau đây: điện áp xoay chiều, điện trở - hFE hệ số khuếch đại dòng... Kết quả đo một đại lượng bất kỳ trừ trường hợp

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

BỘ MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ – KHOA VÔ TUYẾN ĐIỆN TỬ

DƯƠNG QUANG MẠNH

HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM

CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ

(Dùng cho hệ đào tạo cao đẳng, đại học và văn bằng 2)

HÀ NỘI – 2015

3

MỤC LỤC

Trang

Mục lục 3

Lời nói đầu 7

BÀI 1: GIỚI THIỆU DỤNG CỤ ĐO VÀ LINH KIỆN 9

PHẦN 1: HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM 9

1.1 GIỚI THIỆU CÁC DỤNG CỤ ĐO CƠ BẢN 9

1.1.1 Đồng hồ kim vạn năng 9

a Mục đích, công dụng 9

b Mô tả chức năng 9

c Quy tắc sử dụng 10

d Quy tắc an toàn 14

1.1.2 Đồng hồ số vạn năng 14

a Mục đích, công dụng 14

b Mô tả chức năng 14

c Quy tắc sử dụng 15

d Quy tắc an toàn 17

1.1.3 Máy phát xung 18

a Mục đích, công dụng 18

b Mô tả chức năng 18

c Quy tắc sử dụng 19

1.1.4 Máy hiện sóng Oscilloscope 19

a Mục đích, công dụng 19

b Mô tả chức năng 19

c Quy tắc sử dụng 20

d Quy tắc an toàn 22

1.2 NHẬN BIẾT CÁC LINH KIỆN CƠ BẢN 22

1.2.1 Điện trở 23

a Giới thiệu cơ bản 23

b Cách đọc thông số 23

c Cách đo điện trở 23

1.2.2 Tụ điện 26

a Giới thiệu cơ bản 26

b Cách đọc thông số 26

c Cách đo kiểm tra tụ 26

1.2.3 Diode 27

a Giới thiệu cơ bản 27

b Quy tắc đo xác định cực diode 27

1.2.4 Transistor 28

4

a Giới thiệu cơ bản 28

b Cách đọc thông số 30

c Cách đo transistor 30

PHẦN 2: NỘI DUNG THÍ NGHIỆM 36

PHẦN 3: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM 37

BÀI 2: KHẢO SÁT DIODE 39

PHẦN 1: HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM 39

2.1 PANEL KHẢO SÁT THÍ NGHIỆM 39

2.2 KHẢO SÁT ĐẶC TUYẾN V-A THUẬN CỦA DIODE 40

2.2.1 Sơ đồ mạch nguyên lý 40

2.2.2 Quy trình thí nghiệm 40

2.3 KHẢO SÁT ĐẶC TUYẾN V-A NGƯỢC CỦA DIODE 42

2.3.1 Sơ đồ mạch nguyên lý 42

2.3.2 Quy trình thí nghiệm 43

2.4 KHẢO SÁT MẠCH DIODE CHỈNH LƯU NỬA CHU KỲ 45

2.4.1 Sơ đồ mạch nguyên lý 45

2.4.2 Quy trình thí nghiệm 45

2.5 KHẢO SÁT MẠCH DIODE CHỈNH LƯU CẢ CHU KỲ 53

2.5.1 Sơ đồ mạch nguyên lý 53

2.5.2 Quy trình thí nghiệm 53

PHẦN 2: NỘI DUNG THÍ NGHIỆM 61

PHẦN 3: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM 62

BÀI 3: KHẢO SÁT TRANSISTOR LƯỠNG CỰC BJT 63

PHẦN 1: HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM 63

3.1 PANEL KHẢO SÁT THÍ NGHIỆM 63

3.2 KHẢO SÁT ĐẶC TUYẾN BJT THEO CÁCH MẮC E CHUNG 64

3.2.1 Khảo sát đặc tuyến đầu vào I B = f(U BE ) khi U CE = const 64

3.2.2 Khảo sát đặc tuyến đầu ra I C = f(U C ) khi I B = const 70

3.3 KHẢO SÁT ĐẶC TUYẾN BJT THEO CÁCH MẮC B CHUNG 73

3.3.1 Khảo sát đặc tuyến đầu vào I E = f(U EB ) khi U CB = const 74

3.3.2 Khảo sát đặc tuyến đầu ra I C = f(U CB ) khi I E = const 78

3.4 KHẢO SÁT MẠCH KHUẾCH ĐẠI MẮC E CHUNG 82

3.4.1 Mạch khuếch đại E chung định thiên theo phương pháp nguồn cố định 82

3.4.2 Mạch khuếch đại E chung định thiên theo phương pháp phân áp 88

PHẦN 2: NỘI DUNG THÍ NGHIỆM 90

PHẦN 3: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM 91

BÀI 4: KHẢO SÁT TRANSISTOR TRƯỜNG 93

PHẦN 1: HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM 93

5

4.1 PANEL KHẢO SÁT THÍ NGHIỆM 93

4.2 KHẢO SÁT ĐẶC TUYẾN V-A CỦA JFET 93

4.2.1 Khảo sát đặc tuyến đầu vào I D = f(U GS ) khi U DS = const 94

4.2.2 Khảo sát đặc tuyến đầu ra I D = f(U DS ) khi U GS = const 99

4.3 KHẢO SÁT MẠCH KHUẾCH ĐẠI JFET 102

PHẦN 2: NỘI DUNG THÍ NGHIỆM 108

PHẦN 3: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM 109

PHỤ LỤC 111

A1015 pnp Bipolar Junction Transistor Datasheet 111

C1815 npn Bipolar Junction Transistor Datasheet 114

K30A JFET Datasheet 116

TÀI LIỆU THAM KHẢO 117

7

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây lĩnh vực điện tử đã có những bước phát triển vượt bậc với sự đa dạng phong phú cả về chủng loại và số lượng linh kiện Để hiểu tường tận về điện tử, trước hết học viên không chỉ cần nắm vững kiến thức

lý thuyết mà còn phải trang bị thêm các kiến thức thực hành về vật liệu và linh kiện điện tử, những yếu tố cấu thành nên một mạch điện tử bất kỳ Đây là những kiến thức căn bản không thể thiếu được đối với một người kỹ sư điện tử

Nắm bắt được yêu cầu đó, bên cạnh giáo trình về vật liệu và linh kiện điện

tử, nhóm môn học Cấu kiện điện tử của Bộ môn Kỹ thuật Vi xử lý, Khoa Vô tuyến Điện tử đã nghiên cứu, chế tạo các bộ dụng cụ thí nghiệm phục vụ cho việc khảo sát, tìm hiểu các linh kiện điện tử cơ bản, nhằm mục đích minh họa trực quan và bổ trợ tốt hơn cho quá trình nghiên cứu lý thuyết môn học

Cuốn tài liệu hướng dẫn thí nghiệm môn học Cấu kiện điện tử này được biên soạn theo hướng tập trung vào hướng dẫn cụ thể, chi tiết từng bước làm thí nghiệm của từng mục thí nghiệm trong mỗi bài thí nghiệm, đi kèm theo đó là các hình ảnh thực mô tả lại chính các bước làm đó Các kết quả làm thí nghiệm mẫu

đã được nhóm môn học kiểm chứng và lưu trữ, có vai trò định hướng cho học viên trong quá trình tự tiến hành làm thí nghiệm

Về nội dung, tài liệu hướng dẫn thí nghiệm môn học Cấu kiện điện tử bao gồm bốn bài thí nghiệm: Bài 1 giới thiệu các dụng cụ đo cơ bản và nhận biết linh kiện, bài 2 hướng dẫn khảo sát diode bán dẫn, bài 3 hướng dẫn khảo sát transistor lưỡng hạt BJT và bài 4 hướng dẫn khảo sát transistor trường FET

Về cấu trúc, mỗi bài thí nghiệm chia làm ba phần: phần 1 hướng dẫn chi tiết cách thức tiến hành các bước thí nghiệm, phần 2 đưa ra các nội dung thí nghiệm học viên phải tự làm, phần 3 là các mẫu bảng biểu để học viên nhập kết quả làm thí nghiệm cũng như trình bày báo cáo thí nghiệm

Cuối cùng, nhóm môn học xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Hải Dương, chủ nhiệm Bộ môn, đã có ý kiến chỉ đạo và đóng góp quý báu về chuyên môn; cô Đoàn Thị Xuân, nhân viên Phòng thí nghiệm Bộ môn, đã hỗ trợ rất nhiều trong quá trình làm thí nghiệm mẫu

Chúng tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp để tài liệu được hoàn thiện hơn nữa Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về cho tác giả theo địa chỉ email:

dqmanhvn@gmail.com, hoặc Bộ môn Kỹ thuật Vi xử lý, Khoa Vô tuyến Điện tử, Học viện Kỹ thuật Quân sự, 236 Hoàng Quốc Việt - Hà Nội

Đồng hồ kim vạn năng là thiết bị đo lường điện tử cơ bản hiển thị kết quả

đo dưới dạng kim chỉ thị Đồng hồ kim vạn năng có các chức năng chính bao gồm: đo điện trở, đo điện áp một chiều và xoay chiều, đo dòng điện Ngoài ra nó cũng có thể đo được hệ số khuếch đại dòng một chiều hFE của transistor, dòng điện rò ICE0, dòng điện và điện áp thấp (LI, LV), đo suy hao

b Mô tả chức năng

Hình 1-1 Mặt trước của đồng hồ kim vạn năng

Các bộ phận của đồng hồ:

- Bộ phận thang đo: bao gồm núm chuyển mạch và các thang đo được sắp

xếp theo hình vòng tròn Bắt đầu từ vị trí OFF theo chiều kim đồng hồ lần lượt là các thang đo sau đây: điện áp xoay chiều, điện trở - hFE (hệ số khuếch đại dòng

10

một chiều β của transistor), dòng điện một chiều, điện áp một chiều Góc trên bên

phải ngoài cùng của phần thang đo có một núm xoay hình bánh răng chính là núm chiết áp dùng để cân chỉnh 0 sau mỗi lần đo giá trị điện trở Để đo điện trở chính xác, trước mỗi lần đo phải chập que đo đưa kim đồng hồ trở về vạch 0

- Bộ phận hiển thị kết quả đo: bao gồm các vạch đo và kim chỉ thị Vạch đo được sắp xếp thành các vòng cung đồng tâm có màu sắc khác nhau để phân biệt vạch đo, trên mỗi vòng cung có ghi các trị số và thứ nguyên của đại lượng đo Dưới đây là bảng liệt kê tên gọi các vạch đo trên hình 1-1 cùng với giá trị cực đại tương ứng của mỗi vạch đo

Bảng 1-1

Các vạch đo của đồng hồ kim vạn năng

Ký hiệu Vạch đo Giá trị cực đại

của vạch đo Ghi chú

- Trình tự đo khi sử dụng đồng hồ kim vạn năng như sau:

+ Trước khi đo cắm các que đo vào hai lỗ phía dưới của mặt trước đồng hồ Que đen (que âm) cắm vào lỗ có ghi N nằm ở bên trái, que đỏ (que dương) cắm vào lỗ có ghi P nằm ở bên phải

+ Vặn núm chuyển mạch về thang đo tương ứng với đại lượng cần đo

11

+ Cắm hai đầu que còn lại vào hai điểm cần đo sao cho cực tính của que đo

và điểm đo phải trùng khớp với nhau

+ Xác định vạch đo trên mặt hiển thị của đồng hồ tương ứng với thang đo được chọn Trên mỗi vạch đo đều có ghi giá trị cực đại của thang đo Kết quả đo một đại lượng bất kỳ (trừ trường hợp đo giá trị điện trở) được xác định bằng giá trị chỉ thị của kim đồng hồ trên vạch đo của thang đo tương ứng Trong trường hợp đo điện trở, giá trị kết quả đo được tính bằng giá trị kim chỉ thị trên vạch đo nhân với hệ số của thang đo

Chú ý: Đồng hồ kim vạn năng sử dụng 2 nguồn điện một chiều: nguồn 9V

(1 pin vuông, chỉ sử dụng khi đo thang điện trở X10K) và nguồn 3V (2 pin tiểu 1,5V mắc nối tiếp) (xem hình 1-2) Nguồn một chiều 9V thường chỉ được sử dụng khi có nhu cầu, trong điều kiện bình thường pin 9V được tháo ra khỏi đồng

hồ, vì vậy trên hình ảnh chỉ thấy được 2 cục pin tiểu 1,5V Nguồn một chiều 3V được sử dụng làm nguồn nuôi khi đo điện trở Lưu ý rằng cực (+) của nguồn 3V nối với que đen, cực (-) của nguồn 3V nối với que đỏ, điều này rất quan trọng khi

đo xác định cực của diode

Hình 1-2 Mặt trước và mặt sau của đồng hồ kim vạn năng

Vị trí lắp pin 9V

Que

đen Que đỏ

12

- Trình tự đo điện áp xoay chiều bằng đồng hồ kim (xem hình 1-3)

1: Vặn núm chuyển mạch về thang đo 250 (ACV)

2: Cắm hai que đo vào ổ điện 220V xoay chiều

3: Quan sát vạch đo 250 (ACV)

4: Đọc giá trị kim chỉ thị trên vạch đo 250 (ACV) (xấp xỉ 225V)

Hình 1-3 Đo điện áp xoay chiều bằng đồng hồ kim

- Trình tự đo điện áp một chiều bằng đồng hồ kim (đo điện áp nguồn cấp một chiều của hộp panel thí nghiệm, xem hình 1-4)

1: Đưa núm chuyển mạch về thang đo 50 (DCV)

2: Cắm hai que đo vào lỗ 12V trên thiết bị thí nghiệm theo đúng cực 3: Quan sát vạch đo 50 (DCV)

4: Đọc giá trị kim chỉ thị trên vạch đo 50 (DCV) (xấp xỉ 12V)

- Trình tự đo dòng điện một chiều bằng đồng hồ kim (đo dòng điện chạy qua diode trên panel khảo sát diode, xem hình 1-5)

1: Đưa núm chuyển mạch về thang đo 250 (DCmA)

2: Cắm hai que đo vào lỗ cắm Ampe kế trên mạch theo đúng cực 3: Quan sát vạch đo 250 (DCmA)

4: Đọc giá trị kim chỉ thị trên vạch đo 250 (DCmA) (xấp xỉ 40 mA)

13

Hình 1-4 Đo điện áp một chiều bằng đồng hồ kim

Hình 1-5 Đo dòng điện một chiều bằng đồng hồ kim

14

d Quy tắc an toàn

- Trước và sau khi đo phải đưa núm chuyển mạch về vị trí OFF

- Tuyệt đối không vặn đồng hồ về thang đo dòng điện hay điện trở khi đo điện áp xoay chiều, nếu không đồng hồ sẽ hỏng ngay tức khắc

- Cắm que đo vào lỗ phải tuân thủ đúng cực tính

- Khi đo chọn các thang đo lớn trước để tránh cho giá trị đo vượt quá thang

đo Nếu kim chỉ thị giá trị quá nhỏ thì lần lượt chuyển về các thang đo nhỏ hơn

để dễ quan sát và kết quả đo được chính xác hơn

15

mạch và các thang đo dùng để lựa chọn đại lượng cần đo, các lỗ cắm dùng để cắm các que đo (từ trái sang phải là lỗ cắm que đo dòng điện một chiều thang đo 10A, các lỗ cắm que âm và que dương

- Theo chiều kim đồng hồ bắt đầu từ vị trí OFF của núm chuyển mạch là các thang đo lần lượt như sau: thang đo điện áp xoay chiều, thang đo dòng điện một chiều, thang đo hệ số khuếch đại dòng một chiều hFE của transistor, thang

đo điện trở, thang đo điện áp một chiều Chú ý rằng khi đo điện trở nên dùng đồng hồ cơ vì kết quả chính xác hơn

- Phía bên dưới của đồng hồ có các lỗ nhỏ dùng để cắm dây, trong đó lỗ ở chính giữa dùng để cắm dây âm (dây đất, màu đen) và lỗ ở bên tay phải dùng để cắm dây dương (màu đỏ) Lỗ bên trái dùng để đo dòng một chiều có giá trị lớn cỡ 10A, thường ít sử dụng đến

c Quy tắc sử dụng

- Trình tự đo khi sử dụng đồng hồ số vạn năng như sau:

+ Trước khi đo cắm que đen (que âm) vào lỗ COM ở chính giữa, que đỏ (que dương) vào lỗ bên phải

+ Đưa núm chuyển mạch về thang đo tương ứng với đại lượng cần đo + Cắm hai đầu que còn lại vào hai điểm cần đo sao cho đúng cực

+ Lấy giá trị kết quả đo trên màn hiển thị của đồng hồ

- Thông thường với các mạch điện thí nghiệm cần khảo sát, khi đo điện áp một chiều ta nên chọn thang đo 20V, còn khi đo dòng điện một chiều nên chọn thang đo 20 mA

- Trình tự đo điện áp xoay chiều bằng đồng hồ số (đo điện áp nguồn xoay chiều 220V, hình 1-7)

1: Vặn núm chuyển mạch về thang đo 600V~

2: Cắm hai đầu que đo vào ổ điện xoay chiều 220V

3: Đọc giá trị điện áp xoay chiều đo được trên màn hiển thị của đồng

hồ (giá trị điện áp xoay chiều đo được là 225V)

- Trình tự đo điện áp một chiều bằng đồng hồ số (xem hình 1-8)

1: Vặn núm chuyển mạch về thang đo 20V−

2: Cắm hai đầu que đo vào nguồn một chiều 12V nằm ở góc trên bên phải của thiết bị thí nghiệm tổng hợp

3: Đọc giá trị điện áp một chiều trên màn hiển thị của đồng hồ (giá trị điện áp một chiều đo được là 12,31V)

16

Hình 1-7 Đo điện áp xoay chiều bằng đồng hồ số

Hình 1-8 Đo điện áp một chiều bằng đồng hồ số

1: Vặn núm chuyển mạch về thang đo 200mA−

2: Cắm que đo vào các lỗ mắc Ampe kế trên panel thí nghiệm

3: Đọc giá trị dòng điện một chiều trên màn hiển thị của đồng hồ (giá trị hiển thị bằng 42,5 mA)

Hình 1-9 Đo dòng điện một chiều bằng đồng hồ số

d Quy tắc an toàn

- Trước và sau khi đo phải đưa núm chuyển mạch về vị trí OFF

- Tuyệt đối không vặn đồng hồ về thang đo dòng điện hay điện trở khi đo điện áp xoay chiều, nếu không đồng hồ sẽ hỏng ngay tức khắc

- Cắm que đo vào lỗ theo đúng cực: que đen vào cực (-), que đỏ vào cực (+)

b Mô tả chức năng

Máy phát xung FG-7002C có khả năng phát ra các tín hiệu trong dải tần số

từ 1 Hz đến 1 MHz với các dạng xung hình sin, hình tam giác, hình vuông, xung răng cưa; ngoài ra nó cũng có thể đếm tần số bên ngoài và hiển thị tần số với 6

chữ số đếm

Hình 1-10 Máy phát xung FG-7002C của hãng EZ Digital

- Trên mặt máy phát xung có khá nhiều nút chọn và núm điều chỉnh, dưới đây chỉ giới thiệu các nút chức năng cơ bản của máy

1: Nút công tắc nguồn

2÷8: Các nút chọn dải tần số từ 1 Hz đến 1 MHz

9÷11: Các nút chọn dạng sóng sin, tam giác, vuông

12: Núm điều chỉnh biên độ tín hiệu

13: Nút suy giảm tín hiệu tại mức -20 dB

14: Đầu cắm dây đưa tín hiệu ra ngoài

19

c Quy tắc sử dụng

Cách sử dụng máy phát xung như sau

- Để xuất ra tín hiệu nhấn chọn tần số của tín hiệu bằng các nút từ 2 đến 8

và nhấn chọn dạng tín hiệu bằng các nút từ 9 đến 11

- Để điều chỉnh biên độ tín hiệu xuất ra phục vụ cho các mục đích khảo sát khác nhau sử dụng núm chiết áp 12

- Để làm suy giảm tín hiệu trong trường hợp cần thiết sử dụng nút 13

1.1.4 Máy hiện sóng Oscilloscope

a Mục đích, công dụng

Máy hiện sóng dùng để hiển thị dạng tín hiệu hoặc đo giá trị tín hiệu cần kiểm tra từ các mạch ngoài đưa vào

b Mô tả chức năng

Hình 1-11 Máy hiện sóng Analog Oscilloscope VOLTCRAFT 630-2

- Máy hiện sóng Analog Oscilloscope VOLTCRAFT 630-2 là loại máy hai tia (hai kênh - CH1 và CH2), có nghĩa là tại cùng một thời điểm máy có thể hiển thị tín hiệu từ hai kênh (hai nguồn, hai điểm trên mạch) khác nhau Trên mặt máy

20

có khá nhiều nút và ký hiệu, dưới đây chỉ giới thiệu các bộ phận chức năng hay

sử dụng nhất khi tiến hành khảo sát thí nghiệm, các chức năng đặc biệt sẽ được giới thiệu trong các bài thí nghiệm cụ thể

(1): Công tắc nguồn

(2): Lỗ cắm dây tín hiệu cho kênh CH1 và kênh CH2

(3): Chọn nguồn tín hiệu được hiển thị

(4): Chọn chế độ hiển thị tín hiệu

CH1: Chỉ hiển thị tín hiệu kênh 1

CH2: Chỉ hiển thị tín hiệu kênh 2

DUAL: Hiển thị tín hiệu cả hai kênh cùng lúc

ADD: Hiển thị tín hiệu của hai kênh dưới dạng tổng đại số 2 tín hiệu (5): Chọn loại tín hiệu tương ứng với tín hiệu của kênh

AC: chọn khi tín hiệu của kênh là xoay chiều

DC: chọn khi tín hiệu của kênh là một chiều

GND: chọn tín hiệu đất (bằng 0)

(6): Chọn thang chia độ điện áp tương ứng với mỗi ô hiển thị hàng dọc (7): Chọn thang chia độ thời gian tương ứng với mỗi ô hiển thị hàng ngang (8): Dịch chuyển toàn bộ hình ảnh hiển thị theo chiều dọc

(9): Dịch chuyển toàn bộ hình ảnh hiển thị theo chiều ngang

(10): Chọn chế độ quét hiển thị tín hiệu

(11): Điều chỉnh cường độ sáng của tín hiệu trên màn hiển thị

(12): Điều chỉnh tiêu cự (độ nét) của tín hiệu trên màn hiển thị

c Quy tắc sử dụng

- Để hiển thị tín hiệu lên màn hình máy hiện sóng, trước tiên dùng dây nối

đưa tín hiệu từ nguồn phát tới một trong hai đầu vào CH1 và CH2

- Tiếp theo điều chỉnh các thông số trên mặt máy theo trình tự như sau (xét

ví dụ đưa tín hiệu từ máy phát xung lên máy hiện sóng qua kênh 1 để quan sát) 1: Chọn nguồn tín hiệu Nguồn tín hiệu là của kênh 1, vì vậy gạt cần SOURCE về vị trí CH1

2: Chọn chế độ hiển thị tín hiệu Tín hiệu cần hiển thị đi vào kênh 1, vì vậy gạt cần MODE về vị trí CH1

3: Căn chỉnh điện thế đất Đưa cần gạt về vị trí GND, sẽ thấy xuất hiện một vệt sáng ngang, đó chính là mức điện thế 0 Vặn núm POSITION điều chỉnh lên xuống để điện thế đất trùng khớp với trục hoành trên màn hình máy hiện sóng

ra bề rộng tín hiệu quan sát thích hợp nhất

Từ thang thời gian đã chọn có thể tính tần số của tín hiệu theo biểu thức:

T = Thang thời gian x Chiều dài chu kỳ tính theo ô vuông

f = 1/T

Với tín hiệu quan sát trên hình 1-12, thang thời gian chọn là 5µs, độ dài chu

kỳ bằng 2 ô, chu kỳ T = 5∙10-6∙2 = 10-5s, hay tần số tín hiệu f = 1/T = 100 KHz

Hình 1-12 Hiển thị tín hiệu hình sin tần số 100 KHz lên máy hiện sóng

7: Điều chỉnh chiều cao hiển thị của tín hiệu quan sát Xoay núm

VOLTS/DIV để lựa chọn chiều cao tín hiệu thích hợp nhất

Từ thang điện áp đã chọn có thể tính biên độ điện áp của tín hiệu theo biểu thức sau:

22

Umax = Thang điện áp x Chiều cao biên độ tính theo ô vuông

8: Chỉnh cường độ sáng của tín hiệu bằng núm INTEN

9: Chỉnh độ nét của tín hiệu bằng núm FOCUS

d Quy tắc an toàn

- Khi điều chỉnh các núm chức năng của máy hiện sóng để thay đổi hình dạng hiển thị của tín hiệu không được để tín hiệu hiển thị dưới dạng các đốm sáng di chuyển theo phương ngang, có nghĩa là tín hiệu hoặc có thể đứng yên, hoặc có thể nhấp nháy, nhưng vị trí của tín hiệu trên màn hình phải là cố định Trường hợp tín hiệu nhấp nháy với tần suất nhanh cần điều chỉnh các núm vặn sao cho thu được hình ảnh tín hiệu trên màn hình máy hiện sóng ổn định hơn

1.2 NHẬN BIẾT CÁC LINH KIỆN CƠ BẢN

Khi tiến hành làm các bài thí nghiệm, học viên sẽ được cung cấp các khay đựng linh kiện, trong đó có tương đối đầy đủ các linh kiện cơ bản như điện trở, tụ điện, diode, transistor…Các linh kiện này phục vụ cho ba bài thí nghiệm đầu, riêng bài thí nghiệm thứ tư linh kiện được cất riêng

Hình 1-13 Khay đựng các linh kiện thí nghiệm

23

1.2.1 Điện trở

a Giới thiệu cơ bản

- Điện trở trên thực tế có rất nhiều loại: điện trở than, điện trở thanh, điện trở dán, nhiệt trở, quang trở, biến trở, điện trở công suất…

- Điện trở sử dụng để làm thí nghiệm chủ yếu là các điện trở than, có trị số điện trở được tính theo các vạch màu tuân theo quy luật nhất định

Hình 1-14 Các loại điện trở có trên thực tế

b Cách đọc thông số

- Trị số của điện trở có thể đọc trực tiếp trên thân điện trở thông qua các vạch màu và dựa vào quy luật màu Mỗi màu in trên thân điện trở có một trọng

số khác nhau, ngoài ra còn có vạch màu biểu thụ cho sai số giá trị điện trở

- Số lượng vạch màu trên điện trở than có thể là 4 vạch, 5 vạch hoặc 6 vạch, tuy nhiên vạch 1 bao giờ cũng là vạch gần chân điện trở nhất

- Hướng dẫn chi tiết cách đọc thông số điện trở được cho trên hình 1-15

Phân loại điện trở

24

+ X10K: thang đo với hệ số nhân bằng 10.000 lần giá trị kim đo chỉ thị Để

sử dụng được thang đo này đồng hồ phải được lắp pin 9V

+ X1K: thang đo với hệ số nhân bằng 1000 lần giá trị kim đo chỉ thị

+ X100: thang đo với hệ số nhân bằng 100 lần giá trị kim đo chỉ thị

+ X10: thang đo với hệ số nhân bằng 10 lần giá trị kim đo chỉ thị

+ X1: thang đo mà giá trị điện trở chính bằng giá trị kim đo chỉ thị

Hình 1-15 Quy luật màu xác định giá trị điện trở

- Quy trình đo điện trở bằng đồng hồ kim:

+ Bước 1: Kiểm tra pin Chập hai que vào nhau, nếu kim dịch chuyển chứng tỏ trong đồng hồ đã có nguồn một chiều 3V

+ Bước 2: Chọn thang đo Ohm phù hợp với khoảng giá trị điện trở cần đo + Bước 3: Cân chỉnh 0 cho thang đo Chập 2 que đo vào nhau, sau đó vặn chiết áp sao cho kim đồng hồ chỉ thị giá trị 0 trên thang đo lựa chọn ở bước 2 + Bước 4: Lấy giá trị điện trở bằng cách nhân giá trị kim đo chỉ thị trên thang đo với hệ số nhân của thang đo

25

Hình 1-16 Cân chỉnh 0 cho thang đo điện trở của đồng hồ kim vạn năng

Hình 1-17 Đo trị số điện trở bằng đồng hồ kim vạn năng

26

1.2.2 Tụ điện

a Giới thiệu cơ bản

- Tụ điện trên thực tế có nhiều loại, tùy vào vật liệu làm điện môi là giấy,

gốm, mica, giấy tẩm hóa chất mà có các loại như tụ giấy, tụ gốm, tụ mica, tụ hóa

- Tụ điện sử dụng trong các bài thí nghiệm chủ yếu là tụ hóa và tụ gốm, chúng có hình dạng thực tế như sau

- Tụ hóa: các thông số chính (điện dung, điện áp chịu đựng, khoảng nhiệt

độ cho phép…) được ghi ngay trên thân tụ Ngoài ra, trên thân tụ có một vạch màu khác với màu thân tụ có ghi dấu (-), đó chính là chỉ thị cực âm (chân âm) của tụ

- Tụ gốm: trên thân tụ không đánh dấu chân mà chỉ ghi loại tụ và giá trị điện dung Nếu có dãy ký hiệu 103 hoặc 104 thì có nghĩa điện dung của tụ có giá trị lần lượt bằng 10x103 pF và 10x104 pF Ghi nhớ: 1F = 106 µF = 109 nF = 1012

pF

c Cách đo kiểm tra tụ

- Bật đồng hồ kim về thang đo điện trở (nên chọn thang X1K hoặc X100 thì kết quả kiểm tra sẽ trực quan hơn)

- Kẹp 2 đầu que đo vào 2 chân tụ Nếu tụ còn tốt, kim đồng hồ sẽ lệch sang phải rồi nhanh chóng trở về vị trí ∞ như cũ Nếu muốn thực hiện lại phép đo cần phải đảo 2 đầu que đo do đặc tính phóng nạp của tụ

27

- Tụ bị kém phẩm chất trong các trường hợp sau đây

+ Kim lên lưng chừng và không về vị trí cũ: tụ bị rò

+ Kim lên mức 0 Ω và không trở về: tụ bị chập

- Quy tắc an toàn: Khi lắp tụ vào panel mạch thí nghiệm cần cắm sao cho

cực tính của chân tụ trùng hợp với cực tính của lỗ cắm

1.2.3 Diode

a Giới thiệu cơ bản

- Phân biệt theo chức năng có rất nhiều loại diode: diode chỉnh lưu, diode tách sóng, diode biến dung, diode ổn áp, diode phát quang, diode xung…

- Diode được dùng trong khảo sát thí nghiệm là loại diode vỏ thủy tinh có kích thước nhỏ (hay còn gọi là diode muỗi)

b Quy tắc đo xác định cực diode

- Bật đồng hồ cơ về thang đo X100 hoặc X10

- Tiến hành đo điện trở của diode Kẹp hai đầu que đo vào hai chân điện trở Lúc này diode sẽ được phân cực bằng nguồn một chiều 3V của pin trong đồng hồ (xem lại hình 1.2), lưu ý rằng que đen cấp điện áp (+), que đỏ cấp điện áp (-)

Hình 1-19 Điện trở diode đo được có giá trị nhỏ

28

Hình 1-20 Điện trở diode đo được có giá trị lớn khi tiến hành đảo chân

- Tiến hành đảo chân diode rồi tiếp tục đo điện trở lần nữa (xem hình 1.20)

Dễ dàng nhận thấy hai giá trị điện trở đo được tương đối chênh lệch nhau nhau, một giá trị điện trở nhỏ, một giá trị điện trở lớn

- Kết luận về các cực của diode dựa vào đặc tính phân cực:

+ Trường hợp giá trị điện trở nhỏ (hình 1.19) có nghĩa diode được phân cực thuận, chân nối với que đen là cực dương (cực Anode, bán dẫn p) còn chân nối với que đỏ là cực âm (cực Kathode, bán dẫn n)

+ Trường hợp giá trị điện trở lớn (hình 1.20) có nghĩa diode được phân cực ngược, chân nối với que đen là cực âm (cực Kathode, bán dẫn n) còn chân nối

với que đỏ là cực dương (cực Anode, bán dẫn p)

1.2.4 Transistor

a Giới thiệu cơ bản

- Transistor lưỡng hạt (BJT) gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau tạo thành hai lớp chuyển tiếp p-n Nếu ghép theo thứ tự pnp ta được transistor thuận, nếu ghép theo thứ tự npn ta được transistor ngược

- Hình ảnh thực tế các BJT trong phòng thí nghiệm như sau

29

Hình 1-21 Các transistor BJT sử dụng trong phòng thí nghiệm

- Xét về phương diện cấu tạo, BJT tương đương như hai diode mắc nối tiếp ngược chiều nhau

Hình 1-22 Sơ đồ cấu tạo tương đương của BJT

- Ba lớp bán dẫn của BJT được nối ra thành ba cực, lớp giữa gọi là cực gốc,

ký hiệu là B (Base) có bề dày rất nhỏ và nồng độ pha tạp thấp Hai lớp bán dẫn

30

bên ngoài được nối ra thành cực phát E (Emitter) và cực góp C (Collector) Hai cực E và C có cùng loại bán dẫn (n hoặc p) nhưng có kích thước và nồng độ pha tạp khác nhau nên không hoán vị cho nhau được

+ Transistor Mỹ: thường có ký hiệu bắt đầu bằng 2N, VD: 2N3055, 2N4073

+ Transistor Trung Quốc: bắt đầu bằng số 3, tiếp theo là hai chữ cái, VD: 3CP25, 3AP20 Chữ cái đầu cho biết loại bóng: A, B là bóng thuận; C, D là bóng ngược Chữ cái sau cho biết tần số làm việc ở dải âm tần hay cao tần

c Cách đo transistor

- Với các loại BJT công suất nhỏ thứ tự chân B và C tùy thuộc vào nước sản xuất, nhưng chân E luôn ở bên trái nếu ta để phần dẹt (in chữ) của BJT hướng chính diện mắt nhìn và chân quay xuống dưới như hình sau

Hình 1-23 Thứ tự chân thông thường của BJT xuất xứ Nhật Bản

+ Nếu là BJT do Nhật sản xuất: chân B bên phải, chân C ở giữa

+ Nếu là BJT do Trung Quốc sản xuất: chân C bên phải, chân B ở giữa

- Với một số BJT được sản xuất nhái thì không tuân theo thứ tự này, do vậy

để biết chính xác thứ tự các chân cần sử dụng phương pháp đo bằng đồng hồ kim vạn năng, tiến hành theo các bước sau đây

+ Bước 1: Bật đồng hồ cơ về thang X1K

31

+ Bước 2: Xác định chân B của transistor

Theo sơ đồ cấu tạo tương đương của BJT, giữa chân B và chân E tồn tại một diode có cực Anode đặt tại chân B, tương tự giữa chân B và chân C cũng tồn tại một diode khác có cực Anode đặt tại chân B Như vậy, nếu phân cực cho 2 diode này bằng cùng nguồn điện một chiều, trong đó cực tính của chân B giữ không đổi thì diode BE và diode BC sẽ cùng có kiểu phân cực Trong trường hợp phân cực thuận điện trở các diode BE và BC cùng có giá trị nhỏ, còn trong trường hợp phân cực ngược điện trở các diode BE và BC cùng có giá trị rất lớn Nắm được nguyên lý trên, tiến hành đo xác định chân B theo cách như sau

 Cố định một que đo bất kỳ vào một chân bất kỳ của transistor Nếu là que đen, có nghĩa ta cấp điện áp (+) cho chân được chọn, còn nếu là que đỏ có nghĩa là ta cấp điện áp (-) cho chân này (học viên xem lại hình 1.2)

Hình 1-24 Kẹp que đo vào chân bất kỳ để xác định chân B

 Lần lượt kẹp que đo còn lại vào hai chân kia để đo điện trở

32

Hình 1-25 Điện trở giữa chân cố định và chân ngoài cùng có giá trị nhỏ

Hình 1-26 Điện trở giữa chân cố định và chân ở giữa có giá trị nhỏ

33

Sẽ có các khả năng hai giá trị điện trở đo được cùng có giá trị nhỏ, cùng có giá trị lớn, hoặc một có giá trị lớn, một có giá trị nhỏ Nếu chân được cố định là chân B thì điện trở giữa chân này với hai chân còn lại phải cùng nhỏ hoặc cùng lớn (các diode có cùng kiểu phân cực) Giả sử hai giá trị điện trở đo được cùng nhỏ

Trường hợp thu được một giá trị điện trở lớn, một giá trị điện trở nhỏ thì chuyển sang kiểm tra chân khác vì trong trường hợp này chân được chọn chắc chắn không phải chân B

 Đổi chiều que đo tại chân được chọn lúc đầu Tiếp tục kẹp que đo kia vào các chân còn lại để đo điện trở Nếu lần đo này giá trị các điện trở thu được ngược với lần đó trước (trước nhỏ - sau lớn hoặc trước lớn - sau nhỏ) thì có thể khẳng định chân cố định ban đầu chính là chân B Trong ví dụ đang xét, các giá trị điện trở đo được lúc đầu cùng có giá trị nhỏ, lúc sau cùng có giá trị lớn

Hình 1-27 Đo điện trở giữa chân cố định và hai chân còn lại khi đảo chiều que

34

Hình 1-28 Hai điện trở thu được cùng có giá trị lớn khi đảo chiều que

+ Bước 3: Xác định loại transistor (bóng thuận hay bóng ngược)

Trong trường hợp bóng ngược npn cực B được nối với bán dẫn p, còn trong trường hợp bóng thuận pnp cực B được nối với bán dẫn n Việc xác định bóng

thuận hay bóng ngược phụ thuộc vào cực tính của que đo đặt vào chân B và đặc tính phân cực của diode hay độ lớn của giá trị điện trở đo được, có thể lập bảng xác định loại transistor như sau

Que đỏ (cực -)

35

- Đo hệ số khuếch đại dòng một chiều β - hFE của transistor bằng đồng hồ số: bật đồng hồ số về thang đo hFE rồi cắm BJT vào đúng hàng và đúng chân

Hình 1-29 Đo hệ số khuếch đại β của BJT loại pnp

Hình 1-30 Đo hệ số khuếch đại β của BJT loại npn

36

PHẦN 2: NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

1 Thực hành sử dụng đồng hồ kim vạn năng

- Đọc giá trị 3 điện trở khác nhau và đo kiểm tra, ghi kết quả vào bảng 1-3

- Đo điện áp xoay chiều nguồn điện 220V, ghi kết quả vào bảng 1-4

- Đo điện áp một chiều các nguồn điện 5V và 12V trên mặt thiết bị thí nghiệm tổng hợp, ghi kết quả vào bảng 1-4

2 Thực hành sử dụng đồng hồ số vạn năng

- Đo điện áp xoay chiều nguồn điện 220V, ghi kết quả vào bảng 1-4

- Đo điện áp một chiều các nguồn điện 5V và 12V trên mặt thiết bị thí nghiệm tổng hợp, ghi kết quả vào bảng 1-4

3 Thực hành sử dụng máy phát xung và máy hiện sóng

- Dùng máy phát xung phát tín hiệu với tần số nằm trong các dải 1K, 10K, 100K rồi đưa lên máy hiện sóng để quan sát

- Dựa trên hình ảnh tín hiệu quan sát được trên máy hiện sóng tính toán biên độ và tần số của tín hiệu và dùng đồng hồ đo để so sánh, ghi số liệu thu được vào bảng 1-5 và bảng 1-6

4 Thực hành đo xác định cực diode

- Đặt cố định diode trên mặt phẳng, đặt que đen vào chân bên trái, que đỏ vào chân bên phải, đo giá trị điện trở thu được Tiếp theo đảo vị trí que: que đỏ bên phải, que đen bên trái, đo giá trị điện trở thu được lúc sau Ghi các kết quả vào bảng 1-7 và rút ra kết luận về vị trí các cực

5 Thực hành đo xác định cực và loại transistor

- Quy ước đặt tên tạm thời các chân của BJT như sau: Đặt BJT quay mặt dẹt (có chữ) về phía mắt nhìn, chân hướng lên trên, theo chiều từ trái sang phải gọi tên các chân lần lượt là: trái, giữa, phải

- Đặt que đo vào các cặp chân đo giá trị điện trở, với mỗi cặp chân đều tiến hành đảo vị trí que đo Ghi giá trị điện trở đo được lớn hay nhỏ vào bảng 1-8

- Sau khi tiến hành tất cả các phép đo, ghi kết luận về loại BJT và vị trí các chân vào bảng 1-9

37

PHẦN 3: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

Điện áp nguồn một chiều 12V Đồng hồ kim

Biên độ điện áp (V)

Giá trị biên độ

đo bằng đồng hồ (V) 1K

Độ dài chu kỳ (số ô ly)

Chu kỳ tín hiệu (ms)

Tần số tín hiệu (KHz) 1K

10K

100K

Vị trí cực Anode (bên trái hoặc bên phải) Que đen - Que đỏ

Que đỏ - Que đen

Bảng 1-9

39

BÀI 2: KHẢO SÁT DIODE

PHẦN 1: HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM

2.1 PANEL KHẢO SÁT THÍ NGHIỆM

Các mạch khảo sát về diode được thiết kế trên cùng một panel, có hình ảnh thực tế như sau

Hình 2-1 Panel khảo sát các mạch mắc diode

I: Mạch khảo sát đặc tuyến V-A của diode

1: Biến trở R1 và chiết áp để thay đổi trị số của R1

2: Chân cắm điện trở R2

3: Chân cắm diode cần khảo sát

4: Lỗ cắm đồng hồ đo điện áp trên diode

5: Lỗ cắm đồng hồ đo dòng điện một chiều chạy qua diode

II: Mạch khảo sát mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ dùng diode

6: Lỗ cắm điện áp xoay chiều đưa vào mạch chỉnh lưu

7: Diode dùng để chỉnh lưu

8: Chân cắm tụ 1

40

9: Chân cắm tụ 2 (điện dung lớn hơn tụ 1)

10: Chân cắm điện trở

11: Lỗ cắm đồng hồ đo điện áp trên tụ

III: Mạch chỉnh lưu cả chu kỳ dùng cầu diode

12: Lỗ cắm điện áp xoay chiều đưa vào mạch chỉnh lưu

13: Cầu diode dùng để nắn cả chu kỳ của điện áp xoay chiều

14: Vị trí mắc điện trở

15: Vị trí mắc tụ C1

16: Vị trí mắc tụ C2 (trong trường hợp cần tăng điện dung)

17: Lỗ cắm đồng hồ đo điện áp trên tụ

2.2 KHẢO SÁT ĐẶC TUYẾN V-A THUẬN CỦA DIODE