Hướng dẫn thí nghiệm cấu kiện điện tử

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 văn 2) HÀ NỘI – 2015 MỤC LỤC Trang Mục lục Lời nói đầu BÀI 1: GIỚI THIỆU DỤNG CỤ ĐO VÀ LINH KIỆN PHẦN 1: HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM 1.1 GIỚI THIỆU CÁC DỤNG CỤ ĐO CƠ BẢN 1.1.1 Đồng hồ kim vạn a Mục đích, cơng dụng b Mô tả chức c Quy tắc sử dụng 10 d Quy tắc an toàn 14 1.1.2 Đồng hồ số vạn 14 a Mục đích, cơng dụng 14 b Mô tả chức 14 c Quy tắc sử dụng 15 d Quy tắc an toàn 17 1.1.3 Máy phát xung 18 a Mục đích, cơng dụng 18 b Mô tả chức 18 c Quy tắc sử dụng 19 1.1.4 Máy sóng Oscilloscope 19 a Mục đích, cơng dụng 19 b Mô tả chức 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 23 b Cách đọc thông số 23 c Cách đo điện trở 23 1.2.2 Tụ điện 26 a Giới thiệu 26 b Cách đọc thông số 26 c Cách đo kiểm tra tụ 26 1.2.3 Diode 27 a Giới thiệu 27 b Quy tắc đo xác định cực diode 27 1.2.4 Transistor 28 a Giới thiệu 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 IB = f(UBE) UCE = const 64 3.2.2 Khảo sát đặc tuyến đầu IC = f(UC) IB = const 70 3.3 KHẢO SÁT ĐẶC TUYẾN BJT THEO CÁCH MẮC B CHUNG 73 3.3.1 Khảo sát đặc tuyến đầu vào IE = f(UEB) UCB = const 74 3.3.2 Khảo sát đặc tuyến đầu IC = f(UCB) IE = 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 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 ID = f(UGS) UDS = const 94 4.2.2 Khảo sát đặc tuyến đầu ID = f(UDS) UGS = 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 LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần lĩnh vực điện tử có bước phát triển vượt bậc với đa dạng phong phú chủng loại số lượng linh kiện Để hiểu tường tận điện tử, trước hết học viên không cần nắm vững kiến thức lý thuyết mà phải trang bị thêm kiến thức thực hành vật liệu linh kiện điện tử, yếu tố cấu thành nên mạch điện tử Đây kiến thức thiếu người kỹ sư điện tử Nắm bắt yêu cầu đó, bên cạnh giáo trình vật liệu linh kiện điện tử, nhóm mơn học Cấu kiện điện tử Bộ môn Kỹ thuật Vi xử lý, Khoa Vô tuyến Điện tử nghiên cứu, chế tạo dụng cụ thí nghiệm phục vụ cho việc khảo sát, tìm hiểu linh kiện điện tử bản, nhằm mục đích minh họa trực quan bổ trợ tốt cho q trình nghiên cứu lý thuyết mơn học Cuốn tài liệu hướng dẫn thí nghiệm mơn học Cấu kiện điện tử biên soạn theo hướng tập trung vào hướng dẫn cụ thể, chi tiết bước làm thí nghiệm mục thí nghiệm thí nghiệm, kèm theo hình ảnh thực mơ tả lại bước làm Các kết làm thí nghiệm mẫu nhóm mơn học kiểm chứng lưu trữ, có vai trị định hướng cho học viên trình tự tiến hành làm thí nghiệm Về nội dung, tài liệu hướng dẫn thí nghiệm mơn học Cấu kiện điện tử bao gồm bốn thí nghiệm: Bài giới thiệu dụng cụ đo nhận biết linh kiện, hướng dẫn khảo sát diode bán dẫn, hướng dẫn khảo sát transistor lưỡng hạt BJT hướng dẫn khảo sát transistor trường FET Về cấu trúc, thí nghiệm chia làm ba phần: phần hướng dẫn chi tiết cách thức tiến hành bước thí nghiệm, phần đưa nội dung thí nghiệm học viên phải tự làm, phần mẫu bảng biểu để học viên nhập kết làm thí nghiệm trình bày báo cáo thí nghiệm Cuối cùng, nhóm mơn học xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Hải Dương, chủ nhiệm Bộ môn, có ý kiến đạo đóng góp quý báu chun mơn; Đồn Thị Xn, nhân viên Phịng thí nghiệm Bộ mơn, hỗ trợ nhiều q trình làm thí nghiệm mẫu Chúng tơi mong nhận ý kiến đóng góp để tài liệu hồn thiện Mọi ý kiến đóng góp xin gửi cho tác giả theo địa email: dqmanhvn@gmail.com, Bộ môn Kỹ thuật Vi xử lý, Khoa Vô tuyến Điện tử, Học viện Kỹ thuật Quân sự, 236 Hoàng Quốc Việt - Hà Nội BÀI 1: GIỚI THIỆU DỤNG CỤ ĐO VÀ LINH KIỆN PHẦN 1: HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM 1.1 GIỚI THIỆU CÁC DỤNG CỤ ĐO CƠ BẢN 1.1.1 Đồng hồ kim vạn a Mục đích, cơng dụng Đồng hồ kim vạn thiết bị đo lường điện tử hiển thị kết đo dạng kim thị Đồng hồ kim vạn có chức bao gồm: đo điện trở, đo điện áp chiều xoay chiều, đo dịng điện Ngồi đo hệ số khuếch đại dòng chiều hFE transistor, dòng điện rò ICE0, dòng điện điện áp thấp (LI, LV), đo suy hao b Mô tả chức Hình 1-1 Mặt trước đồng hồ kim vạn Các phận đồng hồ: - Bộ phận thang đo: bao gồm núm chuyển mạch thang đo xếp theo hình vịng trịn Bắt đầu từ vị trí OFF theo chiều kim đồng hồ thang đo sau đây: điện áp xoay chiều, điện trở - hFE (hệ số khuếch đại dòng chiều β transistor), dòng điện chiều, điện áp chiều Góc bên phải ngồi phần thang đo có núm xoay hình bánh núm chiết áp dùng để cân chỉnh sau lần đo giá trị điện trở Để đo điện trở xác, trước lần đo phải chập que đo đưa kim đồng hồ trở vạch - Bộ phận hiển thị kết đo: bao gồm vạch đo kim thị Vạch đo xếp thành vòng cung đồng tâm có màu sắc khác để phân biệt vạch đo, vịng cung có ghi trị số thứ nguyên đại lượng đo Dưới bảng liệt kê tên gọi vạch đo hình 1-1 với giá trị cực đại tương ứng vạch đo Bảng 1-1 Các vạch đo đồng hồ kim vạn Ký hiệu Vạch đo Giá trị cực đại vạch đo Điện trở KΩ VDC, VAC 250V VDC, VAC 50V Ghi VDC, VAC 10V Khi chọn thang 1000V nhân giá trị thị kim với 100 hFE 1000 HSKĐ dòng chiều ICE0 - Dòng điện rò LI 15µA, 15 mA Dịng thấp LV 3V Điện áp thấp dB -10 ÷ +22 Suy hao 10 BATT - Pin chiều c Quy tắc sử dụng - Trình tự đo sử dụng đồng hồ kim vạn sau: + Trước đo cắm que đo vào hai lỗ phía mặt trước đồng hồ Que đen (que âm) cắm vào lỗ có ghi N nằm bên trái, que đỏ (que dương) cắm vào lỗ có ghi P nằm bên phải + Vặn núm chuyển mạch thang đo tương ứng với đại lượng cần đo 10 Quy trình thí nghiệm: - Bước 1: Chọn linh kiện cho mạch khảo sát + Chọn cố định giá trị tụ điện CV = CR = CS = 10µF + Thay đổi tổ hợp giá trị điện trở RG RS Chọn RG với giá trị 1K 10K, chọn RS với giá trị 100Ω 220Ω + RD chọn giá trị 2,2K 3,3K - Bước 2: Đưa tín hiệu xoay chiều tới đầu vào mạch KĐ thiết lập quan sát + Dùng dây nối đưa tín hiệu hình sin từ máy phát âm tần vào mạch KĐ qua đường Uvào, đầu mạch khuếch đại thành Ura + Cắm dây nối đưa tín hiệu Uvào qua kênh 1, tín hiệu sau khuếch đại Ura qua kênh lên hình máy sóng để quan sát - Bước 3: Điều chỉnh quan sát tín hiệu vào tính hệ số khuếch đại + Trước tiên phải điều chỉnh điện đất kênh vào kênh trùng khớp với vạch kẻ ô hình cách dùng cần gạt GND + Điều chỉnh cần gạt MODE DUAL để quan sát đồng thời tín hiệu vào tín hiệu kênh Cần gạt kênh để chế độ AC Vặn núm điều chỉnh thang chia thời gian TIME/DIV điện áp VOLT/DIV để có hình ảnh tín hiệu quan sát trực quan hình + Tính hệ số khuếch đại điện áp tỉ số biên độ tín hiệu đầu biên độ tín hiệu đầu vào KU  U max U vào2 max Chú ý điện áp điện áp vào hiển thị hình máy sóng, việc tính tốn tỉ số điện áp tương đối thuận lợi Để tính biên độ điện áp tín hiệu, trước tiên cần quan sát giá trị thang chia thiết lập núm điều chỉnh thang điện áp VOLT/DIV Sau kết hợp với việc đo đạc ước lượng độ cao biên độ điện áp Có thể kết hợp với thang chia ly trục tung để kết xác Giá trị biên độ tính tích giá trị độ cao điện áp giá trị thang điện áp Sau số hình ảnh minh họa trình thiết lập thơng số điện trở mạch khuếch đại JFET hình ảnh tín hiệu đầu vào, đầu mạch khuếch đại quan sát tương ứng hình máy sóng trường hợp 103 Hình 4-19 Mạch khuếch đại JFET RG = 1K, RS = 100Ω Hình 4-20 Tín hiệu đầu vào đầu mạch hình 4.19 104 Hình 4-21 Mạch khuếch đại JFET RG = 1K, RS = 220Ω Hình 4-22 Tín hiệu đầu vào đầu mạch hình 4.21 105 Hình 4-23 Mạch khuếch đại JFET RG = 10K, RS = 100Ω Hình 4-24 Tín hiệu đầu vào đầu mạch hình 4.23 106 Hình 4-25 Mạch khuếch đại JFET RG = 10K, RS = 220Ω Hình 4-26 Tín hiệu đầu vào đầu mạch hình 4.25 107 PHẦN 2: NỘI DUNG THÍ NGHIỆM Khảo sát đặc tuyến đầu vào JFET Tiến hành dùng đồng hồ đo lấy giá trị điện áp vào UGS dòng điện ID cố định giá trị điện áp UDS, nhập giá trị thu vào bảng 4-1 Sử dụng công cụ phù hợp vẽ đồ thị đặc tuyến V-A đầu vào JFET Khảo sát đặc tuyến đầu JFET Tiến hành dùng đồng hồ đo lấy giá trị điện áp UDS dòng điện ID cố định giá trị điện áp vào UGS, nhập giá trị thu vào bảng 4-2 Sử dụng công cụ phù hợp vẽ đồ thị đặc tuyến V-A đầu JFET Khảo sát mạch khuếch đại JFET Chọn cố định giá trị CV = CR = CS = 10µF, RD = 2,2K, tiến hành thay đổi tổ hợp giá trị điện trở RG RS, đưa tín hiệu xoay chiều từ máy phát xung tới đầu vào mạch hiển thị điện áp trước sau khuếch đại lên máy sóng Trên sở điện áp quan sát tính hệ số khuếch đại điện áp mạch Các thông số phục vụ cho việc tính tốn nhập vào bảng 4-3 108 PHẦN 3: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM STT thí nghiệm: Học viên: Lớp: UDS = 0,5 UGS(V) (V) ID(mA) -0,2 -0,4 -0,6 -0,7 -0,8 -0,9 -1 Bảng 4-1 -1,1 -1,2 UGS(V) -0,2 -0,4 -0,6 -0,7 -0,8 -0,9 -1 -1,1 -1,2 -0,2 -0,4 -0,6 -0,7 -0,8 -0,9 -1 -1,1 -1,2 -0,2 -0,4 -0,6 -0,7 -0,8 -0,9 -1 -1,1 -1,2 UDS = (V) UDS = (V) UDS = (V) ID(mA) UGS(V) ID(mA) UGS(V) ID(mA) Đồ thị đặc tuyến đầu vào JFET…………………………………………………… Bảng 4-2 10 UGS = -0,1 UDS(V) (V) ID(mA) 10 UGS = -0,2 UDS(V) (V) ID(mA) 10 UGS = -0,3 UDS(V) (V) ID(mA) 10 UGS = (V) UDS(V) ID(mA) Đồ thị đặc tuyến đầu JFET…………………………………………………… 109 Bảng 4-3 RG (KΩ) RS (Ω) Uvào VOLT1 (số ô ly) /DIV Uvào Ura VOLT2 (V) (số ô ly) /DIV Ura (V) KU Đồ thị điện áp vào điện áp mạch khuếch đại JFET………….……………… 110 PHỤ LỤC A1015 pnp Bipolar Junction Transistor Datasheet 111 112 113 C1815 npn Bipolar Junction Transistor Datasheet 114 115 K30A JFET Datasheet 116 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1- Lê Trọng Cự, Hoàng Thọ Xích – Cấu kiện điện tử – Học viện Kỹ thuật Quân – Năm 2004 2- Hồ Văn Sung – Linh kiện điện tử – Nhà xuất giáo dục – Năm 2009 3- Phạm Đình Bảo – Điện tử Tập 1, Tập – Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật – Năm 2004 4- Phạm Đình Bảo – Tra cứu thay Transistor (Đèn bán dẫn) thông dụng – Nhà xuất thống kê – Năm 2004 5- Klaus Beuth, người dịch Nguyễn Viết Nguyên – Linh kiện điện tử – Nhà xuất giáo dục – Năm 2008 117 ... mơn học Cuốn tài liệu hướng dẫn thí nghiệm mơn học Cấu kiện điện tử biên soạn theo hướng tập trung vào hướng dẫn cụ thể, chi tiết bước làm thí nghiệm mục thí nghiệm thí nghiệm, kèm theo hình... linh kiện điện tử, yếu tố cấu thành nên mạch điện tử Đây kiến thức thiếu người kỹ sư điện tử Nắm bắt u cầu đó, bên cạnh giáo trình vật liệu linh kiện điện tử, nhóm mơn học Cấu kiện điện tử Bộ... làm thí nghiệm mẫu nhóm mơn học kiểm chứng lưu trữ, có vai trị định hướng cho học viên q trình tự tiến hành làm thí nghiệm Về nội dung, tài liệu hướng dẫn thí nghiệm mơn học Cấu kiện điện tử bao