Hướng Dẫn Thí Nghiệm Mạch Điện Tử

sinh viên tự đưa ra quy trình thí nghiệm bao gồm việc lựa chọn các thông số còn thiếu, các đại lượng cần phải đo đạc kèm theo mạch đo nhằm mục đích kiểm chứng các mạch điện tử dùng Diode

Trang 1

Phần 1 Thiết bị và linh kiện thí nghiệm 1) Hộp thí nghiệm (ANA-MAIN)

Trên hộp thí nghiệm tích hợp đầy đủ các khối nguồn, tín hiệu cần thiết cho việc vận hành các thí nghiệm mạch điện tử ở mức độ cơ bản

1a) Nguồn AC tần số 50Hz: lấy từ điện áp lưới điện và hạ áp xuống còn 9V (hiệu dụng)

thông qua biến áp cách ly, 2 ngõ ra 9V đảo pha Lưu ý 9V chỉ là danh định, điện áp này có thể thay đổi do khâu chế tạo biến áp hoặc do điện áp lưới điện thay đổi hoặc do tải thay đổi

1b) Bộ nguồn một chiều (DC) điều chỉnh được: bộ nguồn đôi GND chung điều chỉnh được

từ 3V-18V, dòng cấp tối đa 1A Hai nguồn được điều chỉnh độc lập thông qua hai núm chỉnh, đặt phía dưới đèn chỉ báo nguồn Giá trị điện áp ngõ ra được xác định bằng cách dùng máy đo đa năng (VOM) với chức năng đo áp một chiều

1c) Bộ nguồn DC cố định: hai bộ nguồn đôi, 5V và 12V, dòng cấp tối đa 1A

1d) Một máy phát sóng: có thể phát ra được sóng sin, sóng tam giác và sóng vuông, biên độ

và tần số điều chỉnh được, ngõ ra lấy tại ngõ Out function Tần số tối đa 100Khz và biên độ tối đa 10V, tần số và biên độ được xác định thông qua đo đạc bằng dao động ký Ngõ Out chỉ dùng khi cần sóng vuông đơn cực biên độ 5V (TTL), ngõ ra này chỉ điều chỉnh được tần

số

1e) Một bảng mạch cắm thử (Breadboard) với các đường nối mạch như H.1.1

H.1.1-Bảng mạch cắm thử (Breadboard) 2) Dao động ký (GRS 6052A)

Dao động ký tương tự có khả năng lưu trữ số với 2 kênh đo điện áp GND chung Giao diện

máy như H.1.2

Chức năng biểu diễn 2 kênh theo thời gian hỗ trợ cho việc quan sát hai tín hiệu điện áp (GND chung) đồng thời Chức năng đảo pha kênh Y kết hợp với chức năng cộng tín hiệu ở hai kênh cho phép quan sát tổng hoặc hiệu của hai tín hiệu điện áp (GND chung) một cách

dễ dàng Chức năng X-Y, giúp loại bỏ tham số thời gian và biểu diễn quan hệ tín hiệu kênh

Y theo tín hiệu kênh X, hỗ trợ việc xây dựng đặc tuyến một cách dễ dàng Lưu ý, hai kênh chỉ đo được điện áp nên để xây dựng các đặc tuyến có quan hệ dòng-áp thì phải tạo tín hiệu điện áp có dạng giống với dòng điện qua phân tử đo, thường dùng điện trở shunt, điện trở

Trang 2

mắc nối tiếp để chứa dòng cần đo chạy qua, giá trị của điện trở này phải không làm thay đổi đáng kể hoạt động của mạch

H.0.2-Dao động ký tương tự/lưu trữ số (GRS 6052A)

Dao động ký được trang bị nhiều công tắc và núm chỉnh để ghi nhận tín hiệu trong nhiều tình huống khác nhau trong kỹ thuật Sinh viên tham khảo tài liệu kỹ thuật của dao động ký GRS 6052A để biết thông tin hướng dẫn về cách sử dụng

3) Máy đo đa năng (Fluke 45)

Fluke 45 là máy đo đa năng có thể đo được điện áp (AC, DC, True RMS), dòng điện (AC,

DC, True RMS), điện trở, tần số,… Giao diện máy như H.1.3

H.1.3-Giao diện máy đo Fluke 45

Sinh viên xem thêm tài liệu kỹ thuật của Fluke 45 để biết thông tin chi tiết về cách sử dụng

Trang 3

4) Linh kiện thí nghiệm:

4a) Điện trở:

Điện trở là phần tử thụ động thông dụng nhất được sử dụng trong mạch điện tử Điện trở có nhiều hình dáng và kích thước khác nhau tùy thuộc vào công suất và công nghệ chế tạo Trong khi thí nghiệm sinh viên phải đọc giá trị của điện trở dựa trên vạch màu trên thân điện

trở dựa trên quy tắc mã vạch màu trên H.1.4

H.1.4-Quy ước vạch màu của điện trở 4 vạch màu 4b) Tụ điện:

Tụ điện cũng là một linh kiện thụ động được sử dụng nhiều trong các mạch điện tử Giá trị điện dung của tụ điện có thể ghi trực tiếp trên tụ với đơn vị F, nF hoặc dưới dạng ba chữ

số đọc theo quy luật như điện trở ba vạch màu, với đơn vị là pF như trên H.1.4 Ký tự sai

số đặt sau ba chữa số có ý nghĩa J(5%), K(10%), M(20%) Lưu ý với tụ phân cực cần lưu ý cực âm và cực dương khi nối mạch, nếu nối ngược cực sẽ gây nổ tụ

H.1.5-Cách đọc giá trị điện dung

Trang 4

4c) Diode:

Đây là linh kiện bán dẫn mà sinh viên sử dụng trong thí nghiệm kiểm chứng các mạch ứng dụng của Diode Phòng thí nghiệm sử dụng hai loại Diode: Diode thường và Diode Zener Diode thường dùng loại 1N4148, sinh viên đọc thêm thông số kỹ thuật của 1N4148 để biết thông tin cụ thể Phòng TN sử dung Diode Zener loại 5.1V, 0.5W

4d) Transistor BJT

BJT là linh kiện bán dẫn mà sinh viên sử dụng trong thí nghiệm kiểm chứng các mạch khuếch đại ghép E chung và khuếch đại ghép vi sai Phòng thí nghiệm sử dụng BJT loại 2SD468 Sinh viên xem tài liệu kỹ thuật của 2SD468 để biết thêm thông tin chi tiết Ba cực

của 2SD468 như trên H.1.6

H.1.6-Sơ đồ chân của BJT 2SD468 4e) Op-amp

Op-amp là vi mạch khuếch đại thuật toán mà sinh viên sử dụng để kiểm chứng các mạch ứng dụng cơ bản của Op-amp Phòng TN sử dụng Op-amp loại TL082, với 2 Op-amp trong

một vỏ IC 8 chân, sơ đồ bố trí chân và nguồn cung cấp như trên H.1.7 Sinh viên xem thêm

tài liệu kỹ thuật của TL082 để biết thông tin chi tiết

H.1.7-Sơ đồ chân của TL082

Trang 5

Phần 2 Nội dung các bài thí nghiệm Bài 1 - Kiểm chứng các mạch điện tử dùng Diode

a Sinh viên xem lại lý thuyết để hiểu rõ nguyên lý hoạt động, chức năng, và các thông số

quan trọng khi phân tích các mạch điện tử dùng Diode như H.2.1

D

RL

C

Vo

9V 50Hz

220V

50Hz

H.2.1a- Mạch chỉnh lưu bán sóng

không lọc (C=0) và có lọc (C 0)

D1

RL

C

Vo

9V 50Hz

220V 50Hz

H.2.1b- Mạch chỉnh lưu toàn sóng

không lọc (C=0) và có lọc (C 0)

D2

D

C

Vo

H.2.1c- Mạch ghim đỉnh

Máy

phát

sóng

D1

C1

Vo

H.2.1d- Mạch nhân đôi điện áp

Máy phát sóng

D2

C2

D

C

Vo

H.2.1e- Mạch ghim điện áp

Máy

phát

sóng

R

VB

D1

Vo

H.2.1f- Mạch xén dùng

Diode thường

Máy phát sóng

R

VB

D2

-VB

Z1

Vo

H.2.1g- Mạch xén dùng

Diode Zener

Máy phát sóng

R

Z2

22uF

100k

H.1.5-Các mạch điện tử dùng Diode

b Sinh viên đọc tài liệu hướng dẫn sử dụng các thiết bị đo trong phòng thí nghiệm, và tài liệu kỹ thuật của các linh kiện điện tử , các linh kiện sinh viên được dùng như sau:

2 Diode thường (1N4148), 2 zener 3.3V-0.5W, 2 điện trở 1k-1/4W, 2 điện trở 100K-1/4W, 2 tụ điện 22uF, 50V, 2 tụ điện 47uF-50V

c Với các thông tin có được ở mục a và b sinh viên tự đưa ra quy trình thí nghiệm bao gồm việc lựa chọn các thông số còn thiếu, các đại lượng cần phải đo đạc (kèm theo mạch đo) nhằm mục đích kiểm chứng các mạch điện tử dùng Diode

Trang 6

d Với quy trình thí nghiệm chuẩn bị trước ở mục c sinh viên vào phòng TN thực hiện thí nghiệm để đo đạc các thông số, có thể hiệu chỉnh quy trình thí nghiệm, bổ sung các thông số nếu cần,…

e Với những thông tin có được từ mục a-d, sinh viên phải viết một bài báo cáo thí nghiệm

mô tả cơ sở nào để đưa ra quy trình thí nghiệm và các hiệu chỉnh cần thiết, thao tác thực hiện thí nghiệm và số liệu ghi nhận được, cuối cùng là dùng số liệu đó để kiểm chứng nguyên lý hoạt động, và các thông số cơ bản của các mạch điện tử dùng Diode

Bài 2 - Kiểm chứng mạch khuếch đại BJT ghép E chung

a Sinh viên xem lại lý thuyết để hiểu rõ nguyên lý hoạt động, chức năng, sơ đồ tương đương và các thông số quan trọng khi phân tích các mạch khuếch đại BJT ghép E chung

như H.2.2

12V

Ri

1k

Ci

100uF

R1

R2

RC

Q 2SD468

Co

100uF

Vo

RE2

RE1

390

100uF

1k

Máy

phát

sóng Vi

RL

5.6k

18k

5.6k

H.2.2a- Mạch khuếch đại ghép E chung không hồi tiếp

Zi

Zo

12V

Ri

1k

Ci

100uF

R1

R2

RC

Q 2SD468

Co

100uF

Vo

RE2

RE1

390

22

CE

100uF

1k

Máy

phát

sóng Vi

RL

5.6k

18k

5.6k

H.2.2b- Mạch khuếch đại ghép E chung có hồi tiếp

Zi

Zo

Trang 7

b Sinh viên đọc tài liệu hướng dẫn sử dụng các thiết bị đo trong phòng thí nghiệm, và tài liệu kỹ thuật của các linh kiện điện tử , các linh kiện sinh viên được dùng như sau: 1 BJT 2SD468, 2 điện trở 18K-1/4W, 4 điện trở 5.6K-1/4W, 4 điện trở 1K-1/4W, 2 điện trở 22-1/4W, 2 điện trở 390-1/4W, 3 tụ điện 100uF-16V

c Với các thông tin có được ở mục a và b sinh viên tự đưa ra quy trình thí nghiệm bao gồm việc lựa chọn các thông số còn thiếu, các đại lượng cần phải đo đạc (kèm theo mạch đo) nhằm mục đích kiểm chứng các mạch khuếch đại BJT ghép E chung

mô tả cơ sở nào để đưa ra quy trình thí nghiệm và các hiệu chỉnh cần thiết, thao tác thực hiện thí nghiệm và số liệu ghi nhận được, cuối cùng là dùng số liệu đó để kiểm chứng nguyên lý hoạt động, mô hình tương đương và các thông số cơ bản của các mạch khuếch đại ghép E chung

Bài 3 - Kiểm chứng mạch khuếch đại ghép vi sai dùng BJT

a Sinh viên xem lại lý thuyết để hiểu rõ nguyên lý hoạt động, chức năng, sơ đồ tương đương và các thông số quan trọng khi phân tích các mạch khuếch đại ghép vi sai dùng

BJT như H.2.3

b Sinh viên đọc tài liệu hướng dẫn sử dụng các thiết bị đo trong phòng thí nghiệm, và tài liệu kỹ thuật của các linh kiện điện tử , các linh kiện sinh viên được dùng như sau: 3 BJT 2SD468, 5 điện trở 5.6K-1/4W, 4 điện trở 1.2K-1/4W, 4 điện trở 6.8K-1/4W, 2 điện trở 12K-1/4W, 2 điện trở 2.7K-1/4W, 2 tụ điện 100uF-16V, 2 điện trở 100-1/4W

c Với các thông tin có được ở mục a và b sinh viên tự đưa ra quy trình thí nghiệm bao gồm việc lựa chọn các thông số còn thiếu, các đại lượng cần phải đo đạc (kèm theo mạch đo) nhằm mục đích kiểm chứng các mạch khuếch đại ghép vi sai dùng BJT

mô tả cơ sở nào để đưa ra quy trình thí nghiệm và các hiệu chỉnh cần thiết, thao tác thực hiện thí nghiệm và số liệu ghi nhận được, cuối cùng là dùng số liệu đó để kiểm chứng nguyên lý hoạt động, mô hình tương đương và các thông số cơ bản của các mạch khuếch đại ghép vi sai dùng BJT

Trang 8

Q1 Q2

+12V

-12V

5.6k

RE

RC2 5.6k

RC1 5.6k

V2

V1

Co

100uF

RL

12k

Vo

H.2.3a- Mạch khuếch đại vi sai với RE ở cực phát

+12V

-12V

2.7k

RE

RC2

5.6k

RC1

5.6k

V2

V1

Co

100uF

RL

12k

Vo

H.2.3b- Mạch khuếch đại vi sai với nguồn dòng ở cực phát

R2

6.8k

R1

6.8k

Bài 4 - Kiểm chứng các mạch ứng dụng dùng Op-amp

a Sinh viên xem lại lý thuyết để hiểu rõ nguyên lý hoạt động, chức năng, sơ đồ tương đương và các thông số quan trọng khi phân tích các mạch ứng dụng dùng Op-amp như

H.2.4

Trang 9

-12V

+

R2

R1

H.2.4a- Mạch khuếch đại đảo

+12V

-12V

+

R2

R1

H.2.4b- Mạch khuếch đại không đảo

12k

+12V

-12V

+

-Vo

RF

R1

H.2.4c- Mạch khuếch đại cộng điện áp

+12V

-12V

+

-V1

Vo

R2

R1

H.2.4d- Mạch khuếch đại trừ điện áp

V1

V2

R2

R1

V2

12k

+12V

-12V

+

-Vo

H.2.4e- Mạch so sánh

+12V

-12V

+

-Vi

Vo

R2

R1

H.2.4f- Mạch Schmitt Trigger

Vi

Vref

12k

Trang 10

-12V

+

-Vo1

H.2.4g- Mạch tạo sóng vuông và sóng tam giác

R2

+12V

-12V

+

C

R1

0.22uF

12k

68k

b Sinh viên đọc tài liệu hướng dẫn sử dụng các thiết bị đo trong phòng thí nghiệm, và tài liệu kỹ thuật của các linh kiện điện tử , các linh kiện sinh viên được dùng như sau: 2 Op-amp trong 1 IC TL082, 6 điện trở 12K-1/4W, 4 điện trở 68K-1/4W, 4 điện trở 18K-1/4W, 4 điện trở 47K-18K-1/4W, 1 tụ điện 0.22uF

c Với các thông tin có được ở mục a và b sinh viên tự đưa ra quy trình thí nghiệm bao gồm việc lựa chọn các thông số còn thiếu, các đại lượng cần phải đo đạc (kèm theo mạch đo) nhằm mục đích kiểm chứng các mạch ứng dụng dùng Op-amp

mô tả cơ sở nào để đưa ra quy trình thí nghiệm và các hiệu chỉnh cần thiết, thao tác thực hiện thí nghiệm và số liệu ghi nhận được, cuối cùng là dùng số liệu đó để kiểm chứng nguyên lý hoạt động, mô hình tương đương và các thông số cơ bản của các mạch ứng dụng dùng Op-amp

Trang 11

Phần 3 Hướng dẫn chuẩn bị, thí nghiệm & báo cáo

1 Hướng dẫn chuẩn bị thí nghiệm

Là một kỹ sư việc phải đối mặt và giải quyết các vấn đề kỹ thuật là không thể tránh khỏi Việc giải quyết các vấn đề kỹ thuật hầu hết đều theo trình tự logic nhất định Đầu tiên người

kỹ sư phải nhận dạng được vấn đề, bao gồm các dữ kiện và biểu hiện của vấn đề, bước tiếp theo người kỹ sư phải dùng kiến thức của mình đánh giá và đưa ra những giả thuyết khác nhau cho vấn đề, sau đó lựa chọn các giả thuyết là hợp lý nhất và mô hình hóa nó để giải Việc giải quyết mô hình này thường thông qua mô phỏng và sau đó là thực nghiệm Kết quả giải quyết trên thực nghiệm thông qua các thí nghiệm mà phản ánh đúng giả thuyết đặt ra mới thực sự có ý nghĩa Như vậy, một thí nghiệm thực tế không phải do một ai khác đặt ra

mà do chính người kỹ sư đang giải quyết vấn đề đặt ra dựa theo giả thuyết của mình Các đại lượng, các điều kiện đầu vào cũng như các đại lượng đầu ra phải đo đạc đều do chính người kỹ sư quyết định nhằm mục đính kiểm tra giả thuyết của mình Để có thể chạy thí nghiệm kiểm tra giả thuyết (kiểm chứng), người kỹ sư phải có công đoạn chuẩn bị trước, công đoạn này rất quan trọng, nó quyết định sự thành công hay thất bại trong thực nghiệm Việc chuẩn bị cho một thí nghiệm đòi hỏi các thông số đầu vào phải được lựa chọn rõ ràng, đại lượng nào cần đo đạc cũng phải được chỉ rõ, và quan trọng không kém là phương pháp

đo đạc các đại lượng cũng phải được nêu ra một cách cụ thể

Bài thí nghiệm mạch điện tử được biên soạn với mục tiêu tạo điều kiện để sinh viên tập dần thói quen chuẩn bị trước khi vào thí nghiệm một cách khoa học với một mục đích rõ ràng, kiểm chứng các mạch điện tử cơ bản Mỗi sinh viên trước khi vào làm thí nghiệm phải chuẩn

bị trước và viết ra giấy một bài “chuẩn bị thí nghiệm” và xuất trình cho giáo viên hướng dẫn kiểm tra và chấm điểm

Để có bài chuẩn bị tốt, sinh viên phải đọc lý thuyết để hiểu rõ về nguyên lý hoạt động, chức năng, các thông số và các phương trình quan trọng của mạch mình muốn khảo sát, những cái này ta tạm gọi chung là giả thuyết Để dễ hình dung ta lấy ví dụ đơn giản như sau: kiểm chứng một mạch điện như hình vẽ:

12k

Vi

Vo

R2

R1

H.3.1-Mạch phân áp

Giả thuyết của bài toán này: đây là một mạch phân áp với phương trình Vo=R2Vi/(R1+R2) Như vậy khi thí nghiệm ta phải khẳng định giả thuyết này là đúng hay sai, kiểm chứng bằng cách nào? Công đoạn chuẩn bị thí nghiệm phải làm việc này Với mô hình này ta thấy thiếu

Trang 12

hai thông số đầu vào Vi và R1 Ta có thể tự do chọn hai thông số này dựa theo linh kiện và thiết bị mà mình đang có trong tay để sẵn sàng thí nghiệm Giả sử, ta đang có trong tay điện trở 12K, nguồn DC 5V và VOM, ta có thể chọn R1=12K và Vi=5V, ta sẽ đo Vo bằng VOM với chức năng DCV, giả thuyết đúng nếu Vo =2.5V Tuy nhiên, phương trình giả thuyết khẳng định quan hệ Vi với Vo không chỉ đúng khi Vi là DC, do vậy nếu thiết bị cho phép, ta có thể thêm thử nghiệm cấp ngõ vào Vi sóng sin biên độ 5V, tần số tùy ý (nên thử với 2 tần số khác nhau), R1=12K và đo Vo bằng dao động ký, nếu biên độ ngõ ra là 2.5V

và Vi, Vo cùng pha là giả thuyết đúng Tương tự như vậy ta nên thử nghiệm với R1 có giá trị khác 12K, và Vi có giá trị khác 5V Với những lý luận này ta có thể đưa ra trình tự thí nghiệm như sau (giả sử ta có trong tay máy phát sóng, VOM, dao động ký, nguồn DC chỉnh được 3-18V, điện trở 12K, 33K):

Thực hiện mạch với hai kênh dao động ký nối vào mạch đo đồng thời Vi và Vo như H.3.2 Thay đổi Vi và R1, đo và vẽ đồng thời Vi và Vo theo bảng B3.1

12k

Vi

Vo

R2

R1

CH2 CH1

GND

H.3.2- Mạch phân áp

DC 5V 12K Đồ thị kê sẵn (nên

chia theo số ô trên màn hình dao động ký)

Các ghi chú nếu cần thiết

Sin biên độ 5V,

1KHz

12K Đồ thị kê sẵn (nên

Sin biên độ 5V,

10KHz

12K Đồ thị kê sẵn (nên

Định dạng
Số trang	17
Dung lượng	788,21 KB