Báo cáo thực nghiệm tốt nghiệp điện tử cơ bản 2

Báo cáo thực nghiệm tốt nghiệp Điện Tử Cơ Bản GVHD:Nguyễn Ngọc Anh BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA : ĐIỆN TƯ BÁO CÁOTHỰC TẬP TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ CƠ BẢN Hà Nội ,2013 Báo cáo thực nghiệm tốt nghiệp Điện Tử Cơ Bản GVHD:Nguyễn Ngọc Anh Lời nói đầu Trong phát triển mạnh mẽ khoa học kĩ thuật với kinh tế trí thức xu hướng hội nhập toàn cầu nay, Thế giới Việt nam thực việc kết hợp ngành thuộc lĩnh vực công nghệ cao Khoa sở đào tạo Đó lĩnh vực khoa học Điện tử- Viễn thông Khoa Điện tử đơn vị chuyên môn phụ trách nhóm ngành công nghệ cao Nhờ thành tựu khoa học điện tử- viễn thông mà người ta thay đổi mạng cũ thành mạng Đó mạng thông tin số Ở thiết bị điện tử có khả biến đổi tín hiệu từ tương tự sang tín hiệu số Nên thời gian truyền chữ số nên thời gian truyền nhanh, dung lượng thông tin lớn Đối với nước ta để trang bị hoàn toàn với mạng lưới viễn thông tốn với ngân sách Nhà nước Do vậy, quan điểm phát triển tuỳ theo khả tối đa ngân sách tài đáp ứng được, nên bên cạnh việc phải trang bị thiết bị đại cần phải tận dụng kế thừa có sở thiết bị có, không ngừng cải tiến cho bắt kịp với yêu cầu mạng viễn thông đại Trong ngành điện tử mạch điện tử đóng vai trò quan trọng Trong báo cáo này, nhóm em xin trình bày lý thuyết tổng quan mạch điện tử phân tích mạch ĐTCB2 xây dựng mô hình TN.Được giúp đỡ tận tình thầy giáo hướng dẫn thực tập Nguyễn Ngọc Anh thầy cô bạn bè, với nỗ lực than nên nhóm em hoàn thành nhiệm vụ, yêu cầu báo cáo.Do khả hạn chế thời gian tìm hiều không nhiều nên báo cáo không tránh khỏi Báo cáo thực nghiệm tốt nghiệp Điện Tử Cơ Bản GVHD:Nguyễn Ngọc Anh thiếu sót, mong thầy cô góp ý cho nhóm em để nhóm em hoàn thành tốt Em xin chân thành cảm ơn! PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ MẠCH ĐIỆN TỬ BÀI 1: MẠCH KHUẾCH ĐẠI GHÉP TẦNG 1.1 Giới thiệu chung: Một mạch khuếch đại thường gồm nhiều tầng khuếch đại mắc liên tiếp hình 1.1, thông thường tầng khuếch đại không đảmbảo đủ hệ số khuếch đại cần thiết, sơ đồ tín hiệu tầng trước tín hiệu vào tầng sau Rt Hình 1.1 Sơ đồ khối mạch khuếch đại ghép nhiều tầng Theo hình 1.1, hệ số khuếch đại toàn mạch là: Từ (*) ta tính theo đơn vị dB ta có: Để thực việc ghép tầng người ta dùng tụ điện, biến áp trực tiếp… 1.2 Mạch khuếch đại ghép tầng trực tiếp: Báo cáo thực nghiệm tốt nghiệp Điện Tử Cơ Bản GVHD:Nguyễn Ngọc Anh Mạch khuếch đại trực tiếp (không có tụ ghép) nên tổn hao điện áp tần số tháp tụ ghép Các tầng không bị ngăn cách nguồn DC nên ảnh hưởng lẫn rõ rệt từ việc tính toán đến việc thay transistor thay đổi nhiệt độ môi trường Do cần phải có mạch ổn định chế độ làm việc ỏn nhiệt hồi tiếp âm emitter từ đầu đầu vào Nếu dùng tầng trở lên dễ gây tự kích, thông thường mắc thêm tụ có giá trị hàng chục pF cực C-B transistor Loại có khuếch đại không lớn Một mạch khuếch đại ghép trực tiếp hình 1.2: V C C R R 10 R 11 U r Q N P N U v Q N P N R 14 R 12 R 13 Hình 1.2 Mạch khuếch đại ghép tầng trực tiếp Trở kháng lối vào theo hình 1.2 ta có: Hệ số khuếch đại điện áp: Báo cáo thực nghiệm tốt nghiệp Điện Tử Cơ Bản GVHD:Nguyễn Ngọc Anh Hệ số khuếch đại dòng điện dương giá tri tuyện đối tích điện áp trở kháng lối vào Trực tiếp ghép đầu tầng trước vad đầu vào tầng sau Kiểu ghép tầng trực tiếp thường dùng mạch khuếch đại công suất âm tần Mạch khuếch đại ghép tầng trực tiếp đơn giản, không mất lượng, không méo băng thông rộng Nhưng phải ý ảnh hưởng DC tầng Sử dụng IC 1.3 Mạch khuếch đại ghép tầng RC: +U cc R R C R R C C C U r + C A P C U v T1 + T2 + + R R E1 C s1 R R E2 C s2 Hình 1.3 Mạch khuếch đại ghép tầng RC Theo hình 1.3 số hệ số khuếch đại điện áp tầng EC xác định: Báo cáo thực nghiệm tốt nghiệp Điện Tử Cơ Bản GVHD:Nguyễn Ngọc Anh Với điện trở tải cảu tầng khuếch đại Trở kháng vào mạch: Trở kháng mạch: Mạch khuếch đại ghép tầng RC có ưu điểm đơn giản Nhưng tầng khuếch đại RC thường có tiêu tán nhiệt tải RC lối có hiệu suất thấp 1.4 Mạch khuếch đại ghép tầng ghép biến áp: + R 20K :1 > = K R 20K R 20K > = K V C C R :4 10uF 4K V C C R 40K C R 1K C 10uF R 1K C 50uF C 50uF a) Báo cáo thực nghiệm tốt nghiệp Điện Tử Cơ Bản :4 + Uv - GVHD:Nguyễn Ngọc Anh + + + :1 + U1 - Z1 U2 - Z2 Z3 U3 - Z4 RL 2K U4 b) Hình 1.4 a) Mạch khuếch đại ghép biên áp(β=50,β); b) Sơ đồ ngắn mạch AC Từ sơ đồ ngắn mạch hình 1.4b, ta có: Mạch khuếch đại ghép RC có số nhược điểm là: - Tụ ghép lien tầng làm xuất suy giảm biên độ tín hiệu vùng tần số thấp - Điện trở tải làm tiêu hao công suất AC DC làm giảm hiệu suất mạch - Khó phối hợp trở kháng tầng Do vậy, loại mạch ghép RC sử dụng để khuếch đại tín hiệu nhỏ Mạch khuếch đại ghép biến áp có vài điểm yếu như: làm giảm biên độ tín hiệu vùng tần số rất cao tụ tạp tán vòng dây biến áp, tổn hao lõi sắt cồng kềnh Song cso số ưu điểm mà mạch ghép RC có được, hoàn toàn cách điện DC tầng nội trở vòng dây đồng rất nhỏ(khoảng vài Ω) nên tiêu hao công suất chiều nhỏ, làm tăng hiệu suất mạch Việc phối hợp trở kháng tầng đáp ứng dễ dàng để giảm méo tăng công suất cực đại , nhờ ưu điểm nên mạch ghép biên áp vừa dùng làm mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ , nhất để khuếch đại công suất Báo cáo thực nghiệm tốt nghiệp Điện Tử Cơ Bản GVHD:Nguyễn Ngọc Anh BÀI 2: MẠCH KHUẾCH ĐẠI DARLINGTON 2.1 Giới thiệu: Báo cáo thực nghiệm tốt nghiệp Điện Tử Cơ Bản GVHD:Nguyễn Ngọc Anh Mạch khuếch đại Darlington kiểu dduocj mô tả hình 2.1 Đặc điểm là: điện trở vào lớn, điện trở nhỏ, hệ số khuếch đâị dòng lớn, hệ số khuếch đâị điện áp tải emitter V C C R b C Ic B Ib R e Ie Hình 2.1 Sơ đồ Darlington 2.2 Các dạng mạch Darlington: Cách phân cưc mạch giống tầng lặp emitter dùng hồi tiếp dòng điện emitter, ý dòng emitter tầng thứ nhất dòng base dòng thứ hai Transistor sử dụng mạch Darlington hệ số khuếch đại dòng (hệ số cao nhất), có dòng cực gốc tính: Do rất lớn nên: Điện áp phân cực là: Một mạch Darlington lặp emitter hình 2.2 Tín hiệu đưa vào qua tụ tín hiệu đưa vào tụ - Tính trở kháng vào: Dòng base chạy qua là: Báo cáo thực nghiệm tốt nghiệp Điện Tử Cơ Bản GVHD:Nguyễn Ngọc Anh V C C (+ V ) R 3 ,3 M C U v ,5 u F C U r R 390 ,5 u F Hình 2.2 Sơ đồ Darlington lặp emitter Iv IB U v rv BD.IB R B VC C R E IC Hình 2.3 Sơ đồ Darlington lặp emitter tương đương Theo sơ đồ hình 2.3 điện áp lối vào, ra: Trở kháng vào nhìn từ base transistor: 10 Báo cáo thực nghiệm tốt nghiệp Điện Tử Cơ Bản GVHD:Nguyễn Ngọc Anh 7.6 Mạch Loga: D ID U 2A N P U r + I1 - R U v Hình 7.7 Sơ đồ mạch loga Theo sơ đồ hình 7.7 ta xét: Xét nút N: Ta biết dòng qua Diode tính theo công thức: Trong đó: - dòng ngược tĩnh; điện nhiêt, với J/K (hằng số Boltzman) , T = 300 K hệ số điề chỉnh lý thuyết thực tế; điện áp diode Trong trường hợp Thay , với ta có: 7.7 Mạch đối loga R U 2A N P + U v IR - ID D Ur 33 Báo cáo thực nghiệm tốt nghiệp Điện Tử Cơ Bản GVHD:Nguyễn Ngọc Anh Hình 7.8 Sơ đồ mạch đối loga Sơ đồ hình 7.8 ta tính toán tương tự mạch logarit ta tính : Có thể kết hợp mạch logarit, mạch đối loga mạch cộng để tạo thành mạch nhận tương tự BÀI 8: MẠCH TẠO DAO ĐỘNG 8.1 Giới thiệu: Các mạch tạo dao động điều hòa sử dụng rộng rãi hệ thống thông tin, nhà máy đo, máy kiểm tra, thiết bị y tế… Hiểu cách đơn giản mạch dao động mạch tạo tín hiệu 34 Báo cáo thực nghiệm tốt nghiệp Điện Tử Cơ Bản GVHD:Nguyễn Ngọc Anh Hình 8.1 Sơ đồ khối dao đâọng điều hòa Tổng quát chia làm hai loại mạch dao động hồi tiếp dao động điều hòa tạo tín hiệu hình sin dao động tích thoát tạo tín hiệu không hình sin cưa, xung nhọn, tam giác, vuông Trong nội dung ta nghiên cứu mạch dao động điều hòa Một mạch dao dộng điều hòa cso sơ đồ khối hình 8.1: Điều kiện để tồn dao động là: - Điều kiện biên độ: Điều kiện pha: Trong đó: Hệ số khuếch đại; Hệ số hồi tiếp; – Góc dip mạch khuếch đại; – Góc dip mạch hồi tiếp Nếu đảm bảo điều kiện pha mạch dao động ổn định nhanh dạng tín hiệu bị méo, gần mạch đạt ổn định chậm méo, mạch không dao động 8.2 Mạch dịch pha dùng Transistor: Sơ đồ mạch dip dùng Transistor hình 8.1 Do trở kháng mạch khuếch đại dùng transistor không đủ nhỏ so với trở kháng vào mạch hồi tiếp nên công thức tính tần số không thỏa mãn Tính toán chi tiết mạch (hình 8.1) dip dùng transistor, công thức tính tần số dao động xác định: Để tồn dao động hệ số khuếch đại dùng transistor phải thỏa mãn: 35 Báo cáo thực nghiệm tốt nghiệp Điện Tử Cơ Bản GVHD:Nguyễn Ngọc Anh V C C R R Q R R R C C C C R R R Hình 8.1 Dao động di pha dùng transistor 8.2 Mạch dao động cầu Wien:  Sơ đồ: Mạch dao động cầu dùng wien dạng mạch dip Mạc sử dụng OA mắc theo kiểu không đảo nên khâu hồi tiếp phải có pha lệch R U v a) R U 3A + - U r C R R b) Hình 8.2 a)Mạch dao động cầu wien; b)Khâu hồi tiếp Tìm điều kiện dao động tần số dao động: Ta có: 36 Báo cáo thực nghiệm tốt nghiệp Điện Tử Cơ Bản GVHD:Nguyễn Ngọc Anh Sau biến đổi ta có: Tại tần số dao động : Tại tần số dao động ta có: Trong trường hợp đặc biệt tần số dao động là: Khi điều kiện biên độ: tương đương với , với suy Nếu mạch tạo dao động, mạch dao dộng tín hiệu bị méo dạng, với mạch ta chọn sau điều chỉnh xuống gần để giảm méo 37 Báo cáo thực nghiệm tốt nghiệp Điện Tử Cơ Bản GVHD:Nguyễn Ngọc Anh PHẦN 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH 2.1 Sơ đồ khối nguồn vào: +30V T1 - + C 1, 4700uF C 2, 104 22O V D 0V C 3, 4700uF C 4, 104 -3 V 2.2 Sơ đồ mạch khuếch đại ghép tầng dùng BJT: 38 Báo cáo thực nghiệm tốt nghiệp Điện Tử Cơ Bản GVHD:Nguyễn Ngọc Anh 2.3 Sơ đồ mạch khuếch đại ghép tầng dùng FET: 2.4 Sơ đồ mạch khuếch đại DARLINGTON: 39 Báo cáo thực nghiệm tốt nghiệp Điện Tử Cơ Bản GVHD:Nguyễn Ngọc Anh 2.5 Sơ đồ mạch vi sai: 40 Báo cáo thực nghiệm tốt nghiệp Điện Tử Cơ Bản GVHD:Nguyễn Ngọc Anh 2.6 Sơ đồ mạch khuếch đại thuật toán: 41 Báo cáo thực nghiệm tốt nghiệp Điện Tử Cơ Bản GVHD:Nguyễn Ngọc Anh 2.7 Sơ đồ khuếch đại dùng BJT: 42 Báo cáo thực nghiệm tốt nghiệp Điện Tử Cơ Bản GVHD:Nguyễn Ngọc Anh 2.8 Sơ đồ mạch Amstrong Hertley: 43 Báo cáo thực nghiệm tốt nghiệp Điện Tử Cơ Bản GVHD:Nguyễn Ngọc Anh 2.9 Mạch cầu Wen mạch di pha: 44 Báo cáo thực nghiệm tốt nghiệp Điện Tử Cơ Bản GVHD:Nguyễn Ngọc Anh 2.10 Sơ đồ mạch khuếch đại dùng IC: 45 Báo cáo thực nghiệm tốt nghiệp Điện Tử Cơ Bản GVHD:Nguyễn Ngọc Anh Phần 3: Kết Luận 3.1 Kết luận chung kết đạt Về nhóm em tìm hiểu vấn đề liên quan đến lý thuyết tổng quan Mạch Điện Tử thực hành cac TN ĐTCB2 Kế hoạch thực ứng dụng tốt, không mang tính chất tham khảo học hỏi mà giúp nhóm em có nhìn xa mạch khuếch đại ,mạch dao động phát triển, hoàn thiện đồ án tốt nghiệp với nội dung tìm hiểu sâu với ứng dụng thực tế chữ ký điện tử Qua đợt thực tập em tìm hiểu mạch khuếch đại âm thanh, khuếch đại thuật toán tìm hiểu thực hành mạch thực tế 3.2 Đối với nhà trường Kỳ thực tập sinh viên hội lớn để sinh viên đối chiếu, so sánh lý thuyết ghế nhà trường với thực tiễn tổ chức, doanh nghiệp, giúp sinh viên tích lũy kinh nghiệm thân, làm quen dần với môi trường thực tế Kỳ thực tập vừa qua thực giúp em rất nhiều, kinh nghiệm sống, làm việc thực tế vô cùng, với khoảng thời gian thực tập tháng, em tự thấy ngắn để chúng em làm quen thực tốt tập Vì vậy, em mong muốn Ban Giám Hiệu nhà trường, phòng Đào Tạo, Khoa Điện Tử xem xét kéo dài thời gian thực tập cho sinh viên khóa sau để bạn tìm hiểu, nghiên cứu vấn đề sâu hơn, mạch lạc hơn, tích lũy cho thân nhiều học kinh nghiệm 46 Báo cáo thực nghiệm tốt nghiệp Điện Tử Cơ Bản GVHD:Nguyễn Ngọc Anh TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Dương Minh Trí , Linh Kiện Điện Tử , nhà xuất Khoa Học Kĩ Thuật, xuất năm 1994 2.Tống Văn Ôn , Dao động thạh anh , nhà xuất ĐH Bách Khoa , năm 1998 KS Phạm Đình Bảo , Điện tử cản bản, nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật 4.TS Đặng Văn Chuyết , Kỹ thuật mạch điện tử, nhà xuất Giáo Dục Website: http://www.hoiquandientu.com http://www.dientuvietnam.com http://www.tailieu.vn http://www.ebook.edu.vn 47 ... đại công suất Báo cáo thực nghiệm tốt nghiệp Điện Tử Cơ Bản GVHD:Nguyễn Ngọc Anh BÀI 2: MẠCH KHUẾCH ĐẠI DARLINGTON 2. 1 Giới thiệu: Báo cáo thực nghiệm tốt nghiệp Điện Tử Cơ Bản GVHD:Nguyễn... đồ hình 3 .2: U cc IC1 R c1 R c2 U c1 IC2 U c2 Q Q IE1 R E IE2 IE -U E E Hình 3 .2 Sơ đồ phân cực cho mạch vi sai Tổng dòng điện cực E : 13 Báo cáo thực nghiệm tốt nghiệp Điện Tử Cơ Bản GVHD:Nguyễn... đồng pha 12 Báo cáo thực nghiệm tốt nghiệp Điện Tử Cơ Bản GVHD:Nguyễn Ngọc Anh VC C R c1 R c2 U c1 U c2 Q VC C Q VC C R R E S IS T O R Hình 3.1 Mạch khuếch đại vi sai 3 .2. Chế độ chiều: Điện cực