Báo cáo thực tập điện tử tương tự tuần 1 các loại diode và mạch ứng dụng

Báo cáo thực tập điện tử tương tự tuần Các loại diode mạch ứng dụng Họ tên: Cấn Quang Trường MSV: 19021527 1.Khảo sát đặc tuyến I-V loại diode -Bản mạch thực nghiệm A1-1 1.1.Đo đặc tuyến I-V với diode Si(D1) Ge(D2) thông thường -Đo vùng điện áp thuận Diode Si VD (V) ID (mA) Diode Ge 0.53 0.11 0.54 0.15 0.55 0.18 0.61 0.97 0.63 1.31 0.65 2.43 0.69 6.73 0.72 16.6 VD (V) ID (mA) 0.6 0.11 0.61 0.15 0.62 0.23 0.63 0.34 0.66 1.17 0.68 2.42 0.69 4.22 0.73 16.6 -Đo vùng điện áp ngược Diode Si VD (V) ID (uA) -12 -0.49 -12 -0.49 -12 -0.49 -12 -0.49 -11.9 -0.49 -11.9 -0.49 -11.9 -0.49 -11.9 -0.49 0.6 0.11 0.61 0.15 0.62 0.23 0.63 0.34 0.66 1.17 0.68 2.42 0.69 4.22 0.73 16.6 Diode Ge VD (V) ID (mA) -Đặc tuyến I-V Diode Si Diode (Ge) tương tự nhau: -Trở Rs trở bảo vệ P1 giá trị (Ohm) Rs giúp hạn dịng diode khơng bị đánh thủng Khơng có biểu hai điện trở đường đặc tuyến I-V theo cơng thức I_D V_D I_D phụ thuộc vào thay đổi V_D -Von Diode (Si) 0.7V, Diode (Ge) 0.3V Dải biến đổi nhỏ 0.69V < V < 0.73V cho dải biến đổi dòng lớn 4.22mA < I < 16.6mA 1.2 Đo đặc tuyến I-V diode Zenner D3 -Đo vùng điện áp thuận VD (V) ID (mA) 0.24 0.25 0.26 0.27 0.28 0.33 0.34 0.46 0.12 0.15 0.2 0.27 0.4 2.06 3.17 17 -11 -5.13 -2.39 -12 -5.69 -2.4 -13 -6.38 -2.4 -14 -6.95 -2.41 -15 -7.48 -2.41 -Đo vùng điện áp ngược V I_D V_D -8.2 -3.41 -2.37 -9 -4.11 -2.38 -10 -4.67 -2.39 Đồ thị đặc trưng diode Zener -Độ ổn áp diode Zener D3 β ( %) = 0.01 =1 % -Nhận xét kết quả: +Đối với điện áp phân cực thuận diode Zener hoạt động diode bình thường, cịn phần điện áp phân cực âm Zener trì mức điện áp -2.4V Diode Zener giúp cho diode hoạt động vùng điện áp ngược trì mức cố định điện áp ngược lớn làm cho diode không bị hỏng, cụ thể trường hợp Zener trì ổn áp 2.4V 1.3 Đo đặc tuyến I-V với diode phát quang LED: D4, D5, D6, D7 -Đo vùng điện áp thuận: LED red Điểm bắt đầu sáng Sáng trung bình Sáng rõ Thế ni +V 4.48 7.23 8.77 Dòng qua LED - ID4 Sụt LED -VD4 3.34 7.37 9.62 2.2 2.22 2.23 LED green Thế ni +V Dịng qua LED - ID5 Sụt LED -VD5 LED yellow Thế ni +V Dịng qua LED - ID6 Sụt LED Điểm bắt đầu sáng Sáng trung bình Sáng rõ 2.65 4.48 8.77 0.72 3.34 9.62 2.17 2.2 Điểm bắt đầu Sáng trung bình Sáng rõ sáng 2.23 2.65 7.6 0.72 7.92 9.96 2.17 2.22 2.23 -VD6 LED blue Điểm bắt đầu sáng Sáng trung bình Sáng rõ Thế ni +V 4.48 7.94 Dòng qua LED - ID7 3.34 8.41 9.96 2.2 2.22 2.23 Sụt LED -VD7 Nhận xét: Dòng sử dụng cho LED tăng dần từ: Red Green Yellow Blue Khảo sát mạch chỉnh lưu 2.1 Sơ đồ chỉnh lưu nửa sóng lọc gợn sóng -Kết phép đo -Nhận xét: Sóng vàng sóng A, sóng xanh sóng OUT, Vout dạng chỉnh lưu nửa chu kỳ V A, Vout có giá trị đỉnh V_A 0.62V sụt diode D1 • Khảo sát chỉnh lưu có lọc gợn sóng: -Dạng sóng lối OUT sau mắc tụ -Thế gợn sóng: Vr= 0.04V, trung bình Vdc = 3.25 => Vr/Vdc = 0.04/3.25 = 1.23 % - Hiện tượng gợn sóng xảy nạp nhanh phóng chậm tụ C1 Tỷ lệ ripple phụ thuộc vào thông số điện trở, tụ điện tần số • Khảo sát phụ thuộc gợn sóng vào trở tải tụ lọc -Vẽ lại lối OUT nối J2 J3, bỏ nối J1 Vr 0.98 -Tỷ lệ gợn sóng r = Vdc = 2.76 =35.5 % -Dạng gợn sóng sau nối thêm J4 Vr 0.21 -Tỷ lệ gợn sóng lúc r = Vdc = 3.11 =6.75 % -Góc dẫn θ=π − Δt 2.0 02 π =π− π =0.92 π T 0.5 -Tỷ lệ gợn sóng tăng lên thay R1 R2 R2 < R1 nên số thời gian t = RC giảm làm thời gian phóng điện tụ nhanh ta giải thích phương trình sau V r= Vp fRC -Khi R giảm Vr tăng lên -Khi mắc thêm tụ C2 tỷ lệ gợn sóng giảm điện dung tụ tăng làm tăng số thời gian dẫn tới thời gian phóng điện tụ lâu hơn, ta giải thích phương trình trên, tăng C làm Vr giảm -Góc dẫn khơng đổi thay R1 R2 phụ thuộc vào đặc tính diode 2.2 Sơ đồ chỉnh lưu tồn sóng dùng thứ cấp biến có điểm • Khảo sát mạch chỉnh lưu tồn sóng gồm diode D1 , D2 trở R1: -Đây trường hợp chỉnh lưu toàn chu kỳ so với chỉnh lưu nửa chu kỳ phần 2.1 • Khảo sát chỉnh lưu tồn sóng có lọc gợn sóng: -Suy đốn: mắc thêm tụ lọc có tượng nạp xả tụ chu kỳ âm dương tỷ lệ gợn sóng nhỏ so với chỉnh lưu nửa chu kỳ -Nối J3, vẽ lại dạng sóng OUT Vr 0.03 -Vr = 0.03V, tỷ lệ gợn sóng r = Vdc = 5.62 =0.53 % -Thế gợn sóng tỷ lệ gợn sóng nhỏ so với trường hợp chỉnh lưu nửa chu kỳ Vậy suy đoán hoàn toàn hợp lý 2.3 Sơ đồ chỉnh lưu tồn sóng cầu diode • Khảo sát mạch chỉnh lưu gồm cầu diode D3, D4, D5, D6 trở R3: -Tại tần số 50 KHz -Tại tần số 500KHz -Nhận xét: Khi tăng dần tần số sóng lối vào lối dần trở nên giống với lối vào -Do điện dung ký sinh diode tích phóng tần số cao làm diode khơng hoạt động chức chỉnh lưu Từ số 50 KHz có khác biệt, thể rõ phóng nạp tụ ký sinh 3.2 Khảo sát với diode tiếp điểm 1N-4148 -Tại tần số 50 Hz -Tại tần số 500 Hz -Tại tần số 50 KHz -Tại tần số 500 KHz -Nhận xét: Từ tần số 50 KHz trở đi, dạng sóng đầu khác với dạng sóng đầu vào -Cấu tạo diode tiếp điểm bao gồm hai chất bán dẫn P, N tiếp xúc với điểm nhằm tránh điện dung ký sinh hoạt động mạch cao tần, cịn diode tiếp mặt có mặt tiếp giáp P-N điện dung ký sinh lớn, hoạt động tần số cao dẫn tới phóng nạp tụ ký sinh làm ảnh hưởng tới q trình tách sóng -Trên thực tế, diode tiếp điểm thường ứng dụng để tách sóng tín hiệu mạch cao tần có biên độ nhỏ, cịn diode tiếp mặt sử dụng để tách sóng tín hiệu mạch có tần số thấp 4.1 Bộ dịch mức chiều DC tín hiệu • Dịch mức dương tín hiệu - Nối J2, không nối J1 để tạo sơ đồ dịch mức dương cho tín hiệu Ta có sơ đồ: -Tăng dần VC theo giá trị: VC = 0,25V; 1V; 2V 4V Ta có kết mơ sau: Vc = 0.25 Vc = 1V Vc = 2V Vc=4V -Đường trung bình tín hiệu đầu Vtb = Vin + Vdc - Vd -Nguyên tắc dịch mức dương: Ta coi tụ sạc với Vin +Tại nửa chu kỳ dương tín hiệu diode cấm Vout = 2Vin +Vdc – Vd +Tại nửa chu kỳ âm tín hiệu diode thơng Vout = Vdc – Vd • Dịch mức phần âm tín hiệu - Nối J1, không nối J2 để tạo sơ đồ dịch mức dương cho tín hiệu Ta có sơ đồ: - Bật điện cho thiết bị Tăng dần VC theo giá trị, VC = - 0,25V; -1V; -2V -4V Ta có kết mơ sau: Vc=-0.25V 2.Vc=-1V 3.Vc=-2V 4.Vc=-4V -Đường trung bình tín hiệu đầu ra: Vtb = - (Vin +Vdc - Vd) -Nguyên tắc hoạt động mạch dịch âm: +Tại nửa chu kỳ dương: Diode thông => Vout = - (Vdc - Vd) +Tại nửa chu kỳ âm: Diode cấm => Vout = - (2Vin + Vdc – Vd) 4.2Bộ hạn chế tín hiệu • Hạn chế phần dương tín hiệu - Nối J1, không nối J2 để tạo sơ đồ hạn chế phần dương tín hiệu ta có sơ đồ sau: -Nối tín hiệu từ máy phát với lối vào A mạch, đồng thời nối lối vào tới kênh máy sóng - Nối kênh máy sóng vào lối OUT Bật điện nguồn ni cho thiết bị Tăng dần VC theo giá trị VC = 0,25V; 1V; 2V 4V -Ta có kết mơ sau: Vc = 0.25 V Vc =1V 3.Vc=2V 4.Vc=4V -Nguyên tắc hoạt động mạch hạn chế phần dương: +Tại phần chu kỳ dương: Diode dẫn => Lúc Vin < Vdc + Vd => Vout = Vin, lúc Vin > Vdc + Vd => Vout = Vdc + Vd +Tại phần chu kỳ âm: Diode cấm => Vout = Vin • Hạn chế phần âm tín hiệu - Cấp nguồn DC điều chỉnh (từ -15V) từ thiết bị với chốt VC sơ đồ A1-4 Vặn biến trở nguồn Nối J2, không nối J1 để tạo sơ đồ hạn chế phần âm tín hiệu - Bật điện cho thiết bị (Tăng dần VC theo giá trị, VC = - 0,25V; -1V; -2V -4V Vẽ dạng tín hiệu đo biên độ chúng Ta có sơ đồ: Kết mô phỏng: 1.Vc=-0.25V Vc=-1V 3.Vc=-2V 4.Vc=-4V -Nguyên tắc hoạt động mạch hạn chế phần âm: +Trong nửa chu kỳ dương tín hiệu: Diode cấm => Vout = Vin +Trong nửa chu kỳ âm tín hiệu: Diode dẫn => Lúc Vin < Vdc+Vd => Vout = Vin, lúc Vin > Vdc => Vout = -(Vdc+Vd) - Kết thúc - ... 0 .11 0. 61 0 .15 0.62 0.23 0.63 0.34 0.66 1. 17 0.68 2.42 0.69 4.22 0.73 16 .6 -Đo vùng điện áp ngược Diode Si VD (V) ID (uA) -12 -0.49 -12 -0.49 -12 -0.49 -12 -0.49 -11 .9 -0.49 -11 .9 -0.49 -11 .9... -0.49 -11 .9 -0.49 0.6 0 .11 0. 61 0 .15 0.62 0.23 0.63 0.34 0.66 1. 17 0.68 2.42 0.69 4.22 0.73 16 .6 Diode Ge VD (V) ID (mA) -Đặc tuyến I-V Diode Si Diode (Ge) tương tự nhau: -Trở Rs trở bảo vệ P1 giá... 16 .6mA 1. 2 Đo đặc tuyến I-V diode Zenner D3 -Đo vùng điện áp thuận VD (V) ID (mA) 0.24 0.25 0.26 0.27 0.28 0.33 0.34 0.46 0 .12 0 .15 0.2 0.27 0.4 2.06 3 .17 17 -11 -5 .13 -2.39 -12 -5.69 -2.4 -13