Báo cáo thực hành môn điện tử tương tự

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Họ tên sinh viên: Nguyễn Thanh Tùng Mã sinh viên: 19021534 Khoa: Điện tử - Viễn Thông Lớp học phần: 2122I_ELT3103 Báo cáo Thực hành môn điện tử tương tự : I.1 Đo hệ số khuếch đại tầng transistor T1  Đặt máy phát tín hiệu chế độ: phát dạng sin, tần số 1kHz, biên độ ± 10mV đỉnh-đỉnh  Đặt thang đo lối vào dao động ký kênh 50mV/cm kênh 2V/cm, thời gian quét dao động ký 1ms/cm  Nối kênh dao động ký với chốt vào tuỳ theo thực nghiệm Nối kênh dao động ký với chốt tuỳ theo thực nghiệm  Nối tín hiệu từ máy phát tín hiệu vào IN  Mạch mơ thí nghiệm:  Biện độ dạng sóng vào sóng cực C T1:  Hệ số khuếch đại: A1 = Vout1/Vin1 = 5.55/0.01 = 555 I.2 Đo hệ số khuếch đại tầng transistor T2  Nối tín hiệu từ máy phát tới lối vào B  Mạch mơ thí nghiệm:  Đo biên độ sóng vào sóng (trên collector - lối OUT/C) tầng T2  Hệ số khuếch đại: A2 = Vout2/Vin1 = 0.003/0.01 = 0.3 I.3 Tính hệ số khuếch đại ghép tầng A(tính_tốn) = A1*A2 = 555*0.3 = 166.5 I.4 Đo hệ số khuếch đại ghép tầng thực tế  Nối điểm A với B để ghép hai tầng khuếch đại T1 T2 mạch C4 - R8 // R9 Cấp tín hiệu máy phát vào IN  Mạch mơ thí nghiệm:  Biên độ sóng C:   Hệ số khuếch đại: A(đo) = Vout/Vin = 0.96/0.01 = 96 Giá trị hệ số A(tính tốn) > A(đo)  Hệ số mát nối tầng: ΔA [%] = [ A(tính _ tốn) - A(đo)] X100 / A(tính _ tốn) = ((166.5 – 96)/166.5)*100 = 42.3% I.5 Ghép tầng qua đệm mạch lặp lại emitter lắp transistor T3  Nối chốt A với E F với B để ghép hai tầng khuếch đại T1 T2 qua tầng lặp lại emitter T3  Mạch mơ thí nghiệm:  Biên độ sóng C:  Hệ số khuếch đại: A(đo_2) = VoutT2 / VinT1 (qua T1, T2, T3) = 0.97/0.01 = 97  Hệ số mát nối tầng: ΔA(T3)(%)=[A(tính_tốn)- A(đo)]X100/A(tính_tốn) = ((166.5-97)/166.5)*100 = 41.7%  Giá trị hệ số mát hệ số khuếch đại hai trường hợp nối tầng mạch RC tầng lặp lại Emitter tương đối BẰNG NHAU + Ta thấy hệ số mát khuếch đại RC > nối tầng tầng lặp lại Emitter + Trong việc ghép tầng tiến hiệu tầng đệm (trung gian) tín hiệu vào tầng sau đó, cịn tải tầng trung gian điện trở vào tầng sau - Ghép tầng RC: + Điện dung sử dụng để ghép ngắn mạch tín hiệu xoay chiều từ đầu tầng trước tới đầu vào tầng sau + Sử dụng rộng rãi mạch linh kiện rời rạc - Ghép tầng Emitter: + Có khả dịch mức tín hiệu dải rộng, đồng thời đem lại hệ số khuếch đại lớn + Thường sử dụng khuếch đại vi sai + Sự dịch mức điện áp phía dương khuếch đại vi sai bù lại sử dụng khuếch đại vi sai bù II Khảo sát khuếch đại vi sai II.1 Bộ khuếch đại vi sai với điện trở lắp mạch emitter II.1.1.Phân tích chiều DC  Nối dây nguồn ±12V cho mảng sơ đồ A3-2  Nối J1 để sử dụng R4, J lại ngắt  Nối chốt lối V1 V2 nguồn chiều VDC SOURCES với chốt lối vào tương ứng A1 A2 khuếch đại  Nối chốt C1 C2 với đồng hồ đo số DIGITAL VOLTAGE METER thiết bị (chọn khoảng đo V) để đo lối vi sai DC mạch (VOD)  Mạch mô thí nghiệm:  Nếu VOD ≠ 0, giải thích nguyên nhân ? VOD = 9,607 Vì: + Các phần tử mạch cầu không giống cách tuyệt đối (các transistor điện trở khác nhau) + Lối khuếch đại khác tín hiệu vào vi sai VID = đặc tuyến truyền đạt khuếch đại bị lệch khoảng VOS  Xác định chiều VOD để xem transistor T1,T2 cấm Dùng đồng hồ vạn đo VB transistor đó, vặn từ từ biến trở tương ứng (P1 P2) đến lối vi sai VOD = Thế VB lúc offset VOS khuếch đại vi sai  Tiếp tục vặn biến trở để thay đổi lối vào transistor khoảng ghi 10 cặp giá trị VOD từ nhỏ đến giá trị bão hòa phụ thuộc vào VID vào bảng A3-1 V1(V) V2(V) Vid = V1-V2 Vod(V) 0.01 -0.01 9,49 0.03 -0.03 9.69 Khuếch đại với trở thiên áp R4 0 0 0.07 0.11 0.16 0.2 0.23 -0.07 -0.11 -0.16 -0.2 -0.23 10.23 10.47 10.54 10.62 10.78 0.29 -0.29 10.81 0.35 -0.35 11.02 0.4 -0.4 11.14  Thế offset lối vào VID = 0.01  Thế offset lối VOD = 9.49 II.1.2.Xác định hệ số khuếch đại vi sai với tín hiệu nhỏ  Tháo dây nối A1, A2 với V1, V2  Nối J3 để nối đất tín hiệu xoay chiều lối vào A2 qua tụ C2 0.48 -0.48 11.28  Đặt máy phát tín hiệu chế độ: phát dạng sóng sin, tần số 1kHz, biên độ ± 10mV đỉnh-đỉnh  Đặt thang đo lối vào dao động ký kênh kênh 50mV/cm, thời gian quét 1ms/cm  Nối lối vào kênh dao động ký với chốt C1 C2  Mạch mơ thí nghiệm:  Tín hiệu lối C1 C2:  Nhận xét: Tín hiệu sóng lối vào sóng lối ngược pha với Adm = Vod / Vid = 9/1 = II.1.3.Xác định hệ số triệt tín hiệu đồng pha  Bây tháo J3 nối lối vào IN1, IN2 với Với việc nối vậy, ln có vic =v1 = v2 tín hiệu vào đồng pha với (vì tín hiệu từ máy phát sóng)  Giữ nguyên chế độ đặt cho máy phát dao động ký thực nghiệm  Tăng biên độ tín hiệu vào (có thể lên tới vài vơn) nhìn rõ biên độ sóng lối vC1 vC2 C1 C2  Mạch mơ thí nghiệm:  Tín hiệu sóng ra:  Tín hiệu đồng pha: Voc = 0.5V  Tín hiệu đồng pha: Vic = 2V  Hệ số khuếch đại: Acm = Voc/Vic = 0.5/2=0.25  Tỷ số triệt tín hiệu đồng pha: CMRR = 20 II.2 Bộ khuếch đại vi sai với nguồn dòng lắp mạch emitter  Tiến hành bước thực nghiệm đo Adm Acm mục 2.1 (không phải làm thực nghiệm phân tích DC nữa) Chỉ có việc ngắt J1, nối J2 để thay trở R4 nguồn dòng T3 V1(V) V2(V) Vid = V1-V2 Vod(V) 0.53 0.57 -0.04 11.2 0.49 0.57 -0.08 11.34 Khuếch đại với nguồn dòng T3 0.43 0.36 0.29 0.28 0.26 0.57 0.57 0.57 0.57 0.57 -0.14 -0.21 -0.28 -0.29 -0.31 11.46 11.51 11.57 11.62 11.68 0.23 0.57 -0.34 11.73 0.18 0.57 -0.39 11.84 0.12 0.57 -0.45 11.91 III Khảo sát khuếch đại thuật toán lắp transistor rời rạc III.1 Khảo sát chế độ chiều DC  Nối J2, J3, J4 nối chốt C1 với chốt B Cấp nguồn ±12V cho mảng sơ đồ  Xác định giá trị dòng DC số điểm quan trọng mạch 0.07 0.57 -0.5 12.13 T1 Tính tay Thực nghiệm Vc(V) 12 11.2 T2 Ic(mA) 3.24 Vc(V) 12 11.2 T3 Ic(mA) 1.8 Vc(V) -0.65 Ic(mA) 1.5 Lối Vout 8.12 8.06  Nhận xét: + Nếu kết thực nghiệm khác 25% so với gíá trị khác thử tìm hiểu ngun nhân giải thích cách khắc phục + Vì thực tế transistor loại có sai khác thơng số + Cịn mơ điều kiện lý tưởng III.2 Khảo sát hệ số khuếch đại vi sai Aim tầng KĐTT  Nối J4 để chọn hệ số phản hồi âm lớn  Đặt máy phát tín hiệu chế độ: phát dạng sóng sin, tần số kHz, biên độ ±10mV đỉnh-đỉnh.Nối lối máy phát tới lối vào IN1 để cấp tín hiệu tới lối vào Còn lối vào IN2 khuếch đại nối mặt xoay chiều (AC) xuống đất qua tụ C2 nối J3  Đặt thang đo lối vào dao động ký kênh 20mV/cm kênh 0,2V/cm, thời gian quét dao động ký 1ms/cm  Biên độ đỉnh đỉnh sóng lối ra:  Tính hệ số khuếch đại: Vout = 55mV Vin = 10mV A = Vout/Vin = 5.5  Nhận xét: + Đường màu đỏ dạng sóng lối vào + Đường màu xanh dạng sóng lối + Hai tín hiệu lối vào – lối ngược pha + Dạng sóng tụ C2 có biên độ lớn nhiều sóng tụ C1 III.3 Khảo sát đáp ứng tần số khuếch đại thuật toán với hệ số phản hồi âm khác  Giữa nguyên cấu hình mạch thực nghiệm với việc dùng trở phản hồi R11 = 10 kΩ việc nối J4  Thay đổi tần số tín hiệu từ 50 Hz đến MHz, ý: giữ nguyên biên độ tín hiệu vào ±10 mV, đo biên độ tín hiệu chốt OUT  Thay đổi cấu hình: ngắt J4, nối J5 dùng trở phản hồi R12 = 100 kΩ Tần số(kHz) Vin1(mV ) Vout(V) Vin1(mV ) Vout(V) 0.05 0.1 0.5 100 200 500 1000 10 10 Điện trở phản hồi 10k(Ohm) 10 10 10 10 10 10 10 10 8.3038 8.297 8.267 7.65 7.15 6.84 Điện trở phản hồi 100k(Ohm) 10 10 10 10 6.38 5.76 4.12 3.01 10 10 10 10 10 10 8.3345 8.30 8.25 6.84 5.15 4.76 4.12 8.14 10 7.94 50 7.02  Vẽ đáp ứng tần số khuếch đại (trục hoành theo thang logarit) với trường hợp trở phản hồi  Điện trở phản hổi 10kOhm - Ta thấy, từ tần số 50Hz đến 1MHz, biên độ Vout giảm dần tuyến tính: + Từ tần số 50Hz đến 500Hz, biên độ Vout giảm + Từ tần số 1kHz đến 1MHz, biên độ Vout giảm tương đối nhanh  Điện trở phản hồi 100kOhm - Ta thấy, điện trở phản hồi lên đến 100kOhm, biên độ Vout giảm dần tuyến tính tương tự trường hợp 10kOhm + Từ tần số 50Hz đến 500Hz, biên độ Vout giảm + Từ tần số 1kHz đến 1MHz, biên độ Vout giảm nhanh trở phản hồi lớn  Kết luận: Trường hợp phản hồi 100kOhm có hệ số phản hồi lớn