BÁO CÁO THỰC TẬP ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ bài thực nghiệm 1 diode và mạch ứng dụng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ _ BÁO CÁO THỰC TẬP ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ Bài thực nghiệm 1: Diode mạch ứng dụng Giảng viên HD: T.S Nguyễn Đăng Phú Th.STrần Như Chí Sinh viên thực hiện: Trần Tuấn Anh Mã Sinh Viên: 19021406 Hà Nội, 2021 1, KHẢO SÁT ĐẶC TUYỂN I-V CỦA CÁC LOẠI DIODE 1.1 Đo đặc tuyến I-V với diode Si (D1) Ge (D2) thông thường: 1.1.1 Đo vùng thiên áp thuận:  Bản mạch mô Proteus:  Bảng số liệu: P1 Vd (V) Id (mA) 0% 0.53 12% 0.37 25% 0.34 37% 0.31 50% 0.3 60% 0.29 75% 0.28 87% 0.27 100% 0.26 16.9 0.92 0.45 0.31 0.23 0.19 0.15 0.13 0.12 1.1.2 Đo vùng thiên áp ngược:  Bản mạch mô Proteus:  Bảng số liệu: P1 Vd (V) Id (mA) 0% -12V ~0 15% -12V ~0 30% -12V ~0 45% -12V ~0 60% -12V ~0 75% -12V ~0 90% -12V ~0 100% -12V ~0 1.1.3 Đồ thị biểu diễn đường đặc tuyến nhận xét:  Đồ thị:  Nhận xét trả lời: o Điện trở R s trở bảo vệ cho diode chống đoản mạch Khơng có biểu điện trở P1 đặc tuyến đường đặc tuyến phụ thuộc vào điện áp hai đầu diode dịng điện qua o Đối với diode Si (D1): V on ~ 0.65 Dải biến đổi nhỏ từ 0.6 - 0.73 cho dòng lớn vùng thiên áp thuận (từ 0.28 – 16.9 mA) o Đối với diode Ge (D2): V on ~ 0.36 Dải biến đổi nhỏ từ 0.37 - 0.53 cho dòng lớn vùng thiên áp thuận (từ 0.3 – 16.6 mA) 1.2 Đo đặc tuyến I-V diode Zener (D3): 1.2.1 Đo vùng thiên áp thuận: Vd (V) Id (mA) 0.63 0.11 0.63 0.13 0.63 0.15 0.64 0.18 0.65 0.22 0.65 0.3 0.67 0.44 0.69 0.89 -12V 4.30 -13V 4.30 5.18 -14V 4.31 5.77 -15V 4.31 6.36 1.2.2 Đo vùng thiên áp ngược: V Vd (V) Id (mA) -8.2V 4.28 2.33 -9V 4.29 2.81 -10V 4.29 3.4 -11V 4.30 3.99 1.2.3 Đồ thị nhận xét:  Đồ thị:  Hệ số ổn áp diode zener D3: 1%  Diode Zener cho dòng thuận ngược chiều qua, dòng ngược chiều đủ lớn qua Zener ổn áp mức điện áp định  So sánh với diode Si Ge thông thường: o Khi phân cực thuận, đặc tuyến diode zener giống với diode bình thường (tác dụng chỉnh lưu dòng điện tần số thấp) o Khi phân cực nghịch, đặc tuyến diode thơng thường khơng cho dịng điện chạy qua diode hỏng vĩnh viễn gặp dòng điện lớn Đặc tuyến diode zener cho dòng điện nhỏ qua, đến có điện áp định tăng mạnh hiệu điện hai đầu diode zener không thay đổi  Diode thông thường dùng để chỉnh lưu, Diode Zener dùng ổn áp  Diode zener cho điện ngược chiều qua ổn định lại hiệu điện 1.3 Đo đặc tuyến I-V với diode phát quang LED (D4, D5, D6, D7): 1.3.1 Bản mạch mô Proteus:  Đèn LED – Red bắt đầu sáng:  Đèn LED – Red sáng trung bình:  Đèn LED – Red sáng rõ: 1.3.2 Đo vùng thiên áp thuận: LED đỏ Thế ni +V Dịng LED qua - I D Sụt LED -V D LED xanh Thế ni +V Dịng LED qua - I D Sụt LED -V D LED vàng Thế nuôi +V Dòng LED qua - I D Sụt LED -V D LED cam Thế nuôi +V Dòng LED qua - I D Sụt LED -V D Điểm bắt đầu sáng 4V 2.65 mA 2.2V Điểm bắt đầu sáng 4V 2.65 mA 2.2V Điểm bắt đầu sáng 4V 2.65 mA 2.2V Điểm bắt đầu sáng 4V 2.65 mA 2.2V Sáng trung bình 6V 5.57 mA 2.21V Sáng trung bình 6V 5.57 mA 2.21V Sáng trung bình 6V 5.57 mA 2.21V Sáng trung bình 6V 5.57 mA 2.21V Sáng rõ 9V 9.96 mA 2.23V Sáng rõ 9V 9.96 mA 2.23V Sáng rõ 9V 9.96 mA 2.23V Sáng rõ 9V 9.96 mA 2.23V 2, KHẢO SÁT MẠCH CHỈNH LƯU 2.1 Sơ đồ chỉnh lưu nửa sóng lọc gợn sóng: 2.1.1 Sơ đồ nguyên lý khảo sát mạch chỉnh lưu nửa sóng:  Bản mạch mô Proteus: o Nối J1 (không nối J2, J3, J4) o Nối lối OUT mạch với kênh máy sóng  Kết mơ phỏng: o Đặt thang đo máy sóng mức biên độ vào 1V/cm, chu kỳ quét 0.05 ms/cm Sử dụng mạch chuyển ghép tín hiệu lối vào “DC” hai kênh máy sóng o Đặt chế độ mát phát sóng sin, tần số 1000 Hz o Chỉnh biên độ máy phát sóng 4V  Nhận xét: o Sự khác dạng sóng đầu vào A dạng sóng đầu ra: có chu kì dương qua sóng đầu o Sự chênh lệch hiệu điện hai đỉnh tương ứng điện áp ngưỡng diode gây minh họa hình 2.1.2 Khảo sát chỉnh lưu có lọc gợn sóng:  Nối J1 J3 để tụ C1 song song với trở tải R1 (J2, J4 khơng nối)  Kết dạng sóng ra:  Nhận xét: Độ gợn sóng giảm đi, điện áp đầu tương đối phẳng 2.1.3 Khảo sát phụ thuộc gợn sóng vào trở tải tụ lọc:  Nối J2 J3 để thay trở R1 trở R2 mạch(J1, J4 không nối) o Dạng sóng thu được:  Tiếp tục nối J4 o Dạng sóng thu được:  Nhận xét: o Tỉ lệ gợn sóng tăng lên thay trở R1 trở R giảm lắp thêm tụ lọc C2 o Góc cắt tăng lên thay R1 R2 2.2 Sơ đồ chỉnh lưu toàn sóng thứ cấp biến có điểm giữa: 2.2.1 Khảo sát mạch chỉnh lưu tồn sóng gồm diode D1, D2 trở R1:  Bản mạch mô Proteus: o Nối J1, nối nguồn xoay chiều 9V, 0V, 9V với chốt A, C, B mạch o Nối chốt A với kênh 1, lối OUT với kênh máy sóng  Khảo sát mạch thang đo: Đặt thang đo lối vào máy sóng 5V/cm, thời gian quét 5ms/cm  Nhận xét: o So với trường hợp chỉnh lưu nửa sóng, dạng sóng lối OUT có dịng qua hai nửa chu kỳ o Giá trị biên độ đỉnh chu kỳ tín hiệu minh họa hình 2.2.2 Khảo sát chỉnh lưu tồn sóng có lọc gợn sóng:  Nối thêm J3 để thêm tụ C1 vào mạch  Kết dạng sóng ra:  Nhận xét: Dạng sóng phẳng 2.3 Sơ đồ chỉnh lưu tồn sóng cầu diode: 2.3.1 Khảo sát mạch chỉnh lưu gồm cầu diode D3, D4, D5, D6 trở R3:  Bản mạch mô Proteus: o Nối kênh máy sóng tới lối K1 mạch o Nối nguồn xoay chiều 9V khối thiết bị với chốt D, E o Nối K1, không nối K2  Khảo sát mạch thang đo: Đặt thang đo lối vào máy sóng 5V/cm, thời gian quét 5ms/cm o Kết dạng sóng thu được:  Nhận xét: o Dạng sóng có giá trị đỉnh sóng 8V chu kỳ tín hiệu 2ms o Nếu dùng diode với biến có điểm cuộn thứ cấp cần diode đấu đối lưng vào tạo mạch chỉnh lưu tồn sóng 2.3.2 Khảo sát chỉnh lưu mạch cầu có lọc gợn sóng:  Bản mạch mơ phỏng: Nối K1 K2  Kết dạng sóng ra:  Nhận xét: o Sau qua tụ lọc, dạng sóng nhận tương đối phẳng I T o Thế gợn sóng:V r = f ∗C =V p C Vr Vr o Độ gợn sóng: ∆ t= V P = V P w 2π T √ √ o Mạch chỉnh lưu cầu với lọc có tín hiệu mạch phẳng so với mạch chỉnh lưu diode với biến có điểm cuộn thứ cấp lọc mạch cầu có diode dẫn nửa chu kỳ 3, KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH CHUYỂN TRẠNG THÁI CỦA LOẠI DIODE TIẾP ĐIỂM VÀ TIẾP MẶT 3.1 Khảo sát với diode tiếp mặt 1N-4001:  Bản mạch mô Proteus:  Kết mơ phỏng: o Với tần số sóng 50Hz o Với tần số sóng 500Hz o Với tần số sóng 50kHz o Với tần số sóng 500kHz  Nhận xét: o Khi tần số sóng tăng lên, sóng lối chuyển thành dòng chiều o Sự khác biệt bắt đầu xuất sóng lối từ tần số 50kHz 3.2 Khảo sát với diode tiếp điểm 1N-4148:  Bản mạch mô Proteus:  Kết mơ phỏng: Dạng sóng kênh kênh o Với tần số sóng 50Hz o Với tần số sóng 500Hz o Với tần số sóng 50kHz o Với tần số sóng 500kHz  Nhận xét: o Sự thay đổi sóng lối bắt đầu xuất tăng tần số sóng lên cao o Khi so sánh với diode tiếp mặt 4001, thay đổi sóng lối xuất muộn (tần số tăng lên đến 500kHz thay đổi) Điều lớp tiếp giáp P-N điểm để tránh điện dung kí sinh o Vì vậy, diode tiếp điểm thường dùng mạch cao tần để tách sóng tín hiệu 4, CÁC MẠCH DỊCH MỨC TÍN HIỆU VÀ HẠN BIÊN DÙNG DIODE 4.1 Bộ dịch mức chiều DC tín hiệu: 4.1.1 Dịch mức dương tín hiệu:  Bản mạch Proteus: o o Nối J2, không nối J1 để tạo sơ đồ dịch mức dương cho tín hiệu Cấp nguồn DC điều chỉnh (từ + 15V) từ thiết bị với chốt VC mạch Vặn biến trở nguồn o Nối tín hiệu từ máy phát với lối vào B mạch, đồng thời nối lối vào tới kênh máy sóng o Nối lối OUT mạch với kênh máy sóng Bật điện nguồn ni cho thiết bị  Khảo sát mạch thang đo: o Đặt chế độ cho máy phát tín hiệu thiết bị chế độ: phát dạng sin, tần số 1KHz, biên độ ±5V từ đỉnh tới đỉnh o Đặt thang đo lối vào máy sóng kênh 1V/cm, thời gian quét 1ms/cm V C = 0,25V V C = 2V V C = 1V V C = 4V 4.1.2 Dịch mức âm tín hiệu:  Bản mạch Proteus: o Cấp nguồn DC điều chỉnh (từ - 15V) từ thiết bị với chốt V C , vặn biến trở nguồn o Nối J1, không nối J2 để tạo sơ đồ dịch mức phần âm cho tín hiệu  Khảo sát mạch thang đo: V C = -0,25V V C = -2V 4.1.3 Sơ đồ nguyên lý giải thích hoạt động:  Sơ đồ nguyên lý: V C = -1V V C= -4V  Giải thích hoạt động: - Đối với mạch dịch mức âm o Ở nửa chu kì dương, diode phân cực thuận đồng thời tụ điện nạp đến mức điện áp dương (V m) định tương đường hệ thống tụ o Ở nửa chu kì âm, diode phân cực ngược diode khơng ảnh hưởng đến đầu mạch, tụ điện phóng điện tạo đầu tương tương (V m +V i =2V i) o Nửa chua kì dương tiếp theo, tụ tiếp tục phóng điện lúc giá trị tụ suy hao giá trị dòng dương, đưa V out 0, tụ điện sạc o Ở nửa chu kì âm tiếp theo, tụ sạc đổi chiều, diode phân cực ngược không tác dụng lên dòng đầu tụ, tương đương V m +V i =2V i - Đối với mạch dịch mức dương, cách thức hoạt động tương tự ngược lại 4.2 Bộ hạn chế tín hiệu: 4.2.1 Hạn chế phần dương tín hiệu:  Bản mạch Proteus: o Cấp nguồn DC điều chỉnh (từ +15V) từ thiết bị với chốt V C sơ đồ A1-4 Vặn biến trở nguồn o Nối J1, không nối J2 để tạo sơ đồ hạn chế phần dương tín hiệu o Nối tín hiệu từ máy phát với lối vào A mạch, đồng thời nối lối vào tới kênh máy sóng o Nối kênh máy sóng vào lối OUT  Khảo sát mạch thang đo: o Đặt máy phát tín hiệu thiết bị chế độ: phát dạng sin, tần số 1KHz, biên độ ±5V từ đỉnh tới đỉnh o Đặt thang đo lối vào máy sóng kênh 1V/cm, thời gian quét 1ms/cm o Tăng dần V C theo giá trị V C = 0,25V V C = 1V V C = 2V V C = 4V 4.2.2 Hạn chế phần âm tín hiệu:  Bản mạch Proteus: Cấp nguồn DC điều chỉnh (từ -15V) từ thiết bị với chốt V C sơ đồ A1-4 Vặn biến trở nguồn Nối J2, không nối J1 để tạo sơ đồ hạn chế phần âm tín hiệu  Khảo sát mạch thang đo: Tăng dần V C theo giá trị V C = -1V V C = -0,25V V C = -4V V C= -2V 4.2.3 Sơ đồ nguyên lý giải thích hoạt động:  Sơ đồ nguyên lý:  Giải thích hoạt động: - Mạch hạn chế sử dụng để xén bớt phần điện áp để ngăn giá trị lớn (hoặc nhỏ hơn) giá trị xác định Có cách mắc mạch cách mắc diode song song nối tiếp với tải - Diode mạch hoạt động chế độ phân cực ngược có điện trở cực lớn, đóng vai trò ngắn mạch phân cực thuận đóng vai trị dây dẫn cho dịng điện chạy qua - Đối với mạch hạn chế dương: o Ở chu kỳ dương tín hiệu đầu vào, diode phân cực thuận đóng vai trị dây dẫn cho dịng điện qua tải từ xén bớt phần dương mạch Dịng DC đóng vai trị thực điều chỉnh dịng thơng qua tải điều chỉnh mức độ xén bớt mạch o Ở nửa chu kỳ âm, diode đóng vai trị hở mạch, dịng điện qua dioe bảo tồn - Đối với mạch hạn chế âm: o Ở nửa chu kỳ âm tín hiệu, diode phân cực thuận đóng vai trò ngắn mạch Dòng DC qua tải xén bớt phần âm đầu o Ở nửa chu kỳ dương, diode phân cực ngược, phần dương tín hiệu khơng bị cắt xén ... áp thuận: Vd (V) Id (mA) 0.63 0 .11 0.63 0 .13 0.63 0 .15 0.64 0 .18 0.65 0.22 0.65 0.3 0.67 0.44 0.69 0.89 -12 V 4.30 -13 V 4.30 5 .18 -14 V 4. 31 5.77 -15 V 4. 31 6.36 1. 2.2 Đo vùng thiên áp ngược: V... mô Proteus:  Bảng số liệu: P1 Vd (V) Id (mA) 0% -12 V ~0 15 % -12 V ~0 30% -12 V ~0 45% -12 V ~0 60% -12 V ~0 75% -12 V ~0 90% -12 V ~0 10 0% -12 V ~0 1. 1.3 Đồ thị biểu diễn đường đặc tuyến nhận xét: ... 0.53 12 % 0.37 25% 0.34 37% 0. 31 50% 0.3 60% 0.29 75% 0.28 87% 0.27 10 0% 0.26 16 .9 0.92 0.45 0. 31 0.23 0 .19 0 .15 0 .13 0 .12 1. 1.2 Đo vùng thiên áp ngược:  Bản mạch mô Proteus:  Bảng số liệu: P1