Nội dung Trang Lời nói đầu 1 Thí nghiệm 1: Diode và các mạch ứng dụng 4 Thí nghiệm 2: Transistor BJT và mạch khuếch đại 23 Thí nghiệm 3: Các bộ khuếch đại ghép tầng 42 Thí nghiệm 4: Transistor FET – Khóa chuyển mạch FET 56 Thí nghiệm 5: Bộ khuếch đại thuật toán 1 69 Thí nghiệm 6: Bộ khuếch đại thuật toán 2 83 Thí nghiệm 7: Các mạch phát dao động dạng sin 94 Thí nghiệm 8: Các mạch phát dao động khác sin 110 Thí nghiệm 9: Thyristor, Triac và các mạch ứng dụng 124 Thí nghiệm 10: Các mạch điều chế và giải điều chế 140 Hướng dẫn sửa dụng các thiết bị thí nghiệm 170
VIET NAM NATIONAL UNIVERSITY UNIVERSITY OF ENGINEERING AND TECHNOLOGY ******** THỰC NGHIỆM CÁC MẠCH PHÁT DAO ĐỘNG DẠNG KHÁC SIN THỰC NGHIỆM Khảo sát sơ đồ máy phát đa hài lắp transistor BJT • Bản mạch thực nghiệm: A8 – Cấp nguồn +12V cho mạch A8 -1 118 - Chưa nối J, để ngắt mạch phản hồi cho T1, T2 Kiểm tra chế độ chiều cho transistor T1, T2 Đo độ sụt trở R1, R2, tính dịng qua T1, T2 Các transistor phải dẫn gần bão hoà bão hoà (thế collector T1, T2 gần 0) - Đặt thang đo lối vào dao động ký 5V/ cm, thời gian quét 1ms/cm Chỉnh cho tia nằm khoảng phần phần máy sóng; Sử dụng nút chỉnh vị trí dịch tia theo chiều X Y vị trí dễ quan sát - Nối kênh dao động ký với lối OUT1, kênh với lối OUT2 - Nối cặp chốt J theo bảng A8-B1 Câu hỏi: Kiểm tra chế độ chiều cho transistor T1, T2 Đo độ sụt trở R1, R2, tính dịng qua T1, T2 Các transistor phải dẫn gần bão hoà bão hoà - Sụt mở R1,R2 V = 6.5V - Dòng qua T1,T2 IB = 0.5mA Câu hỏi: Tại cặp nối, quan sát vẽ dạng tín hiệu Đo chu kỳ xung ra, tính tần số phát Nối J1 & J4 Dạng xung Tính CR (F.Ω = sec) T(Giây) Nối J2 & J5 Nối J3 & J6 Nối J1 & J5 Nối J2 & J4 Xung bị méo dạng Xung bị méo dạng Xung bị méo dạng Xung bị méo dạng C1.R3=0.22ms C2.R3=2.2ms C4.R4=0.22ms C5.R4=2.2ms C3.R3=2.2ms C6.R4=2.2ms C1.R3=0.22ms C5.R4=2.2ms C2.R3=2.2ms C4.R4=0.22ms Xung bị méo dạng 200us 1.95ms 18.7ms 1.5ms 1.08ms F(Hz) = 1/T 5000Hz 5.128Hz 53.47Hz 666Hz 925Hz K = T/RC 0.9 0.88 8.5 6.81 4.9 Khảo sát sơ đồ máy phát đa hài lắp KĐTT • Bản mạch thực nghiệm: A8 – • Các bước thực hiện: - Cấp nguồn +12V cho mảng sơ đồ A9- - Đặt thang đo lối vào dao động ký kênh 5V/cm, kênh 5V/cm, thời gian quét 1ms/cm Chỉnh cho tia nằm khoảng phần phần máy 119 sóng - Nối kênh dao động ký với lối C Sử dụng kênh để quan sát điểm ngưỡng (điểm E) tín hiệu F Câu hỏi: Vẽ giản đồ hình thành xung mạch biểu diễn: dạng xung F, dạng xung C, tương ứng với xung F - Khi P = 0% - Vặn biến trở P1 để P1 có giá trị cực đại ( P1 = 100%) Câu hỏi: Tính tốn giá trị V(E) theo hai trường hợp lối mức cao mức thấp So sánh giá trị tính tốn với giá trị ngưỡng thay đổi tín hiệu F Giải thích vai trị mạch R2, R3 + Khi lối mức cao: V(E)=10.5V + Khi lối mức thấp: V(E)=1.5V + R2 cách ly chân nguồn với đất, cấp R3 cho chân dương IC1 + R3 đóng vai trò trở phản hồi IC1 Câu hỏi: So sánh giá trị nhận với bước Giải thích vai trị mạch R4 + P1 C (C2 C1 // C2) - Giữ nguyên P1 giá trị cực đại Nối J1 để tăng tụ C = (C1 // C2) + Khi nối J1, mạch cho lối với tần số bé + Tụ C phóng điện từ +C qua R qua lối khuếch đại thuật tốn tới -C Tụ C phóng điện điện áp UC = UN có xu hướng giảm đến - Ura max UN < UP = -βUra max, điện áp lối vào đổi dấu, lối khuếch đại thuật toán lại lật trạng thái thành Ura max Quá trình tạo xung vuông lối Chu kỳ xung lối ra: T0 = 2τ =2 RC ln(1+2 )Nếu chọn R3 = R2 ta có T0 ≈ 2,2 RC Khảo sát đa hài đợi (một trạng thái ổn định) lắp BJT • Bản mạch thực nghiệm: A8 – • Các bước tiến hành: - Cấp nguồn +12V cho mạch A8 - - Đặt thang đo lối vào dao động ký 5V/cm, thời gian quét 1ms/cm Chỉnh cho tia nằm khoảng phần phần máy sóng - Nối kênh dao động ký với lối vào IN/A, kênh với lối OUT/C - Kiểm tra chế độ chiều cho transistor T1, T2 Đo độ sụt trở R3, R6, tính dịng 120 qua T1, T2 Chỉnh biến trở P1 để T1 cấm, khơng có dịng qua T2 dẫn - Đặt máy phát tín hiệu chế độ: phát xung vng góc, tần số kHz, biên độ 100mV - Nối lối máy phát xung với lối vào IN/A sơ đồ A8-3 Tăng dần biên độ tín hiệu - Phát xung lối có tín hiệu Đo biên độ xung vào điện base T1 (thế ngưỡng) emitter T1, T2 - Đặt biên độ xung máy phát = 500mV Vặn biến trở P1 lối xuất tín hiệu Câu hỏi: Giải thích mối liên hệ base T1 biên độ xung cần thiết để khởi động sơ đồ Đo độ rộng xung ra, tìm hệ số k liên hệ độ rộng xung với C2, R5 : τ = k.C2.R5 - Đo độ rộng xung ra, tìm hệ số k liên hệ độ rộng xung với C2, R5 : τ = k.C2.R5=1.72x0.1x22k=3784 Câu hỏi: Vẽ lại dạng tín hiệu tương ứng điểm: - Tín hiệu vào - Tín hiệu base T1 - Tín hiệu collector T1 - Tín hiệu base T2 - Tín hiệu collector T2 (lối ra) Tin hiêu vao Tin hiêu baseT1 Tin hiêu collector T1 Tin hiêu Tin hiêu base T2 Câu hỏi: Nguyên lý hoạt động mạch: - Tụ C1 nạp đầy điện tích trước lúc t0, phóng điện qua T2 cho T2 dẫn , cực Collector Emitter T2 nối với nhau, Nguồn 12V chạy qua R6 qua T2 xuống đất Vce(T2) ≈ , T1 khóa Đây trạng thái ổn định bền hay gọi trạng thái đợi mạch - Đồng thời lúc tụ C1 nạp nguồn 12V qua trở R3, V(c1) ≈ 12V - Lúc t = t0 có xung điện áp dương đủ lớn( từ máy phát xung) làm cho Vbe T1 (cỡ 0,6V) tác dụng tới lối vào làm T1 dẫn, cực C nối với E Điện cực Collector T1 giảm từ +12V lúc T1 cấm xuống gần Emitter (T1) lúc T1 dẫn - Bước nhảy điện qua lọc thơng cao R3C đặt tồn đến cực base T2 làm điện đột biến từ mức thông (khoảng 0,6V) đến mức 12V + 0,6V ≈ -12.6V, T2 bị khố - Khi T1 trì trạng thái mở nhờ mạch hồi tiếp dương điện áp vào không Tụ C bắt đầu nạp điện từ nguồn 12V R5 C2 T1 xuống đất Khảo sát sơ đồ đa hài đợi lắp KĐTT Bản mạch thực nghiệm: A8 – • Các bước tiến hành: Cấp nguồn ±12V cho mạch A8 -4 Chú ý cắm phân cực nguồn - Đặt thang đo lối vào dao động ký kênh 2V/cm, kênh 5V/cm, thời gian quét 1ms/cm Chỉnh cho tia nằm khoảng phần phần máy sóng - Nối kênh dao động ký với lối vào IN/A Sử dụng kênh để quan sát ngưỡng (điểm 121 E) tín hiệu lối OUT/C - Đặt máy phát tín hiệu chế độ: phát sóng dạng xung vuông, tần số kHz, biên độ đặt cực tiểu - Vặn biến trở P1 cực tiểu (min) để nối tắt P1 Đo điểm E: V(E), điểm C: Vo(C) - Nối lối máy phát xung với lối vào IN/A sơ đồ Vặn nút chỉnh tăng biên độ máy phát lối xuất tín hiệu biên độ Vo(C)≈(-12V)-(-1V)=-11V Xác định biên độ tín hiệu vào Vin ứng với thời điểm IC1 chuyển trạng thái lối Đo độ rộng tín hiệu tx Ghi kết vào bảng A8-B2 ➢ Bảng A8-B2: Vin(A) V(E) đo tx Vo(C) P1min C3 0.5V 2.4V 1.63ms 11V P1max,C3 0.5V 9V 0.667ms 5.7V P1max,C2//C3 0.5V 9.9V 1.85ms 7.3V Câu hỏi: Biểu diễn giản đồ xung đó: Vẽ dạng tín hiệu vào với giá trị ngưỡng V(e), vẽ dạng tín tương ứng với tín hiệu vào - Tín hiệu IN/A: Vàng - Tin hiệu ra: Xanh dương - Tín hiệu ngưỡng: Đo Câu hỏi: Giải thích vai trị mạch tạo ngưỡng đơn hài (R2 R3) mạch hình thành độ rộng xung gồm linh kiện (R2, R3, R4 + P1 C2, C3) - Qua mạch hồi tiếp dương R1, R2 điện áp chân P: UP = - βU0 max Với β = R1/(R1+R2) Sơ đồ nguyên lý đa hài đợi số hồi tiếp trạng thái ổn định bền (trạng thái đợi) mạch - Lúc t = t1, có xung nhọn cực tính dương đưa tới lối vào P Nếu có biên độ thích hợp lớn I-βU0 max I, sơ đồ lật trạng thái cân khơng bền với Uo = Uo max, qua mạch hồi tiếp dương chân P có UP = βUo max Sau lúc t1, điện áp Ur max nạp cho tụ C làm cho UC = UN dương dẫn lúc t = t2 UN = βU0 max (nói xác UN > βU0 max) xảy đột biến điện áp đầu vào vi mạch UN UP đổi dấu, điện áp lật trạng thái lần thứ hai Uo = Uo max (trong khoảng thời gian t1 ÷ t2, UN = UC > nên điốt bị phân cực ngược, có điện trở lớn tách khoi mạch) - Tiếp sau thời gian t2, tụ C phóng điện qua R tới lối khuếch đại thuật toán hướng tới giá trị điện áp -U0max Cho đến thời điểm t = t3, UC = UN ≈ (UC = UN = - 0,7V) diode mở, ghim mức điện áp đầu vào đảo giá trị này, mạch quay trạng thái đợi ban đầu - Độ rộng xung tx = t2 - t1 liên quan tới trình nạp tụ C từ mức tới mức βUo max 5 Khảo sát mạch phát xung tam giác (xung cưa) • Bản mạch thực nghiệm: A8 - • Các bước thực hiện: - Cấp nguồn +12V cho mảng sơ đồ A8- - Đặt thang đo lối vào dao động ký 2V/cm, thời gian quét lms/cm Chỉnh cho tia nằm khoảng phần phần máy sóng; Nối kênh dao động ký với lối OUT/C - Kiểm tra chế độ chiều cho transistor T1, T2 Đo độ sụt trở R5, tính dòng qua T1, T2 Chỉnh biến trở P1 để T2 dẫn dịng ~ ÷ 6mA Sụt collector T1 ≈ T1 mở bão hồ - Đặt máy phát tín hiệu chế độ: phát xung vng góc, tần số kHz, biên độ 5V - Quan sát tín hiệu máy hiệ - P = 94% xung cưa Câu hỏi: Giải thích nguyên tắc hoạt động sơ đồ - Ban đầu chưa có xung điều khiển, T1 mở bão hịa nhờ R2 điện áp lúc xấp xỉ 0V Khi có xung vng âm vào làm cho T1 khóa tụ C1 nạp điện từ Vcc qua T2 xuống đất , T2 có tác dụng nguồn ổn dịng , lúc : Có quan hệ tuyến tính , hết xung điều khiển âm T1 lại mở , C1 phóng điện nhanh qua T1 đưa mạch trở trạng thái ban đầu Khảo sát máy phát xung tổng hợp (máy phát tạo hàm) lắp KĐTT • Bản mạch thực nghiệm: A8 – • Các bước thực nghiệm: - Cấp nguồn ±12V cho mạch A8 -6 Chú ý cắm phân cực nguồn - Đặt thang đo lối vào dao động ký kênh 5V/cm, kênh 5V/cm, thời gian quét 1ms/cm Chỉnh cho tia vị trí dễ quan sát 123 - Nối kênh dao động ký với lối 01 Sử dụng kênh để quan sát tín hiệu điểm E tín hiệu 02 - Vặn biến trở P1, P2 vị trí Quan sát tín hiệu E, 01, 02 Đo biên độ tín hiệu ra, thời gian kéo dài xung tx, tính tần số máy phát f = 1/2tx Ghi kết vào bảng A8-B3 - Giữ nguyên P2 Vặn biến trở P1 cực tiểu (min), sau vặn P1 cực đại (max), lặp lại bước cho giá trị P1 Ghi kết vào bảng A8-B3 - Từ kết đo, xác định khoảng biên độ tín hiệu máy phát - Đặt P1 vị trí Vặn biến trở P2 = min, sau vặn P2 = max, lặp lại bước cho giá trị P2 Ghi kết vào bảng A8-B3 Bảng A8-B3 V(01) V(02) tx f P1 , P2 9V 4V 4.28mS 117Hz P1 min, P2 11V 8.25V 7.05mS 71Hz P1 max, P2 3V 1.25V 4.28mS 117Hz P1 , P2 9V 4V 6.42mS 78Hz P1 , P2 max 9V 4V 2.15mS 233Hz Câu hỏi: Nguyên tắc hoạt động: - IC1 đóng vai trị Schmitt trigger với phản hồi đầu vào cực dương cực âm nhận điện áp phải hồi từ đầu IC3 (mạch tích phân) tạo xung tam giác Lúc IC1 đóng vai trò mạch so sánh cực dương âm tạo điện áp lối Vout mức “cao” với “thấp” tạo thành xung vng (trên hình) vào cực âm IC2 đồng thời nhận phản hồi từ lối IC2 đồng thời tạo thành Schmitt trigger đầu tạo thành xung vuông - Từ đầu IC2 lại vào IC3 (mạch tích phân) lại tiếp tục tạo xung tam giác lại phản hồi IC1 tiếp diễn trình Kết thúc