ĐO HỌ đặc TUYẾN RA CỦA BJT BẰNG OXILO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THƠNG Bộ mơn Cơng nghệ Điện tử Kỹ thuật Y sinh …….o0o…… TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM BÀI ĐO HỌ ĐẶC TUYẾN RA CỦA BJT BẰNG OXILO Giảng Viên Hướng Dẫn: Ths Đào Quang Huân, huan.daoquang@hust.edu.vn Ths.Hoàng Quang Huy, huy.hoangquang@hust.edu.vn Hà Nội, 2020 MỤC LỤC BÀI ĐO HỌ ĐẶC TUYẾN RA CỦA BJT BẰNG OXILO A VẼ HỌ ĐẶC TUYẾN RA IC = f(UCE) BẰNG OXILO A.1 Cơ sở lý thuyết a) Họ đặc tuyến vào Ib = f(UBE) UCE=const b) Họ đặc tuyến IC = f (UCE) IB =const A.2 Các thiết bị cần dùng thí nghiệm A.3 Các bước tiến hành thí nghiệm A.4 Báo cáo kết A.5 Một số kết đo Mạch mô NI Multisim B ĐO CÁC THAM SỐ TÍN HIỆU NHỎ TRONG SƠ ĐỒ TƯƠNG ĐƯƠNG VẬT LÝ , re, rc CỦA BJT 10 B.1 Cơ sở lý thuyết 10 B.2 Các thiết bị cần dùng thí nghiệm 10 B.3 Các bước tiến hành thí nghiệm 11 B.4 Báo cáo thí nghiệm 12 TÀI LIỆU THAM KHẢO 14 BÀI ĐO HỌ ĐẶC TUYẾN RA CỦA BJT BẰNG OXILO A VẼ HỌ ĐẶC TUYẾN RA IC = f(UCE) BẰNG OXILO A.1 Cơ sở lý thuyết - Tranzito tiếp giáp lưỡng cực linh kiện bán dẫn gồm có miền bán dẫn P,N xếp xen kẽ với viết tắt BJT (Bipolar Junction Transistor) Tùy theo trình tự xếp miền bán dẫn P,N mà có loại Tranzito tiếp giáp lưỡng cực: Tranzito PNP, Tranzito NPN - Ký hiệu hình ảnh Tranzito: IE C IB B IC E b) Ký hiệu Tranzito PNP a) Ký hiệu, dòng điện điện áp Tranzito NPN Hình 3-1: Ký hiệu Tranzito NPN PNP Hình 3-2: Sơ đồ chân vài loại Tranzito NPN PNP Với Tranzito ngược hay thuận có họ đặc tuyến vào/ra tùy thuộc vào cách mắc mạch Tranzito (có dạng mắc mạch Tranzito: Mắc kiểu Emitơ chung – EC, mắc kiểu bazơ chung – BC, mắc kiểu Colectơ chung – CC,) Ví dụ: Tranzito mắc kiểu EC có: a) Họ đặc tuyến vào Ib = f(UBE) UCE=const I B(µA) UCE3 UCE2 UCE1 UCE3 < UCE2 < UCE1 UBE(v) Hình 3-3: Đặc tuyến vào BJT ( loại Si ) b) Họ đặc tuyến IC = f (UCE) IB =const I C(mA) IB4  IB3  IB2  IB1 IB0 IB4 IB3 IB2 IB1 IB0 UCE(v) Hình 3-4: Đặc tuyến BJT A.2 Các thiết bị cần dùng thí nghiệm - Oxilo kênh - Đồng hồ vạn - Pannel thí nghiệm - Các linh kiện điện tử để lắp mạch: Tranzito NPN C2383; điện trở 0,1KΩ, 0,56KΩ, 10KΩ, 100KΩ A.3 Các bước tiến hành thí nghiệm ➢ Chuẩn thiết bị trước đo: - Bật công tắc Power Oxilo - Mắc đầu đo kênh CH1 CH2 vào điểm CAL có ghi giá trị chuẩn (1Vpp 2Vpp tùy theo Oxilo) Oxilo - Điều chỉnh chiết áp Calib (nút chuẩn độ lớn tín hiệu) cho giá trị đo hình giá trị mà điểm CAL ghi ➢ Các bước tiến hành thí nghiệm Bước 1: - Mắc mạch sơ đồ hình (hình 3-5 ): oscilloscope R1 D 18V~ R Rc 100K 100K S A RB B 0,1K 0,56K CH1 (Y) C CH2 (X) C2383 100K 10K E + +5V Hình 3-5: Mạch đo đặc tuyến Bước 2: - Kết nối kênh đo Oxilo sơ đồ Công tắc S chế độ hở mạch (điểm 1) c) Vặn núm điều chỉnh cường độ sáng Intensity Oxilo cực tiểu (vặn hết cỡ phía trái để tránh hỏng đèn hình) Bước 3: Thiết lập chế độ quét Oxilo chế độ XY (bằng cách ấn nút vị trí XY) Tăng dần độ sáng vừa phải (vặn từ từ chiết áp Intensity theo chiều kim đồng hồ) Khi mà hình Oxilo cịn điểm sáng, điều chỉnh điểm sáng gốc tọa độ (ở hình) Bước 4: Bật công tắc nguồn S (đưa vị trí 2) từ pannel thí nghiệm  Khi hình Oxilo hiển thị dạng tín hiệu hình 3-6 (nhận hình Oxilo) Bước 5: Vẽ lại dạng đặc tuyến vừa đo tính Ic1 Đo dịng tĩnh IB cách đo URB trường hợp (khi gỡ bỏ nguồn ~18V) dùng đồng hồ vạn để đo UAB IB = UAB RB Trên hình Oxilo hiển thị dạng đặc tuyến thay đổi với giá trị R=100KΩ Đo dịng IB1 Bước 6: Mắc thêm điện trở có giá trị 100K song song với điện trở R Đo dòng IB2 Tương tự mắc thêm điện trở có giá trị 100K đo dòng IB3 Bước 7: Quan sát vẽ lại dạng đặc tuyến vừa đo (ứng với R=100K//100K) Bước 8: Tiếp tục mắc thêm điện trở có giá trị 100K song song với điện trở R Đo dòng IB3 Bước 9: Quan sát vẽ lại dạng đặc tuyến vừa đo Ic (mA) (ứng với R=100K//100K//100K) R = 100KΩ//100KΩ//100KΩ R = 100KΩ//100KΩ R = 100KΩ CH1 Ib3= const Ib2= const Ib1= const U(V) + Hình 3-6: Đặc tuyến BJT ứng với mức dòng Ib CH2 A.4 Báo cáo kết a) Vẽ dạng đặc tuyến đo (dòng Ic) ứng với giá trị điện trở R (tức ứng với 03 giá Ic (mA) trị Ib) đồ thị CH1 U(V) + CH2 Hình 3-7: Kết đo từ thực nghiệm Tính giá trị dòng Ic đo thay đổi giá trị R? Ic1 = UCD1 Rc Ic2 = UCD2 Rc Ic3 = UCD3 Rc Lưu ý: giá trị đo hiển thị Oxilo giá trị điện áp đo đầu điện trở Rc vẽ đồ thị giá trị dòng Ic Dòng Ic = UCD Rc b) Nhận xét đặc tuyến vừa đo so sánh với lý thuyết? …………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… c) Tính dịng IB thông qua bước 5, 6, 7, I B1 = UAB1 = RB IB2 = UAB = RB I B3 = UAB RB = d) Xác định dòng điện IB chiều ứng với trường hợp đo UBE thay đổi giá trị điện trở R theo công thức sau: IB = 5V − U BE R + RB Với trường hợp trên, tính dịng IB thơng qua UBE đo (so sánh với dòng IB đo bước 5, 6, 7, 8) I B1 = 5V − U BE = R + RB IB2 = 5V − U BE = R + RB I B3 = 5V − U BE = R + RB Lưu ý: Dịng IB1 tính tương ứng với điện trở R=100KΩ Dịng IB2 tính tương ứng với điện trở R=100KΩ mắc song song Dòng IB3 tính tương ứng với điện trở R=100KΩ mắc song song A.5 Một số kết đo Mạch mô NI Multisim Q1 IB 0.000001A Mạch đo đặc tuyến Họ đặc tuyến Vce 12V Họ đặc tuyến (2) B ĐO CÁC THAM SỐ TÍN HIỆU NHỎ TRONG SƠ ĐỒ TƯƠNG ĐƯƠNG VẬT LÝ , re, rc CỦA BJT B.1 Cơ sở lý thuyết - Các tham số tín hiệu Tranzito phụ thuộc vào mơ hình tương đương (mơ hình tham số H, Z, Y mơ hình tương đương vật lý) Các tham số phụ thuộc vào cách mắc (BC, EC, CC) có ký hiệu giá trị khác Thông thường người ta đo tần số thấp trung bình hay sử dụng mơ hình tham số H mơ hình tương đương vật lý (mơ hình tham số re – xem giáo trình Cấu kiện Điện tử) - Trong thí nghiệm đo tham số Tranzito theo mơ hình tương đương vật lý mắc theo mạch EC bao gồm số thông số quan trọng sau: ac : Hệ số khuếch đại dịng điện tín hiệu xoay chiều ac = dIc UCE= const dIb re điện trở tiếp xúc Emitơ ( coi Ie  Ic) ta có : re = dUbe UCE= const dIc re đo thông qua điện trở vào Tranzito mắc theo Emitơ chung theo công thức: Rv  βacre Với Rv = re  Rv  ac dUbe UCE= const dIb rc điện trở tiếp xúc Colector (hay gọi điện trở sơ đồ tương đương) rc = dUc IB= const dIc B.2 Các thiết bị cần dùng thí nghiệm - Oxilo kênh - Máy phát tín hiệu - Pannel thí nghiệm - Các linh kiện điện tử để mắc mạch: Tranzito NPN C2383; điện trở 0,1KΩ, 0,56KΩ 10KΩ, 100KΩ tụ điện 10F 10 B.3 Các bước tiến hành thí nghiệm - Mắc mạch điện sơ đồ hình 3-8 đây: oscilloscope R1 D +12V 0,1K Rc + RB CH2 X B C2383 10K 10F E R2 M Đầu đo 100K Máy phát tín hiệu CH1 Y C A C 0,56K +5V Hình 3-8: Mạch đo tham số , re, rc Tranzito mắc theo sơ đồ EC a) Đo βac, re: - Đặt đầu máy phát tín hiệu điểm M - Bật cơng tắc nguồn Pannel thí nghiệm, máy phát tín hiệu Oxilo - Thiết lập Oxilo chế độ qt bình thường điều chỉnh tín hiệu Ura từ máy phát tín hiệu (điểm M) có biên độ đỉnh - đỉnh (Upp=0,5V) để tần số f = 10KHz Bật chuyển mạch chế độ đo kênh CH1 vị trí GND sau điều chỉnh tia sáng trùng với đường kẻ ngang Oxilo phía cuối hình, (kênh CH2 làm tươngtwj vậy) sau bật chuyển mạch chế độ đo Oxilo kênh đo CH1 CH2 vị trí đo DC CH2 dùng để đo điện áp vào điểm A Dùng đầu đo CH1 để đo điểm B, C, D ta có dạng UB~, UC~, UD~, (tính giá trị điện áp xoay chiều đỉnh - đỉnh) Các tham số tính theo cơng thức sau: = iC ~ U C ~ − U D ~ U A~ − U B ~ U C ~ − U D ~ U A ~ − U B ~ = : = : iB ~ RC RB 560 10.000 RV = U BE ~ U  RB U  10000 = B~ = B~ iB ~ U A~ − U B ~ U A~ − U B ~ 11 Tính re  Rv  ac b) Đo rc: - Chuyển đầu máy phát tín hiệu đến điểm D Đặt giá trị tín hiệu máy phát có giá trị đỉnh đỉnh từ ÷ 4V/10KHz hình 3-9 đây: R1 +12V oscilloscope D 0,1K Rc 0.56K C Rb CH1 Y CH2 X C2383 10K : E R2 M 100K Máy phát tín hiệu +5V Hình 3-9: Mạch đo tham số , re, rc Tranzito mắc theo sơ đồ EC - Đo UD~ , UC~ tính giá trị đỉnh đỉnh (Để tính rc theo mạch mắc trên, cần đảm bảo rc » Rc Trong mạch Emitơ chung rc thường có giá trị từ 40KΩ ÷ 50KΩ , trong mạch chọn Rc = 0,56KΩ , phù hợp điều kiện đặt ra) rc tính là: rC = U D~ U  RC U  1000 = D~ = D~ iC ~ U D ~ − U C ~ U D~ − UC ~ B.4 Báo cáo thí nghiệm - Đo vẽ dạng tín hiệu U(vào) điểm: A, B, C, D Lưu ý: (đo chế độ đo DC thể hình vẽ 3-10 mức điện áp tín hiệu xoay chiều) biên độ, dạng pha tín hiệu 12 U(v) Tín hiệu điểm A U(v) t U(v) Tín hiệu điểm C Tín hiệu điểm B t U(v) Tín hiệu điểm D t t Hình 3-10: Vẽ dạng tín hiệu đo điểm A,B,C,D đồ thị sơ đồ mạch hình 3-8 (điện áp tín hiệu xoay chiều) - Tính giá trị: ac, re, rc …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 13 TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình Cấu kiện điện tử, Nguyễn Đức Thuận (chủ biên) Hướng dẫn sử dụng Multisim, Đào Quang Huân, Hoàng Quang Huy https://bit.ly/ibmelab_et2040_multisim_hdsd Hướng dẫn https://bit.ly/ibme_et2040_lab_bai1 Phần mềm NI Multisim 14 https://bit.ly/ibmelab_ed_multisim Các tài liệu hướng dẫn khác https://bit.ly/ibmelab_et2040_lab_docs 14 ... đường kẻ ngang Oxilo phía cuối hình, (kênh CH2 làm tươngtwj vậy) sau bật chuyển mạch chế độ đo Oxilo kênh đo CH1 CH2 vị trí đo DC CH2 dùng để đo điện áp vào điểm A Dùng đầu đo CH1 để đo điểm B, C,... 12 TÀI LIỆU THAM KHẢO 14 BÀI ĐO HỌ ĐẶC TUYẾN RA CỦA BJT BẰNG OXILO A VẼ HỌ ĐẶC TUYẾN RA IC = f(UCE) BẰNG OXILO A.1 Cơ sở lý thuyết - Tranzito tiếp giáp lưỡng cực linh kiện bán dẫn... kẽ với viết tắt BJT (Bipolar Junction Transistor) Tùy theo trình tự xếp miền bán dẫn P,N mà có loại Tranzito tiếp giáp lưỡng cực: Tranzito PNP, Tranzito NPN - Ký hiệu hình ảnh Tranzito: IE C IB