BÁO cáo bài 4 KHẢO sát đáp ỨNG tần số MẠCH KHUẾCH đại BJT GHÉP e CHUNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ------BÁO CÁO BÀI 4 KHẢO SÁT ĐÁP ỨNG TẦN SỐ MẠCH KHUẾCH ĐẠI BJT GHÉP E CHUNG Giảng viên: Nguyễn Thanh Phương Lớp: L12

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

- -BÁO CÁO BÀI 4 KHẢO SÁT ĐÁP ỨNG TẦN SỐ MẠCH KHUẾCH ĐẠI BJT GHÉP E CHUNG Giảng viên: Nguyễn Thanh Phương

Lớp: L12 – Nhóm: 02

Link Meeting của nhóm:

https://drive.google.com/file/d/1lMt277A8ADT5dXK42y9RHjdQmVmdJ9hs/view? usp=sharing

I Giới Thiệu Chung.

1/ Mục tiêu thí nghiệm:

- Bài thí nghiệm giúp nhóm kiểm chứng nguyên lý hoạt động và các thông số cơ bản của đáp ứng tần số của mạch khuếch đại BJT ghép E chung và ảnh hưởng của tụ điện lên đáp ứng tần số của mạch khuếch đại Những số liệu sai lệch khi tính toán lý thuyết và đo được trên thực tế

- Trong quá trình thí nghiệm, bài thí nghiệm đã giúp các thành viên trong nhóm thành thạo hơn trong việc mô phỏng trên phần mềm LTspice, hiểu rõ cách sử dụng phần mềm

để thực hiện mô phỏng

- Bài thực hành thí nghiệm giúp rèn luyện cho các thành viên khả năng làm việc nhóm chung, phân chia và sắp xếp công việc hợp lý, đặc biệt hơn hết là rèn luyện khả năng xử

lý vấn đề khi nhóm gặp những sự cố trong quá trình thực hiện

2/ Công cụ thí nghiệm:

- Phần mềm thí nghjệm: LTspice

-Module thí nghiệm: BJTLABSN010

II Các lý thuyết cần kiểm chứng.

Phần 1: Khảo sát mạch ở chế độ DC

1 Lắp mạch nguyên lý

2 Tính toán lý thuyết

RB = RB1//RB2 = 18∗5.618+5.6=4.27 k Ω.

VB = R 12∗R B2

B1 +R B2= 12∗5.6

5.6+18=2.85 V

I B= V B −V BE

R B+(β+1)R E

= 2.85−0.7 4.27+(130+1)∗0.412=0.037(mA).

⇒ I CQ =β I B ≈ 4.81(mA).

V C =12−R C .I CQ=7.19(V).

V E =R E .I CQ β+1 β ≈ 2V

3 Kết quả thí nghiệm

Chế độ đo DC: op

h fe =β= Ic Ib= 4.514990.0352891≈ 128.

Vcb=Vc−Vb=7.07866−2.50911≈ 4.57 V

Nhận xét: Kết quả mô phỏng đúng so với lý thuyết, sai số nhỏ.

Phần 2: Khảo sát độ lợi áp tần số dãy giữa A M

A Mạch khuếch đại ghép E chung không hồi tiếp

1 Lắp mạch nguyên lý

2 Tính toán lý thuyết

r π = βVt Ic =130 0.0264.81 =0.702(k Ω).

⇒ A M=−β (R c/ ¿R L)

R TH/ ¿r π

R TH/ ¿r π +R i ≈−59.1

3 Kết quả thí nghiệm

¿A M∨ ¿V out

V¿ = 1.1404+1.2775

(19.982+19.973).10−3 =60.52

Nhận xét:

+ Kết quả mô phỏng cho giá trị AM tương đương với tính toán lý thuyết, sai

số rất bé

+ Vout ngược pha với Vin

B Mạch khuếch đại ghép E chung có hồi tiếp

1 Lắp mạch nguyên lý

2 Tính toán lý thuyết

A M=− β(R C/ ¿R L)

r π+(β+1)R E1 .

R TH/ ¿(r π +(β+1)R E1)

R TH/ ¿(r π +(β+1)R E 1 )+R i ≈−20.3

3 Kết quả thí nghiệm

¿A M∨ ¿V V out

¿ = 408.252+411.48419.973+19.963 =20.53

Nhận xét:

+ Kết quả thí nghiệm tương đương với tính toán lý thuyết, sai số rất bé + Vout ngược pha với Vin

Phần 3: Khảo sát đáp ứng tần số của mạch BJT ghép E chung.

Trước hết cần đo và tính các giá trị C μ ,fT ,C π

a/ Đo C μ(Cob)

Mắc mạch trên LTspice như hình:

Đo ở chế độ: tran 0.004m

Kết quả :

Từ kết quả đo được I=101,3 μA

C μ= 1

2πf V I =

1

2π 106. 1

101,3.10 −6

≈ 16,12 pF

b/ Đo f T và tính C π.

Mắc mạch trên LTspice:

Kết quả đo được:

Dùng lệnh để có số liệu chính xác:

Từ kết quả đo ta có: fT= 151,5 MHz

2π(C μ +C π)=

Ic Vt

2 π(C μ +C π)=144,75 MHz

→C π=

4,9 26

151.5 106.2 π−16,12.10

−12≈ 182 pF

A Mạch khuyếch đại ghép E chung không hồi tiếp.

Sơ đồ mạch:

Phân tích lý thuyết:

Tính tần số cắt thấp f L:R CE=(R E1 +R E2)/ ¿r π+(R i¿R th)

β+1 =(22+390)/ ¿689+810,24130+1 = 11,14 Ω

=> fE = 2π R1

CE C E = 143 Hz

R Ci = r π // R th + R i = 1000+ 566 = 1593Ω

=> fCi = 2π R1

Ci C i = 1Hz

RCO = RC + RL = 1000 + 5600 = 6600

=> fCO = 2π R1

CO C O = 0,24Hz => fL = fE + fCi+ fCO = 144,24 Hz

Tính tần số cắt cao f H:C M 1 =C μ(1+β(R L/ ¿R C)

r π ) = 2.6 nF

C M 2 =C μ(1+ r π

β(R L/ ¿R C) ) = 16,24 pF

=> f H ≈ 1

2 π(C M 1 +C π)(R i¿R B¿r π)≈ f M 1 = 163,38 KHz

- Sơ đồ mắc mạch trên LTspice:

Mô phỏng ở chế độ: ac dec100 1 1G

Kết quả:

Tính toán lý thuyết Kết quả đo được

fL (Hz) fH (MHz) fL (Hz) fH (MHz)

B Mạch khuyếch đại ghép E chung có hồi tiếp.

Sơ đồ mạch:

Phân tích lý thuyết:

Tính tần số cắt thấp f L:

R CE=(R E2)/ ¿(R E 1+r π+(R i¿R B)

β+1 )¿ 390/ ¿(22+ 689+(1000 / ¿ 4270)

130+1 ) = 30,8 Ω

=> f CE=2 π R1

CE C E = 52,31 Hz

2πC i ׿¿

= 0.542 Hz

RCO = RC + RL = 1000 + 5600 = 6600

=> fCO = 2π R1

CO C O = 0.24Hz => f L =f E +fi+f CO =53,1 Hz

Tính tần số cắt cao f H: 𝐶in = 𝐶𝜋 + 𝐶𝜇(1 – 𝐴V) = 498 𝑝𝐹

𝐶′L = 𝐶𝜇(1- Av1 ) = 15,62 pF

Từ đó ta tính được giá trị 𝜔𝑝𝑖 𝑣à 𝜔𝑝𝑜

𝜔𝑝𝑖 = Cin× R1'(sig) = 3,04 Mrad/s

𝜔𝑝o = C ' L× R' L1 = 75,45 Mrad/s

Do 𝜔𝑝𝑖 ≪ 𝜔𝑝𝑜 𝑛ê𝑛 𝑥ấ𝑝 𝑥ỉ 𝜔𝐻 = 3,04 Mrad/s => fH = 483,83 KHz

Sơ đồ mắc mạch trên LTspice:

Mô phỏng ở chế độ: ac dec 100 1 1G

Kết quả:

Tính toán lý thuyết Kết quả đo đươc

Nhận xét: Kết quả đo được gần giống với lý thuyết, có sai số rất nhỏ

III Kết luận

Qua bài thí nghiệm giúp nhóm kiểm chứng nguyên lý hoạt động và các thông số cơ bản của đáp ứng tần số của mạch khuếch đại BJT ghép E chung và ảnh hưởng của tụ điện lên đáp ứng tần số của mạch khuếch đại Kết quả thí phù hợp với những kiến thức đã được học