Báo cáo thực tập điện tử tương tự tuần2

+ Tại nửa chu kì sau, Diode D1 lúc này ở trạng thái phân cực nghịch, có vai trò như 1 khóa điện mở làm cho mạch điện bị hở.. • Khảo sát bộ chỉnh lưu toàn sóng có lọc gợn sóng: -Suy đoán:

VIET NAM NATIONAL UNIVERSITY UNIVERSITY OF ENGINEERING AND TECHNOLOGY

********

LAB REPORT ON ANALOG ELECTRONICS DESIGN – ELT3102 24

Student Name: Nguyen The Anh

Student ID: 19021404

Mentors: Pham Dinh Tuan

Chu Thi Phuong Dung

1.Khảo sát đặc tuyến I-V của các loại Diode:

-Bảng mạch thực nghiệm A1-1:

1.1, Đo đặc tuyến I-V của các loại Diode Si(D1) và Ge(D2) thông thường :

*Đo trong thiên áp thuận, ta được bảng số liệu sau:

-Không có biểu hiện của trở Rs và P1 trên đường đặc tuyến I-V của diode

- Đường đặc tuyến I-V của diode chỉ phụ thuộc vào V D và I D

-V on của Diode Si là 0.7V, còn của Diode Ge là 0.3V

Dải biến đổi thế nhỏ 0.69V < V < 0.73V cho dải biến đổi dòng lớn 4.22mA < I < 16.6mA

1.2, Đo đặc tuyến IV của Diode Zener:

-Đo trong vùng điện áp thuận

-Từ hai bảng số liệu trên, ta vẽ được đồ thị đặc tuyến IV của diode Zener:

-Hệ số ổn áp của Zenner D3:

β (% ) = 0.01

1 100 = 1%

1.3, Đo đặc tuyến IV với các diode phát quang LED: D4, D5, D6, D7

*Đo trong thiên áp thuận:

LED red Điểm bắt đầu sáng Sáng trung bình Sáng rõ

2 Khảo sát mạch chỉnh lưu:

- Thực hiện trên sơ đồ A1-2:

2.1 Khảo sát mạch chỉnh lưu nửa sóng và lọc gợn sóng:

- Mạch điện:

- Kết quả mô phỏng:

*Giải thích:

- Dạng sóng tại A(v s ) là dạng sóng hình sin với biên độ đỉnh là 4V, tần số 1kHz

- Dạng sóng tại Out(v o ) là dạng sóng tuần tự có nửa chu kì đầu là hình parabol với đỉnh xấp xỉ 4V và nửa chu kì sau là 0V

- Sự khác biệt giữa hai sóng do :

+) Tại nửa chu kì đầu, khi cấp sóng vào v s tại A Diode D1 ở trạng thái phân cực thuận, có vai trò như 1 khóa điện đóng Vì vậy, ta có v s = v o

+) Tại nửa chu kì sau, Diode D1 lúc này ở trạng thái phân cực nghịch, có vai trò như 1 khóa điện mở làm cho mạch điện bị hở Vì vậy, ta có v o = 0V

+)Tại nửa chu kì đầu, ta thấy trên máy hiện sóng, đỉnh sóng v o thấp hơn đỉnh sóng vào v s một khoảng a Khoảng a= V D của diode D1 = 0.7 nên v o = v s – a

 Khảo sát mạch chỉnh lưu có lọc gợn sóng:

- Kết quả mô phỏng:

Trên đồ thị, sóng màu xanh là sóng lối vào, sóng màu đỏ là sóng lổi ra

-Thế gợn sóng, Vr = 0.04 Thế trung bình VDC = 3.25 nên ta tính được tỉ lệ là: (0.04/3.25).100 = 1.23%

- Hiện tượng gợn sóng xảy ra do sự nạp nhanh và phóng chậm của tụ C1 Tỷ lệ ripple phụ thuộc vào các thông số là điện trở, tụ điện và tần số

*Khảo sát sự phụ thuộc của thế gợn sóng vào trở tải và tụ lọc

-Vẽ lại lối ra OUT khi nối J2 và J3, bỏ nối J1

-Ta được kết quả mô phỏng:

-Tỷ lệ gợn sóng lúc này sẽ là 𝑟 = 𝑉𝑟

𝑉𝑑𝑐 = 0.21

3.11 = 6.75 % -Tỷ lệ gợn sóng sẽ tăng lên khi thay R1 bằng R2 do R2 < R1 nên hằng số thời gian

t = RC sẽ giảm làm thời gian phóng điện của tụ nhanh hơn hoặc ta có thể giải thích bằng phương trình sau :

𝑉𝑟 = 𝑉𝑝

𝑓𝑅𝐶

-Khi R giảm đi thì Vr sẽ tăng lên

-Khi mắc thêm tụ C2 thì tỷ lệ gợn sóng sẽ giảm đi do điện dung của tụ tăng làm tăng hằng số thời gian dẫn tới thời gian phóng điện của tụ sẽ lâu hơn, hoặc ta có thể giải thích như phương trình trên, khi tăng C làm Vr giảm

-Góc dẫn sẽ không đổi khi thay R1 bằng R2 do nó chỉ phụ thuộc vào đặc tính của diode

2.2 Sơ đồ chỉnh lưu toàn sóng dùng thứ cấp biến thế ra có điểm giữa

• Khảo sát mạch chỉnh lưu toàn sóng gồm 2 diode D1 , D2 và trở R1:

Đây là trường hợp chỉnh lưu toàn chu kỳ so với chỉnh lưu nửa chu kỳ của phần 2.1

• Khảo sát bộ chỉnh lưu toàn sóng có lọc gợn sóng:

-Suy đoán: nếu mắc thêm tụ lọc thì sẽ có hiện tượng nạp và xả của tụ trong cả 2 chu kỳ âm và dương và tỷ lệ gợn sóng sẽ nhỏ hơn so với chỉnh lưu nửa chu kỳ -Nối J3, vẽ lại dạng sóng OUT

-Vr = 0.03V, tỷ lệ gợn sóng 𝑟 = 𝑉𝑟

𝑉𝑑𝑐 = 0.03

5.62 = 0.53 % -Thế gợn sóng và tỷ lệ gợn sóng nhỏ hơn so với trường hợp chỉnh lưu nửa chu kỳ Vậy suy đoán trên hoàn toàn hợp lý

2.3 Sơ đồ chỉnh lưu toàn sóng bằng cầu diode

• Khảo sát mạch chỉnh lưu gồm cầu diode D3, D4, D5, D6 và trở R3:

-Chạy mô phỏng, ta được kết quả sau dạng sóng ra Out2 như sau:

-Vin = 8.34, Vout = 7.71, độ sụt thế trên 2 diode = 0.63V chu kì 1ms

-Trường hợp này, do máy biến thế sử dụng điểm tham chiếu là đất trong khi nguồn

AC sử dụng điểm tham chiếu là -9V vì vậy phần âm của dạng sóng Vin sẽ bị mất

-Nhận xét: So với trường hợp dùng 2 diode sử dụng máy biến áp có điểm nối ở giữa thì sụt thế của trường hợp sử dụng diode cầu sẽ nhiều hơn

• Khảo sát bộ chỉnh lưu mạch cầu có lọc gợn sóng:

-Dạng sóng OUT sau khi mắc tụ :

-Vr = 0.08, VDC = 7.5V => r = (0.08/7.5).100= 1.067%

-Nhận xét: Tỷ lệ r không thay đổi nhiều so với trường hợp sử dụng 2 diode và biến thế có sử dụng điểm nối ở giữa Ngoại trừ việc sụt thế trong trường hợp dùng cầu diode sẽ lớn hơn

3 Khảo sát quá trình chuyển trạng thái của 2 loại Diode tiếp điểm

và tiếp mặt:

-Thực hành trên bản mạch A1-3

3.1 Khảo sát với diode tiếp mặt 1N-4001:

- Nối lối ra của máy phát sóng tới chốt A1 của diode 1N-4001, đồng thời cũng nối tới kênh

1 của máy hiện sóng

- Nối lối ra OUT của mạch tới kênh 2 của máy hiện sóng

-Máy phát tạo sóng đặt ở chế độ phát sóng vuông, tần số biến đổi từ 50Hz đến 500 KHz,

biên độ giữ không đổi 500 mV

-Kết quả mô phỏng:

Trên máy hiện sóng, sóng vàng là sóng đầu vào của máy tạo sóng, sóng xanh là sóng ra tại lối ra OUT

+) Tần số 50Hz:

+) Tần số 500Hz:

+)Tần số 50 kHz:

+)Tần số 500 kHz:

Nhận xét: Khi thay đổi tần số lên đến 50 kHz, dạng sóng lối ra bắt đầu có sự khác biệt

3.2 Khảo sát với diode tiếp điểm 1N4148

-Thực hiện khảo sát tương tự với diode 1N4001, ta chuyển máy phát sóng xuống chốt nối A2

-Máy phát tạo sóng đặt ở chế độ phát sóng vuông, tần số biến đổi từ 50Hz đến

500 KHz,biên độ giữ không đổi 500 mV

-Kết quả mô phỏng:

+)Tần số 50Hz:

+)Tần số 500 Hz:

+)Tần số 50 kHz:

4.1.Bộ dịch mức 1 chiều DC của tín hiệu:

* Dịch mức dương của tín hiệu:

- Nối J2, không nối J1 để tạo sơ đồ dịch mức dương cho tín hiệu Ta có sơ đồ:

-Tăng dần thế VC theo các giá trị: VC = 0,25V; 1V; 2V và 4V

Ta có kết quả mô phỏng như sau:

1 Vc = 0.25

2 Vc = 1V

3 Vc = 2V

4 Vc=4V

*Dịch mức phần âm tín hiệu:

- Nối J1, không nối J2 để tạo sơ đồ dịch mức dương cho tín hiệu Ta có sơ đồ:

- Bật điện cho thiết bị chính Tăng dần thế VC theo các giá trị, VC = - 0,25V; -1V; -2V và -4V Ta có kết quả mô phỏng sau:

1 Vc=-0.25V

2.Vc=-1V

3.Vc=-2V

4.Vc=-4V

đương (Vm+Vin) = 2Vin

● Trong nửa chu kì dương tiếp theo, tụ tiếp tục phóng điện và lúc này giá trị của tụ

sẽ bị suy hao bằng đúng giá trị của dòng dương, đưa vout lúc này còn 0, tụ được sạc

● Nửa chu kỳ âm tiếp theo thì tụ được sạc đổi chiều, diode phân cực ngược không tác dụng lên dòng đầu ra và tụ, tương đương (Vm+Vin) = 2Vin

+ Mạch dịch mức dương có cách thức hoạt động tương tự Tuy nhiên ngược lại

4.2, Bộ hạn chế tín hiệu:

*Hạn chế phần dương tín hiệu:

- Nối J1, không nối J2 để tạo sơ đồ hạn chế phần dương của tín hiệu

Ta có sơ đồ sau:

-Nối tín hiệu từ máy phát với lối vào A của mạch, đồng thời nối lối vào này tới kênh 1 của máy hiện sóng

- Nối kênh 2 máy hiện sóng vào lối ra OUT Bật điện nguồn nuôi cho thiết bị chính Tăng dần thế VC theo các giá trị VC = 0,25V; 1V; 2V và 4V

-Ta có kết quả mô phỏng sau:

1 Vc = 0.25 V

2 Vc =1V

3.Vc=2V

4.Vc=4V

*Hạn chế phần âm tín hiệu:

- Cấp nguồn DC điều chỉnh (từ 0 -15V) từ thiết bị chính với chốt VC của sơ đồ A1-4 Vặn biến trở nguồn về 0 Nối J2, không nối J1 để tạo sơ đồ hạn chế phần âm tín hiệu

- Bật điện cho thiết bị chính (Tăng dần thế VC theo các giá trị, VC = - 0,25V; -1V; -2V và -4V

Ta có sơ đồ:

Kết quả mô phỏng:

1.Vc=-0.25V

2 Vc=-1V

3.Vc=-2V

4.Vc=-4V

Nguyên lí hoạt động mạch hạn chế tín hiệu:

- Diode hoạt động ở 2 chế độ phân cực ngược và phân cực thuận, ở mỗi chế độ thì diode có vai trò khác nhau trong hệ thống mạch

+ Diode phân cực thuận (Diode đóng vai trò như dây dẫn cho dòng điện chạy qua) + Diode phân cực ngược (Lúc này diode có điện trở cực lớn và đóng vai trò như một ngắn mạch

*Đối với mạch hạn chế dương

● Trong chu kỳ dương của tín hiệu đầu vào, diode phân cực thuận, lúc này diode đóng vai trò như dây dẫn cho dòng điện đi qua tải từ đó xén bớt phần dương của hệ thống mạch Trong mạch này, dòng DC đóng vai trò để có thể thực hiện điều chỉnh dòng thông qua tải và điều chỉnh mức độ xén của mạch

● Trong nửa chu kỳ âm thì diode đóng vai trò như một hở mạch, dòng điện đi qua diode được bảo toàn

*Đối với mạch hạn chế âm thì ngược lại với mạch hạn chế dương

● Trong nửa chu kỳ âm của tín hiệu thì diode sẽ phân cực thuận điều này làm diode đóng vai trò như một ngắn mạch, Dòng điện từ DC qua tải sẽ xén bớt phần

âm tại đầu ra

● Trong nửa chu kì dương thì diode phân cực ngược, phần dương của tín hiệu không bị cắt xén