Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại bjt ghép e chung

Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại bjt ghép e chung Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại bjt ghép e chung Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại bjt ghép e chung Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại bjt ghép e chung Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại bjt ghép e chung Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại bjt ghép e chung Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại bjt ghép e chung Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại bjt ghép e chung Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại bjt ghép e chung Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại bjt ghép e chung Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại bjt ghép e chung Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại bjt ghép e chung Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại bjt ghép e chung Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại bjt ghép e chung Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại bjt ghép e chung Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại bjt ghép e chung Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại bjt ghép e chung Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại bjt ghép e chung

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH



BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MẠCH ĐIỆN TỬ

KHẢO SÁT ĐÁP ỨNG TẦN SỐ MẠCH KHUẾCH ĐẠI BJT GHÉP E

CHUNG Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thanh Phương

Sinh viên thực hiện (Nhóm L06 _ Tổ 1):

Lê Văn Hiệu MSSV: 1910188

Mai Trung Hiếu MSSV: 1911146 Hoàng Văn Doanh MSSV: 1912858

Phiên google meet:

https://drive.google.com/drive/folders/1_9y394Ttx62tVn90FLChzcJF-7rDPM8E?usp=sharing

Ngày hoàn thành báo cáo: 16/11/2021

Thành phố Hồ Chí Minh – 2021

Trang 2

Mục lục

Bài 4: Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại BJT ghép E chung 1

1 Giới thiệu chung 1

2 Các giả thuyết cần kiểm chứng 2

3 Các kết quả thí nghiệm 15

4 Phân tích kết quả và so sánh 24

5 Kết luận chung 27

Trang 3

Bài 4: KHẢO SÁT ĐÁP ỨNG TẦN SỐ MẠCH KHUẾCH ĐẠI BJT GHÉP

E CHUNG

I Giới thiệu chung

Mục tiêu thí nghiệm

Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại BJT ghép E chung

- Tính toán lý thuyết độ lợi áp dãy giữa của mạch, tần số cắt cao, tần số cắt thấp

từ các thông số đã cho, các thông số còn thiếu So sánh kết quả khảo sát với lý thuyết

- Hiểu được nguyên lý hoạt động của mạch khuếch đại BJT ghép E chung ở các tần số khác nhau: tần số thấp, tần số dãy giữa, tần số cao của mạch có hồi tiếp

và không hồi tiếp

- Dùng phần mềm mô phỏng, đo phân cực DC của các mạch để đảm bảo mạch hoạt động ở chế độ tích cực

- Thay đổi các giá trị của các tụ ghép C C , C E và tụ C obext và quan sát sự khác nhau giữa các độ lợi áp của các mạch bao gồm mạch có hồi tiếp và không hồi tiếp

- Biết cách xác định độ lợi áp dãy giữa (ở tần số dãy giữa)

- Từ các độ lợi áp tính được từ tần số thấp đến tần số cao, vẽ đáp ứng tần số của các mạch

- Hiểu được ảnh hưởng của các tụ C obext lên độ lợi áp của mạch và các tần số cắt

Phần mềm thí nghiệm: LTspice

- LTspice là phần mềm máy tính mô phỏng mạch điện tử tương tự dựa trên SPICE, cung cấp tính năng chụp giản đồ để nhập một giản đồ điện tử cho một mạch điện tử

Mo dule thí nghiệm: BJTLABSN001

Trang 4

1.1 Mạch khuếch đại ghép E chung không hồi tiếp

Sơ đồ mạch thí nghiệm trên phần mềm LTSpice

1.2 Mạch khuếch đại ghép E chung có hồi tiếp

BK TP.HCM FEEE - BEE C&M LAB S/N: BJTLABSN001

SINE()

Cobext 0

.ac dec 100 1 1G

Trang 5

Sơ đồ mạch thí nghiệm trên phần mềm LTSpice

BK TP.HCM

FEEE - BEE

C&M LAB S/N: BJTLABSN001

Q1 Q2

Q3

Vcc

12

AC 1 Vin

SINE()

Cobext 0p

.ac dec 100 1 1G

Trang 6

- Việc phân tích đồng thời ảnh hưởng của tất cả các tụ lên mạch là phức tạp, nên

để tiến hành phân tích đáp ứng tần số của một mạch khuếch đại ta sẽ chia ra các vùng tần số khác nhau để khảo sát

- Ở chế độ DC: Các tụ xem như được ngắn mạch hoặc hở mạch nên không ảnh

hưởng đến các giá trị tính toán

- Ở chế độ AC:

+ Tần số thấp: Trở kháng của các tụ Ci, C0, CE trở nên đáng kể (tụ CE nối với điện trở cục E, quyết định chủ yếu tần số cắt dưới của mạch khuếch đại, Ci, C0 đóng vai trò là tụ coupling giữa đầu vào và đầu ra của mạch khuếch đại các tụ ký sinh vẫn xem như hở mạch)

+ Tần số dãy giữa: Ngắn mạch tụ Coupling và Bypass, các tụ khác xem như

hở mạch Các tụ Ci, C0, CE có trở kháng nhỏ, xem như ngắn mạch, tụ

Cobext cũng như điện dung ký sinh có giá trị nhỏ nên trở kháng rất lớn, xem

Trang 7

+ Tần số cao: Các tụ Ci, C0, CE trở kháng rất nhỏ, xem như ngắn mạch, trở kháng của Cobext vả điện dung ký sinh nhỏ, trở nên đáng kể với hoạt động của mạch, quyết định tới tần số cắt trên

• Để tìm tần số cắt cao ta giải phương trình sau:

với 𝑠 = 𝑗𝜔𝐻

• Hoặc nếu có một tần số cắt bé hơn rất nhiều so với các tần số cắt còn lại thì ta có thể xấp xỉ tần số cắt cao bằng tần số bé nhất đó

Từ đó, ta có đồ thị từ phân tích lý thuyết:

2 Tính toán lý thuyết

2.1 Khảo sát điểm làm việc tĩnh của BJT

Ta được biết các thông số của mạch phụ thuộc vào nhiệt độ lúc khảo sát mạch và tùy thuộc vào loại mạch nên ta sử dụng lại các giá trị thông số mạch đo được khi mạch phân cực DC Thông qua quá trình mô phỏng, ta chọn giá trị β ≈ 128,48

Trang 8

Sơ đồ mạch phân cực DC trên LT Spice

Áp dụng Thevenin cho mạch trên ta được:

Trang 9

6

2.85 0.7

37.32( )( 1).R 4.27 (128.48 1) * 412

128.48 37.32 10 4, 79( )( 1) (128.48 1) 37.32 10 4,83( )

B

TH BE B

T ie

2.2.1 Mạch khuếch đại ghép E chung không hồi tiếp

Sơ đồ mạch khảo sát trên LT Spice

Sơ đồ mạch tương đương tín hiệu nhỏ (hfe =  , R b = R TH , h ie = r π )

.tran 10m

Trang 10

/ /1

2.2.2 Mạch khuếch đại ghép E chung có hồi tiếp

Sơ đồ mạch khảo sát trên LT Spice

Sơ đồ mạch tương đương tín hiệu nhỏ (hfe =  , R b = R TH , h ie = r π )

BK TP.HCM

FEEE - BEE

Trang 11

2.3 1 Mạch khuếch đại ghép E chung không hồi tiếp

- Xét tụ 𝐶𝑖, ngắn mạch 𝐶𝑂 và 𝐶𝐸: tần số cắt thấp gây ra bởi tụ điện Ci

Trang 12

- Xét tụ 𝐶𝑖, ngắn mạch 𝐶𝑂 và 𝐶𝐸: tần số cắt thấp gây ra bởi tụ điện Ci

Trang 13

Sơ đồ mô phỏng trên LTSpice

Dựa theo đồ thị khảo sát, ta có dẫn nạp của tụ Cob là:

6 6

1.5100671µs,96.449713µA 1.2483221µs,999.94381mV

Trang 14

Trang 15

Dựa theo đồ thị, tần số chuyển tiếp f T ≈ 145 MHz

Trang 17

3.1 Đo điểm làm việc tĩnh của BJT

Dựa vào thông số đo đạc trên LTSpice, ta có:

128,48 VBE= 𝑉B − 𝑉𝐸 = 0,6131V

𝐼𝐶𝑄 = 4,597 mA 𝑉𝐶𝐸𝑄 = 𝑉𝐶 − 𝑉𝐸 = 5.238 𝑉

Trang 18

+ Các thông số cài đặt trong mạch: Vin = 2mV và f = 10KHz

+ Kết quả đo giá trị Vin và Vout trong mạch:

121.6968 122.5908

122,1438(V) 2

in

V

V V

3.8757949ms,121.69684mV

3.9261197ms,-122.59082mV

Trang 19

+ Các thông số cài đặt trong mạch: Vin = 2mV và f = 10KHz

+ Kết quả đo giá trị Vin và Vout trong mạch:

39,3401 39, 2826

39,3114(V) 2

in

V

V V



Avmid(lý thuyết) = -20,41 (V/V)

3.3 Khảo sát đáp ứng tần số tại tần số cao và thấp

3.72ms 3.75ms 3.78ms 3.81ms 3.84ms 3.87ms 3.90ms 3.93ms 3.96ms 3.99ms 4.02ms 4.05ms -48mV

3.8754592ms,39.340093mV

3.8255102ms,-39.282634mV

Trang 20

-60° V(vout)/V(n004)

4.6353648KHz,35.768662dB

155.70684KHz,32.546959dB 148.36405Hz,32.520573dB

Trang 21

 Tần số cắt cao f H (lý thuyết) = 159.33 kHz, đo = 155.71kHz

SINE()

Cobext 15p

-90° V(vout)/V(n004)

3.3456116KHz,35.768136dB

84.105651KHz,32.403859dB 148.36405Hz,32.524289dB

Trang 22

+ Thí nghiệm 3: Cobext = 30pF (điện áp V in =1V)

Trang 23

 Tần số cắt thấp f L (lý thuyết) = 143.09Hz, đo = 148.06Hz

 Tần số cắt cao f H (lý thuyết) = 56,84 kHz, đo = 52,81kHz

-90° V(vout)/V(n004)

3.0010465KHz,35.767601dB 148.06877Hz,32.518979dB 52.808311KHz,32.7505dB

Trang 24

-100° V(vout)/V(n004)

Trang 25

+ Thí nghiệm 1: Cobext = 1nF (điện áp V in=1V)

FEEE - BEE

Q3

.

Vcc 12

AC 1 Vin SINE()

Cobext 1n

-100° V(vout)/V(n004)

609.48783Hz,25.897155dB 51.884181Hz,22.827745dB 7.4238531KHz,22.716945dB

Trang 26

4.1.1 Sai số độ lợi áp tần số dãy giữa 𝐴𝑣𝑚𝑖𝑑 mạch khuếch đại ghép E chung không hồi tiếp:

4.2 Sai số tần số cắt gây ra bởi tụ điện C:

4.2.1 Sai số tần số cắt gây ra bởi tụ điện C ở mạch khuếch đại ghép E chung không hồi tiếp:

a) Tần số cắt thấp( thí nghiệm với 𝐶𝑜𝑏𝑒𝑥𝑡 = 0( 𝐹), 𝐶𝑜𝑏𝑒𝑥𝑡 = 15( 𝑝𝐹), 𝐶𝑜𝑏𝑒𝑥𝑡 =30( 𝑝𝐹)):

 Lý thuyết:

𝑓𝐿𝑙𝑡 = 𝑚𝑎𝑥{𝑓𝑝1,𝑓𝑝2, 𝑓𝑝3} = 143.09( 𝐻𝑧)

Trang 28

4.2.2 Sai số tần số cắt gây ra bởi tụ điện C ở mạch khuếch đại ghép E chung có hồi tiếp:

Trang 29

- tính được từ thực nghiệm nằm trong khoảng cho phép của BJT = 128.48

- Giá trị đo là mô phỏng nên khá chính xác với lý thuyết: (4.597 mA; 5.238 𝑉)

của mô phỏng so với (4.79 𝑚𝐴, 5.22 ) tính toán lý thuyết

5.2 Đo A v và xác định của giá trị của đáp ứng tần số

- Qua việc thí nghiệm cũng giúp thể hiện ảnh hưởng của các tụ coupling và

tụ bypass tới tần số cắt dưới của mạch khuếch đại

- Dạng đáp ứng tần số và giá trị độ lợi áp giữa lý thuyết và thực nghiệm tương

Định dạng
Số trang	29
Dung lượng	1,02 MB