Hướng dẫn thí nghiệm điện tử 1 và 2

Khi có một linh kiện mới cần xác định các tham số làm việc ta có thể dùng bread board phối hợp với các máy đo chính xác để ghi nhận được các tham số của linh kiện công việc này phục vụ c

L ỜI MỞ ĐẦU

1 Tài li ệu “H ướng Dẫn Thí Nghiệm Điện Tử 1 và 2” trình bày các phương pháp và trình

tự khảo sát đặc tính của các linh kiện bán dẫn hay các mạch điện tử Mục tiêu chính của tài

liệu nằm giúp sinh viên nắm vững :

 Các đặc tính của các linh ki ện bán dẫn: diode, transistor, UJT, Op Amp đã được

trình bày trong các môn học Điện Tử 1 và Điện Tử 2 hay Mạch Điện Tử

 Phương pháp sử dụng các thiết bị đo: VOM, DMM, Máy đo hiện sóng cũng như các

thiết bị chuyên dụng khác như: Variac, Máy phát sóng trong lãnh vực thí nghiệm

 Phương thức khảo sát đặc tính và phạm vi hoạt động của các mạch điện tử bằng thí nghi ệm

 Song hành v ới việc thí nghiệm cụ thể thực tế, sinh viên có thể áp d ụng các phần

m ềm mô phỏngđể tiên đoán trước hay kiểm chứng kết quả thí nghiệm

2 Tài li ệu bao gồm 5 bài thí nghi ệm, mỗi bài được tiến hành trong 6 tiết (tương ứng với 2 ca

thí nghiệm mỗi ca 3 tiết) Khi sử dụng tài liệu này, sinh viên nên thực hiện theo qui trình đề nghị sau đây để đạt được hiệu quả tốt nhất cho quá trình thí nghiệm

 Đọc trước các nội dung yêu cầu thực hiện trong từng bài thí nghiệm

 Xem lại các nội dung lý thuyết trong các môn học Điện Tử 1 và Điện Tử 2 hay Mạch Điện Tử để n ắm vững các nội dung lý thuyết Từ đó tìm ra được mục đích của

t ừng nội dung thí nghiệm cũng như hiểu rõ công dụng của các bước thí nghiệm

 Nên ch ạy thử mô phỏng bằng phần mềm Ni Simulation cho mỗi mạch thí nghiệm để

tiên đoán trước kết quả và chuẩn bị trước các nội dung lý thuyết cho phần báo cáo k ết quả thí nghiệm.

 Nên chu ẩn bị các bảng ghi số liệu thí nghiệm, và tóm tắt trước các bước thao tác

trước khi vào thí nghiệm

 Sau quá trình thí nghiệm, đọc lại các yêu cầu cần báo cáo kết quả thí nghiệm và so ạn

ra các b ản báo cáo theo từng cá nhân Nên tôn tr ọng số liệu thí nghiệm đã đo được và cần biện luận các kết quả khi có sự sai lệch giữa kết quả thí nghiệm và số liệu tính toán bằng công thức lý thuyết Nên tìm hiểu và giải thích càc hiện tượng, chú ý

sai số của phép đo hoặc phạm vi hoạt động của mạch

Ng ười biên soạn NGUY ỄN THẾ KIỆT

1

H ƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỪ 1 &2 – BÀI 1 – HƯỚNG DẪN CHUNG

BÀI 1

Giới thiệu và Hướng Dẫn Sinh Viên sử dụng một cách thành thạo:

Phần mềm mô phỏng mạch điện tử NI Multisim V11 (hoặc Orcad Spice)

Sử dụng Breadboard để lắp các mạch điện tử dùng trong thí nghiệm

Thời lượng sử dụng : 3 ti ết

Máy tính PC đã cài đặt trước phần mềm NI Multisim V11

Máy đo VOM

Máy đo hiện sóng (Oscilloscope)

Một số linh kiện rời dùng lắp mạch thử nghiệm trên Breadboard

(tùy thuộc sự chọn lựa của GV Hướng Dẫn Thí Nghiệm)

1.3.1 THỰC HIỆN MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN TỬ :

Sinh viên cần đọc trước các nội dung trình bày sau đây trước khi vào thí nghiệm Đây là trình tự thực hiện mô phỏng một mạch điện tử dùng phần mềm NI Multisim V11

Từ cửa sổ chính của

chương trình Window thực hiện

các bước sau đây để mở trình

được logo của chương trình

Multi Sim, xem hình H1.2

Khi chương trình đã load

toàn bộ các công cụ trên màn

hình ta có cửa sổ trình bày

chương trình Multisim V11.0

theo hình H1.3

HÌNH H1.1

HÌNH H1.3: C ửa sổ chính và thanh Menu của chương trình Multisim V11.0

HÌNH H1.2

3

H ƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỪ 1 &2 – BÀI 1 – HƯỚNG DẪN CHUNG

1.3.1,2.BƯỚC 2:

Tùy thuộc vào sơ đồ

nguyên lý của mạch điện tử cần mô

ti ếp từ các biểu tượng icon xếp

trên hàng dưới cùng trong thanh

 Place Source (Nguồn)

 Place Basic (bao gồm

các phần tử mạch cơ bản như điện

Place Transistor

Place Analog

Place TTL

Place CMOS

CHÚ Ý:

Trong quá trình thực tập sinh viên nên mở thử từng cửa sổ chọn linh kiện bằng các biểu

tượng để hiểu rõ vị trí của từng linh kiện sắpxếp trong phần mềm

Trong các hình H1.6 ; H1.7; H1.8 và H1.9 trình bày một số dạng cửa sổ chọn linh kiện để tham khảo

HÌNH H1.6: Ch ọn phần tử nguồn (Place Source) bằng biểu tượng

Các c ửa sổ phụ để chọn các nhóm phần tử nguồn khác trong cửa sô nguồn chính.

5

H ƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỪ 1 &2 – BÀI 1 – HƯỚNG DẪN CHUNG

HÌNH H1.7: Ch ọn phần tử cơ bản (Place Basic) bằng biểu tượng

Các c ửa sổ phụ để chọn các nhóm phần tử cơ bản khác : điện trở, tụ , biến áp

HÌNH H1.8: Ch ọn phần tử Diode (Place Diode) bằng biểu tượng

Các c ửa sổ phụ để chọn các nhóm phần tử cơ bản khác : diode zener, SCR,

7

H ƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỪ 1 &2 – BÀI 1 – HƯỚNG DẪN CHUNG

HÌNH H1.9: Ch ọn phần tử Transistor (Place Transistor) bằng biểu tượng

Các c ửa sổ phụ để chọn các nhóm phần tử cơ bản khác : JFET, POWER MOS,

HÌNH H1.10: Ch ọn phần tử Analog (Place Analog) bằng biểu tượng

Các c ửa sổ phụ để chọn các nhóm phần tử cơ bản khác : Opamp so sánh, Opamp khu ếch đại đo lường

Điều chỉnh các thông số cần thiết cho từng phần tử

Thực hiện dây nối liên kết các phần tử mạch

Thêm nút chuẩn (điện áp 0V) trước khi vận hành mô phỏng

Trong hình H1.11 trình bày tình trạng của cửa sổ chính trong chương trình Multisim sau khi đã chọn xong các linh kiện trong sơ đồ nguyên lý của mạch khảo sát Giả sử mạch khảo sát là

chỉnh lưu hai bán kỷ dùng tụ lọc có tải là phần tử điện trở

Trong hình H1.13 trình bày các linh kiện sau khi được xếp lại trật tự Phương thức để quay phần tử một góc được thực hiện theo trình tự sau:

 Đưa con trỏ đến vị trí linh kiện cần quay góc, nhấp nút phải chuột để kích hoạt xuất hiện khung (vẽ bằng nét gián đoạn bao quanh linh kiện), xem hình H1.12

 Sau khi khung bao quanh linh kiện đã xuất hiện, di chuyển con trỏ đến linh kiện sau đó nhấp nút phải chuột để xuất hiện hộp điều khiển thực thi các lịnh điều khiển tiếp theo

 Trong trường hợp không muốn mở hộp điều khiển, ta cóthể sữ dụng các phím tắt để quay xê dịch, lấy ảnh đối xứng theo phương ngang hay thằng đứng Xem các phím tắt ghi cạnh các lịnh điều khiển trong hộp điều khiển hình H1.12

HÌNH H1.11: Các ph ần tử mạch được chọn từ các thư viện linh kiên.

HÌNH H1.12: Ch ọn linh di chuyển, quay, lấy ảnh đối xứng cho các phần tử mạch.

HÌNH H1.13: Hoàn t ất công đoạn sắp xếp và kết nối các linh kiện.

11

H ƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỪ 1 &2 – BÀI 1 – HƯỚNG DẪN CHUNG

HÌNH H1.14: Các b ước tạo thành dây nối liên lạc giữa các linh kiện

Muốn kết nối các linh kiện ta di chuyển con trỏ đến đúng đầu ra của linh kiện Khi con trỏ đến đúng vị trí, con trỏ chuyển sang dạng hình tròn màu đen tại đầu linh kiện; bấm giữ nút trái chu ột và di chuyển con trỏ đến vị trí cần liên kết

Khi con trỏ dừng đúng vị trí cần nối, con trỏ chuy ển từ màu đen sang đỏ Tại ví tri này

nh ấp 2 lần nút trái chuột để hoàn tất đưởng nối

Trong trường hợp muốn khai báo thông số cho linh kiện, sinh viên cần thực hiện tuần tư các thao tác sau:

 Chuyển con trỏ đến linh kiện cần thay đổi thông số, nhấp nút trái chuột để kích hoạt khung bao quanh linh kiện

 Sau khi khung chữ nhựt màu xanh vẽ bằng nét gián đoạn đã xuất hiện và bao quanh linh kiện, di chuyển con trỏ vào trong khung nhấp nút trái chuột 2 lần để kích hoạt xuất hiện

bảng thông số của linh kiện

 Trên bảng thông số này ta thay đổi các thông số theo ý muốn hoặc theo đúng yêu cầu nêu trong sơ đồ nguyên lý

Xem hình H1.15 để hiểu thêm phương thức thay đổi thông số cho linh kiện

Di chuyển con trỏ đến

đúng vị trí đầu của linh

kiện Con trỏ bi ến dạng

sang điểm tròn màu đen

Sau khi con trỏ chuyển sang

dạng tròn màu đen, b ấm giữ nút trái chu ột và tiếp tục di chuy ển con trỏ đến vị trí cần liên k ết đề hoàn tất dây nối

Tại đúng vị trí liên kết con

trỏ đổi màu từđen sang đó

Nhấp nút trái chuột 2 lần

để hoàn tất dây kết nối

HÌNH H1.15: Khai báo hay thay đổi thông số cho các phần tử mạch

Hộp điều khiển dùng khai báo thông số cho nguồn áp AC

Hộp điều khiển dùng

khai báo thông số

điện dung tụ lọc

13

H ƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỪ 1 &2 – BÀI 1 – HƯỚNG DẪN CHUNG

HÌNH H1.16: S ơ đồ mạch nguyên lý thực hiện hoàn chỉnh có thêm nút chuẩn (0V) Gnd

1.3.1.4 BƯỚC 4:

Khảo sát dạng sóng điện áp tức thời tại các nút (không phải là nút chuẩn) trong mạch hoặc

dạng áp tức thời đặt ngang qua hai đầu mỗi phần tử trong mạch Với yêu cầu này ta cần dùng máy hiện sóng ảo là một trong các thiết bị đo có sẳn trong phần mềm

Muốn khảo sát các công cụ đo cho trong phần mềm ta di chuyển con trỏ đến các biểu

tượng nằm trên cột dọc phía phải của cửa sô chương trình,xem hình H1.17

Trong nội dung hướng dẫn thí nghiệm, chúng ta khảo sát dạng sóng xuất hiện trên tải và

dạng áp tức thời của nguồn áp hiệu dụng Ta chọn máy hiện sóng có hai tia và đặt máy hiện sóng vào cửa số đang chứa mạch nguyên lý Phương pháp được thực hiện nhưsau:

Di chuyển con trỏ đến biểu tượng của máy hiện sóng 2 tia (Oscilloscope) nhấp nút trái chuột, trên màn hình sẽ xuất hiện hình dạng của máy đo có nét vẽ đen và dính chặt vào con trỏ

Di chuyển con trỏ mang theo máy đo đế vị trí thích hợp nhấp 2 lần nút trái chuột để đặt máy đo vào màn hình, xem hình H1.18

Thực hiện nối kết máy đo hiện sóng vào các vị trí cần đo Nên điều chỉnh màu của dây nối

từ máy đo đến các vị trí để dạng sóng hiển thị có các màu khác nhau Đưa con trỏ đếndây nối

nhấp nút trái chuột để hiển thị bảng điều khiển thay đổi màu dây nối , xem hình H1.19

Sau khi hoàn tất kết nối máy đo chúng ta chuyển sang giai đoạn chạy mô phỏng đế lấy

kết quả Trình tự thực hiện từng bước sau đây

HÌNH H1.17: Các thi ết bị đo điện chứa trong phần mềm Multisim.

Chuyển con trỏ đến thanh menu tại vị trí “Simulation” nhấp nút trái chuột để kích hoạt

bảng menu phụ

Trên bảng menu phụ chọn “Analyses” bằng cách di chuyển con trỏ đến vị trí này Khi

con chỏ đến đúng vị trí một bảng menu khác xuất hiện, xem hình H1.20

Trên bảng menu sau cùng chọn “ TransientAnalysis” Chế độ chạy mô phỏng này dùng

khảo sát trạng thái quá độ của mạch Tại vị trí Transisent Analysis nhấpnúttrái chuột để kích hoạt bảng khai bào thông số cho quá trình mô phỏng

HÌNH H1.19: K ết nối hòan chỉnh máy đo hiện sóng và điều chỉnhmàu cho dạng sóng hiển thị.

CHÚ Ý:

Trong giai đoạn làm quen ban đầu, n ếu sinh viên chưa nắm vững cách khai báo các thông số thì duy trì thông s ố mặc định (Default) sẳn có của nhà sản xuất và không cần thực

hiện bước khai báo

Muốn kích hoạt trạng thái mô phỏng, di chuyển con trỏ đến môt trong hai vị trí sau hoặc

nhấn phím F5 , xem hình H1.21

 Toggle the simulation switch

 Run / Resume simulatuion

Sau khi đã tác động quá trình mô phỏng, di chuy ển con trỏ đến máy đo hiện sóng rồi

nhấp 2 lần nút trái chuộtđể thấy được kết quà dạng sóng ghi nhận trên máy hiện sóng Trong một số trường hợp cần cân chỉnh lại độ lợi và thang đo để nhận được toàn bô dạng sóng của các

vị trí cần đo, xem kết quả đo trong hình H1.22

17

H ƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỪ 1 &2 – BÀI 1 – HƯỚNG DẪN CHUNG

HÌNH H1.20: Kích ho ạt để mở bảng khai báo thông số cho chế độ mô phỏng quá độ.

HÌNH H1.21: Kích ho ạt để bắt đầu chế độ mô phỏng quá độ.

HÌNH H1.22: K ết quà ghi nhận trên máy đo hiện sóng trong phần mềm Multisim.

19

H ƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỪ 1 &2 – BÀI 1 – HƯỚNG DẪN CHUNG

1.3.2 TH ỰC HIỆN MẠCH ĐIỆN TỬ BẰNG BREADBOARD :

1.3.2.1.GIỚI THIỆU VỀ CẤU TẠO BREAD BOARD:

Bread board là một dạng đế cắm nhiều lổ,dùng cắm các vi mạch (IC) ,transistor ,dây nối và các linh kiện thụ động khác để tạo thành các mạch điện từ thí nghiệm (mà không cần hàng nối,và đồng thời giữ cho các chân linh kiện còn nguyên) Một công dụng khác nữa của bread board cần được chú ý đến như sau :

Trong trường hợp cần sửa chửa hay lắp ráp một mạch điện mới dùng thay thế tương đương cho một mạch điện tử khác; muốn biết được tính năng hoạt động của mạch (trước khi chế tạo mạch in) ta có thể dùng bread board để thử nghiệm

Khi có một linh kiện mới cần xác định các tham số làm việc ta có thể dùng bread board

phối hợp với các máy đo chính xác để ghi nhận được các tham số của linh kiện (công việc này phục vụ cho việc khảo sát linh kiện mới ,hay thiết kế mạch …)

Bread board có cấu tạo dạng tấm phẳng, đế được chế tạo bằng sứ (cách điện và chịu nhiệt cấp H hay C) hoặc bằng nhựa cứng (loại cách điện chịu nhiệt bình thông thường, cấp A hay E) Trong các lổ cắm có các lá nhíp tiếp xúc làm bằng đồng có mạ bạc hay mạ vàng hoặc nickel Các

lá nhíp này có độ đàn hồi và tiếp xúc tốt với chân các linh kiện hay dây nối (khi chúng được cắm vào lổ ) Bread board có thể chia làm nhiều loại; tùy theo số lượng lồ cắm có được trên boa : 300; 500; 630 hoặc 1000 lổ cắm Khoảng cách (tính theo bốn hướng) giữa hai lổ cắm liên tiếp là 2.54mm, tức khoảng 1/10 inch (Khoảng cách này được tính theo tiêu chuẩn khoảng cách giữa hai chân liên tiếp của IC )

HÌNH H1.23: Hình d ạng và cấu tạo bên trong của Breadboard.

Một bread board thông thường được chia làm 4 phần: 2 thanh nhỏ ở hai bên và 2 thanh lớn ở giữa

Hai thanh nhỏ nằm dọc theo bề dài ở hai mép của tấm board, mỗi thanh có hai hàng lổ riêng biệt nhau Các lổ nằm trên cùng hàng (dọc theo bề dái thanh nhỏ) liên lạc với nhau về

phương diện điện Các lổ nằm trong thanh nhỏ này dùng làm vị trí cấp nguồn cho mạch, hoặc

củng có thể tạo thành một nút trong mạch có nhiều nhánh cùng giao nhau tại một nút

Hai thanh lớn nằm tại vị trí giữa của tấm board ngăn cách với nhau bằng một rảnh lõm cách điện Khoảng rộng của rảnh bằng khoảng cách giữa hai hàng chân IC thông dụng (khoảng cách là 7.5mm tương đương 3/10 inh).Trên mỗi thanh lớn bao gồm 5 hàng lổ xếp song song dọc theo bề dài của tấm mạch Những lổ nằm trên cùng một hàng dọc song song theo bề dài không liên lạc với nhau Năm lổ xếp trên cùnghàng ngang liên lạc với nhau về điện

1.3.2.2.N ỘI DUNG THÍ NGHIỆM DÙNG BREADBOARD:

N ỘI DUNG 1: Khảo sát điện áp theo (Voltage Follower):

1 Lắp ráp mạch Opamp 741 theo hình H1.24 Liên kết các nguồn DC cung cấp điện cho IC,

nguồn DC trên ngõ vào mạch, dùng máy đo hiện sóng khảo sát áptrên ngõ ra

2 Chỉnh điện áp nguồn cung cấp cho IC là (+12V/0/-12V), chỉnh máy đo hiện sóng có tầm đo

tương ứng với mức điện áp DC nhập và xuất trên ngõ vào và ra của IC opamp

3 Điều chỉnh mức điện áp DC nhập lần lượt là +1V,+2V,+3V … Trong mỗi trường hợp đo mức

điện áp trên ngõ ra opamp tương ứng

4 Lập lại mục 3, với các mức điện áp lần lượt là –1V,-2V,-3V …

5 Ngắt nguồn DC khỏi mạch và cung cấp nguồn áp xoay chiều hình sin vào mạch

6 Khảo sát dạng áp ngõ ra và so sánh góc lệch pha giữa các áp ngõ vào và ra khỏi mạch

7 Điều chỉnh thay đổi biên độ áp ngỏ vào, khảo sát áp ngõ ra cho từng truồng hợp tương ứng

HÌNH H1.24: M ạch Voltage Follower lắp trên Breadboard

21

H ƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỪ 1 &2 – BÀI 1 – HƯỚNG DẪN CHUNG

N ỘI DUNG 2: ĐO DÒNG PHÂN CỰC NGÕ VÀO VÀ DÒNG OFFSET CỦA IC OPAMP:

1 N ối mạch điện thực tập theo hình H1.25 Dùng ngu ồn kép ± 12V

2 Nối masse ngõ vào và đấu volt kế đo áp trên ngõ ra của IC

3 Chỉnh biến trở 10K (bi ến trở offset null) để lấy điện áp ngõ ra bằng 0 Nếu không chỉnh được điện áp này bằng 0, ta ghi nhận giá trị Vo thấp nhất đạt được

4 Ng ắt nguồn cung cấp cho mạch, đấu điện trở 1M nối tiếp từ đầu vào không đảo với điểm masse

5 Bây giờ cung cấp nguồn trở lại cho mạch và ghi nhận sự thay đổi của mức điện áp trên ngõ

ra Tính dòng điện phân cực trên ngõ vào của IC opamp

O Bias

V I

6 Ngắt nguồn cung cấp cho mạch, đấu điện trở 1M nối tiếp từ đầu vào đảo với ngõ ra.Nối

ngõ vào không đảo xuống masse trở lại

7 Bây giớ cung cấp nguồn trở lại cho mạch và ghi nhận sự thay đổi của mức điện áp trên ngõ ra Tính dòng điện phân cực trên ngõ vào của IC opamp

O Bias

V I

8 Tính dòng điện offset ở ngõ nhập I Offset I Bias I Bias

HÌNH H1.25: M ạch Op Amp có chỉnh offsetnull lắp trên Breadboard

1.4.YÊU CÂ ̀ U BA ́ O CA ́ O KÊ ́ T QUA ̉ THI ́ NGHIÊ ̣ M:

1 Khi chạy mô phỏng dùng phần mềm Multisim cho mạch chỉnh lưu 2 bàn kỳ có tụ lọc; nh ận xét và so sánh biên độ của áp nguồn xoay chiều cấp vào cầu chỉnh lưu và biên độ của áp

nhận được trên tải Gi ải thích sự khác biệt nều có ?

(Trong quá trình giải thích có thể dùng kết quả ghi nhận từ đồ thị trong quá trình mô phỏng hoặc các công thức đã học trong lý thuyết)

2 Sinh viên áp d ụng phần mềm mô phỏng xác định áp trung bình trên t ải V LOAD trong

mạch chỉnh lưu 2 bán kỳ có tụ lọc L ập các bảng số ghi nhận kết quà khi thay đổi các

thông số mạch theo yêu cầu sau:

TH1: Áp hi ệu dụng ngõ vào mạch chỉnh lưu V AC = 10V – 50 Hz ; R L = 12 

M ỗi sinh viên thực hiện riêng một bản báo cáo k ết quả thí ngghiệm

Bài báo cáo kết quả thí nghiệm được thực hiện tại nhà và được nộp lại cho Giáo Viên

H ướng Dẫn Thí Nghiệm vào đầu giờ của buổi học kế tiếp, trước khi bắt đầu làm bài thí nghiệm kế tiếp

Trong trường hợp bài báo cáo có chạy thử kết quả trên máy tính, cần n ộp luôn file bài làm kèm theo bản báo cáo thí nghiệm

23

H ƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ 1 &2 – BÀI 2 – MẠCH CHỈNHLƯU VÀ ỔN ÁP DÙNG DIODE ZENER

BÀI 2

Giới thiệu và Hướng Dẫn Sinh Viên:

So sánh sự khác biệt của thông số dòng áp trên ngõ ra mạch chỉnh lưu, giửa hai trường

hợp có và không có sử dụng bộ lọc và IC ổn áp

Nhận thức được phương pháp áp dụng các công thức lý thuyết qua các số liệu đo được

từ VOM và máy hiện sóng Hình dung được sai số trong quá trình đo và phương thức xử lý sai số

Áp dụng phần mềm mô phỏng để tìm hiểu và giải thích các kết quả ghi nhận qua thực nghiệm

Máy tính PC đã cài đặt trước phần mềm NI Multisim V11

Máy đo VOM d ạng số

Máy đo hiện sóng (Oscilloscope)

Một Variac ngõ vào 220 V – 50 Hz ; ngõ ra chỉnh vô cấp từ 0 V đến 220V AC

Một số linh kiện rời dùng lắp mạch thử nghiệm trên Breadboard

Khảo sát dạng sóng chỉnh lưu toàn sóng không bộ lọc Xác định quan hệ giữa áp hiệu

dụng ngõ vào và áp trung bình trên ngõ ra

Khảo sát dạng tín hiệu ngõ ra mạch chỉnh lưu khi có tụ lọc Ghi nhận dạng sóng và các thông số: dòng và áp trên ngõ ra khi thay đổi tải Tãi của mạch chỉnh lưu là phần tử thuần trở

Khảo sát tín hiệu ngõ ra mạch chỉnh lưu có bộ lọc và IC ổn áp (loại không điều chỉnh) Ghi

nhận số liệu áp và dòng ngõ ra khi thay đổi tín hiệu áp hiệu dụng trên ngõ vào và khi thay đổi giá trị của tải

2.3.1 TRÌNH T Ự THỰC HIỆN THÍ NGHIỆM CHỈNH LƯU BÁN KỲ:

Sinh viên thực hiện lần lượt các bước như sau:

3 Dùng VOM hi ện số đo các giá trị áp

hi ệu dụng ở sơ cấp và thứ cấp biến

áp, đo tiếp áp hi ệu dụng và áp trung

bình trên ngõ ra c ủa mạch chỉnh lưu

Điều chỉnh thay đổi áp vào sơ cấp và

ghi nh ận các kết quả đo được vào

U 1 và U 2 lần lượt là áp hi ệu dụng tại sơ và thứ cấp biến áp

U TB là áp trung bình của áp hớ mạch U NOLOAD

U HD là áp hi ệu dụng của áp hớ mạch U NOLOAD

Bây giờ, đấu tải điện trở R = 28  / 2 W

vào m ạch chỉnh lưu, xem hình H2.2 Cấp

nguồn vào s ơ cấp biến áp, dùng VOM đo các

số liệu áp tại mỗi phần tử mạch như sau:

1 Áp hi ệu dụng U 1 và U 2 ở s ơ và thứ

cấp biến áp

2 Áp hi ệu dụng U LHD và áp trung bình

U LTB trên Tải trở

3 Áp trung bình U DTB đặt ngang qua 2

đầu diode chỉnh lưu

Điều chỉnh thay đổi áp U 1 và ghi nhận kết

quả vào bảng 2 tương tự như bảng 1

Bây giờ duy trì tình trạng mạch đang vận hành theo bước 2, dùng máy đo hiện sóng khảo

sát các d ạng tín hiệu điện áp trong mạch chỉnh lưu

Trong quá trình đo, học viên ghi nhận biên độ của các điện áp tại từng phần tử và ghi nhân kết quả biên độ theo bảng 3 như sau:

Bây giờ, đấu song song tụ lọc

điện dung C với tải R = 28  / 2 W

trong m ạch chỉnh lưu, xem hình H2.3

Chỉnh áp nguồn cấp vào s ơ cấp biến

áp b ằng 220 V, dùng máy đo hiện

sóng ghi l ại số liệu biên độ áp tại mỗi

phần tử mạch như sau:

1 Áp U 2max tại thứ cấp biến áp

2 Áp t ức thời cực đại U Lmax và áp

tức thời cực tiểu U Lmin trên Tải

3 Biên độ áp U Dmaxđặt ngang qua

2 đầu diode chỉnh lưu

Điều chỉnh thay đổi tụ lọc có giá trị điện dung khác và ghi nhận kết quả vào bảng 4 như sau:

Thực hiện mạch ổn áp dùng diode Zener theo hình H2.4 các phần tử dùng trong thí nghiệm

này có các thông số như sau:

Sinh viên và cung cấp các thông số kỹ thuật cho sinh viên trong quá trình thí nghiệm)

Biến trở Tải thuộc dạng biến trở dây quấn có điện trở tối đa thấp hơn 10 K

B ƯỚC 1:

Trước khi vận hành mạch, sinh viên căn cứ vào thông số của diode Zener được cho

trước, thực hiện các phép tính lý thuyết suy ra các thông số : I ZK ; I ZM ; V ZM ; P Dmax của diode Zener Từ đó dựa vào trạng thái không tải (tương ứng với giá trị R L ∞) xác định giá trị điện trở

R N cần có để giới hạn dòng qua diode Zener

B ƯỚC 2:

Lắp hoàn chỉnh mạch thí nghiệm hình H 2.4 theo các thông số vứa tính được lận lượt tiến

hành các phép đo sau đây và ghi nhận lại số liệu theo bảng 5 và bảng 6

Duy trì áp nguồn cấp vào sơ cấp biến áp là 220 V, thay đổi biến trở tải và đo các áp trung bình : U C ; U R và U L Song hành với quá trình đo áp dùng VOM sử dụng máy đo hiện sóng

để theo dỏi dạng áp tại các vị trí tương ứng

Duy trì điện trở tãi có giá trị định trước, thay đổi điện áp cấp vào sơ cấp biến áp ; đo các áp

trung bình : U C ; U R và U L Song hành với quá trình đo áp dùng VOM sử dụng máy đo hiện

sóng để theo dỏi dạng áp tại các vị trí tương ứng

2.3.3 ÁP DỤNG PHẦN MẾM NI SIM MÔ PHỎNG MẠCH XÉN – MẠCH KẸP DÙNG DIODE:

Mớ phần mềm Ni Multisim lần lượt thực hiện chạy mô phỏngcác mạch điện dùng diode

trong các hình H2.4, H2.5 và H2.6

Ghi nhận dạng áp trên ngõ ra V out cho từng trường hợp mô phỏng

2.4.YÊU CÂ ̀ U BA ́ O CA ́ O KÊ ́ T QUA ̉ THI ́ NGHIÊ ̣ M:

1 Trình bày lại từng bảng số liệu ghi nhận từ mỗi thí nghiệm Nhận xét và giải thích các kết quả nhận được

2 Khi áp dụng phần mềm mô phỏng các mạch trong hình H2.4, H2.5 đến H2.6 ghi nhận lại

từng dạng áp Vout của mỗi trường hợp và giải thích kết quả

CHÚ Ý:

M ỗi sinh viên thực hiện riêng một bản báo cáo k ết quả thí ngghiệm

Bài báo cáo kết quả thí nghiệm được th ực hiện tại nhà và được n ộp lại cho Giáo Viên

H ướng Dẫn Thí Nghiệm vào đầu giờ của buổi học kế tiếp, trước khi bắt đầu làm bài thí nghiệm kế tiếp

Trong trường hợp bài báo cáo có chạy thử kết quả trên máy tính, cần n ộp luôn file bài làm kèm theo bản báo cáo thí nghiệm

29

H ƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỪ 1 &2 – BÀI 3 – MẬCH PHÂN CỰC TRANSISTOR

BÀI 3

Giới thiệu và Hướng Dẫn Sinh Viên:

Kiểm chứng các phương pháp phân cực, các công thức tính toán đã được trình bày trong

lý thuyết

Sử dụng thành thạo máy đo trong quá trình thí nghiệm

Áp dụng phần mềm mô phỏng để tìm hiểu và giải thích các kết quả ghi nhận qua thực nghiệm

Máy tính PC đã cài đặt trước phần mềm NI Multisim V11

Máy đo VOM d ạng số (DMM)

Máy đo hiện sóng (Oscilloscope)

Một Variac ngõ vào 220 V – 50 Hz ; ngõ ra chỉnh vô cấp từ 0 V đến 220V AC

Một số linh kiện rời dùng lắp mạch thử nghiệm trên Breadboard

3.3.1.KHẢO SÁT MẠCH PHÂN CỰC CỰC NỀN (PHƯƠNG PHÁP TỰ PHÂN CỰC):

Mục tiêu của thí nghiệm dùng kiểm chứng điện áp và dòng điện trong mạch phân cực cực

nền tạo thành đặc tính tải điện tỉnh DC

Mặc dù cấu trúc của mạch đơn giản, mạch phân cực cực nền không ảnh hường đến sự

ổn định của điềm làm việc transistor Điểm làm việc Q cuả transistor ảnh hường bởi độ lợi dòng điện của tran sistor (hệ số β DC)

V R

V I

R





HÌNH H3.1

Điện áp giữa cực thu và cực phát : (4) VCE  VCC  R IC C

Đường Tải điện một chiều: (5)

C

CC CSAT I

1 Thực hiện kết nối mạch trong hình H3.1 trên Breadboard Sau đó cấp nguồn vào mạch

2 Dùng VOM hay DMM đo áp đặng ngang qua hai đầu của mỗi điện trở R B và R C Áp dụng

định luật Ohm suy ra dòng qua cực thu và cực phát tương ứng (nên dùng Ohm kế đo kiểm

tra các điện trở R C và R B trước khi áp dụng định luật Ohm) Ghi nhận các giá trị đo được

vào bảng 3.1 Từ cặp giá trị dòng điện tìm được suy ra độ lợi dòng điện hay hệ số β của

transistor Ghi nhận giá trị tính được vào bảng 3.1

3 Dùng VOM hay DMM đo lần lược các giá trị áp V B và V CE Ghi nhận vào bảng 3.1

4 So sánh các giá trị đo được trong bước 3 với các giá trị mong muốn Các giá tr ị mong

muốn được xác định bằng các quan hệ lý thuyết, dựavào giá trị β tìm được trong bước 2

và giá trị áp giữa cực nền phát là 0,7 V

BẢNG 3.1

5 Dùng máy s ấy tốc thổi hơi nóng lên vỏ transistor trong vài giây trong lúc đó đo dòng qua

cực thu transistor Khảo sát giá trị dòng qua cực thu tăng hay giảm ? Kết quả nhận được là

dòng cực thu gia tăng, giải thích nguyên nhân gây ra sự thay đổi xê dịch điểm làm việc Q

của transistor

6 Dùng các quan hệ (5) và (6) xác định điểm bảo hòa (saturation) và ngưng dẫn (cutt off) trên

đặc tuyến tải điện tỉnh của transistor Ghi nhận các giá trị này vào bảng 3.2

B ẢNG 3.2

Giá tr ị đo từ thí nghi ệm

Giá tr ị mong mu ốn

Giá tr ị đo từ thí nghi ệm

Giá tr ị mong mu ốn

31

H ƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỪ 1 &2 – BÀI 3 – MẬCH PHÂN CỰC TRANSISTOR

Dùng giấy kể ô mm trắng để vẽ đường tải điện DC dựa vào các giá trị I CSAT và áp V CE Off

Dựa vào giá trị đo được, định điểm làm việc Q trên cùng đồ thị Khảo sát kết quả xem điểm làm

việc Q có nằm trên đường tải điện tỉnh hay không ?

8 Ngừng cấp nguồn vào mạch thay thế điện trở 560 k bằng biến trở 1 M Cấp nguồn vào

mạch trở lại cho và đo áp từ cực thu xuống điềm mass chuẩn (Gnd)

9 Điều chỉnh thay đổi giá trị điện trở của biến trở và đọc giá trị áp V CE trên volt kế cho đến khi giá trị này đạt đến mức thấp nhất Đây chính là giá trị áp bảo hòa VCE SAT Bây giờ đo dòng

điện bảo hòa trên cực thu I C SAT Ghi nhận các giá trị này trong bảng 3.2

10 Tiếp tục điều chỉnh thay đổi điện trở của biến trở, đọc áp V CE trên volt kế cho đến khi giá trị này đạt đến mức cao nhất Đây chính là giá trị áp ngưng dẫn VCE Off Bây giờ đo dòng điện ngưng dẫn trên cực thu IC Off Nếu giá trị dòng điện này này không bằng 0 , ta gở hơ 1 đầu

của biến trở để dòng qua cực nền bằng 0 Dòng qua cực thu phài bằng 0 Đo lại áp V CE Off

và ghi nhận các giá trị dòng áp ngưng d ẫn (cutt off) vào bảng 3.2

Tại trạng thái bảo hòa, một cách lý tưởng V CE SAT = 0 V , trong khi tại điểm ngưng

dẫn I Coff = 0 A V ẽ giá trị I C và V CE tại các điểm ngưng dẫn và bảo hòa vào đồ thị thực hiện trong bước 6 Chúng ta nhận thấy tấtcả các điểm này nằm trên đường tải điện DC và rất

gần với các điểm bảo hòa và ngưng dẫn lý tường

11 Bây giờ liên kết lại biến trờ và thay đổi giá trị biến trở để tìm ra 5 điểm khác trong vùng hoạt

động của transistor Ghi nhận các cặp giá trị ( I C , V CE ) tương ứng và vẽ lên đồ thị để xác định toàn bô đường tải điện tỉnh

Qua thí nghiệm này chúng ta ki ểm chứng được điểm phân cực của transistor, cũng như

kiểm chứng được đường tải điện tỉnh Thêm vào đó khảo sát được s ự ổn định phân cực của mạch khi nhiệt độ thay đổi

3.3.2.KH ẢO SÁT MẠCH PHÂN CỰC CỰC PHÁT (PHƯƠNG PHÁP TỰ PHÂN CỰC):

Mục tiêu của thí nghiệm dùng kiểm chứng điện áp và dòng điện trong mạch phân cực cực phát và kiểm chứng phương pháp tạo thành đặc tính tải điện tỉnh DC

Không giống như các mạch phân cực khác, mạch phân cực cực phát dùng nguồn dương

và nguồn âm cung cấp cho mạch Trong trường hợp này cực nền được nối xuống điểm mass chuẩn (Gnd); cực phát nối đến nguồn âm để tạo thành trạng thái phân cực thuận cho mối nối nền phát Mục tiêu của bài thí nghiệm này giúp sinh viên làm quen với dạng phân cực khác cho transistor, khác với phương pháp trình bày trong lý thuyết

EE C

V R R

V I

33

H ƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỪ 1 &2 – BÀI 3 – MẬCH PHÂN CỰC TRANSISTOR

Đường tải điện tỉnh DC: (6) EE

C E

CC CSAT

V

V I

1) Thực hiện kết nối mạch trong hình H3.1 trên Breadboard Sau đó cấp nguồn vào mạch

2) Dòng VOM hay DMM đo các áp tại các cực nền, thu phát so với điểm mass (nút chuẩn

0V) Suy ra dòng qua cực nền và cực thu , ghi nhận giá trị và bảng 3.3 Từ các giá trị tìm

được suy ra độ lợi dòng điện hay hệ số khuếch đại tỉnh β Ghi nhận giá trị β tính được vào

bảng 3.3

B ẢNG 3.3

3) Đo áp V CE, ghi nhận giá trị vào bảng 3.3

4) So sánh các giá trị đo được trong bước 2 và 3 với các giá trị mong muốn Các giá trị mong

muốn được tính toán theo các quan hệ lý thuyết với hệ số β xác định trong bước 2 và giá

trị áp giữa cực nền phát là 0,7 V

5) Dùng máy s ấy tốc thổi hơi nóng lên vỏ transistor trong vài giây trong lúc đó đo dòng qua

cực phát transistor Khảo sát giá trị dòng qua cực phát tăng hay giảm ? Kết quả nhận được

là dòng cực phát gia tăng, giải thích nguyên nhân gây ra sự thay đổi xê dịch điểm làm việc

Q của transistor

6) Dùng các quan hệ (6) và (7) xác định điểm bảo hòa (saturation) và ngưng dẫn (cutt off) trên

đặc tuyến tải điện tỉnh của transistor Dùng giấy kể ô mm trắng để vẽ đường tải điện DC

dựa vào các giá trị I CSAT và áp V CE Off D ựa vào giá trị đo được, định điểm làm việc Q trên

cùng đồ thị Khảo sát kết quả xem điểm làm việc Q có nằm trên đường tải điện tỉnh hay

không ?

7) Dùng transistor khác, thực hiện các phép đo mô tả trong các bước từ 2 đến 5, ghi nhận kết

quả đo được trong bảng 3.1 Khảo sát sự khác biệt tìm thấy giữa kết quả đo Thông

thường chúng ta sẽ tìm thấy được hai transistor cho hai cặp giá trị của điểm làm việc khác

nhau, thêm vào đó hệ số khuếch đại dòng điện cũng có giá trị khác nhau

Qua thí nghiệm này chúng ta ki ểm chứng được điểm phân cực của transistor khi phân

cực dùng nguồn dương và nguồn âm, kiểm chứng được đường tải điện tỉnh Thêm vào đó khảo

sát được s ự ổn định phân cực của mạch khi nhiệt độ thay đổi

Giá tr ị đo từ thí nghi ệm

Giá tr ị mong mu ốn

Giá tr ị đo từ thí nghi ệm

Giá tr ị mong mu ốn

3.3.3.KH ẢO SÁT MẠCH PHÂN CỰC DÙNG CẦU PHÂN ÁP :

Mục tiêu của thí nghiệm dùng kiểm chứng điện áp và dòng điện trong mạch phân cực cực phát và kiểm chứng phương pháp tạo thành đặc tính tải điện tỉnh DC

Cầu phân áp dùng cấp dòng vào cực nền, dòngđiện này có giá trị rất nhỏ so với dòng qua các điện trở tạo thành cầu phân áp Thông thường áp cực nền và dòng cực thu ổn định khi hệ số khuếch đại tỉnh β của transistor thay đổi

1 Áp dụng giá trị tiêu chuẩn điện áp giữa cực nền phát

là V BE = 0,7 V tính toán các giá trị áp mong muốn tại

cực nền (V B ) ; cực phát (V E ) và cực thu (V C ) , suy

ra áp gi ữa cực thu phát (V CE ) của mạch phân cực

dùng cầu phân áp theo hình H3.3 Ghi nhận kết quả

tính toán trong bảng 3.4

HÌNH H3.3

HÌNH H3.4