ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỒ HỒ CHÍ MINH ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN MẠCH ĐIỆN TỬ o0o BÁO CÁO THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT ĐÁP ỨNG TẦN SỐ GVBM Nguyễn Ngọc Kỳ Nhóm 7 – L24 Họ và tên MSSV Đặng Min.
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỒ HỒ CHÍ MINH
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN MẠCH ĐIỆN TỬ
………o0o………
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM
KHẢO SÁT ĐÁP ỨNG TẦN SỐ
GVBM: Nguyễn Ngọc Kỳ Nhóm 7 – L24
Link Folder Video:
https://drive.google.com/drive/folders/1GmV1LDolw9NvO82PFe6v2U8Muj9_SYPD?usp=shari
ng
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 9/2021
Trang 2A GIỚI THIỆU CHUNG
1 Mục đích của thí nghiệm
- Khảo sát đáp ứng tần số của mạch ghép E chung, hiểu rõ được sự ảnh hưởng của tụ điện,
tụ điện ký sinh trong BJT tới đáp ứng tần số, độ lợi của mạch
- Vẽ đáp ứng tần số của mạch và kiểm chứng lý thuyết
- Thành thạo hơn trong việc sử dụng phần mềm mô phỏng
2 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, một trình
mô phỏng mạch điện tử tương tự loại SPICE nâng cao và một trình xem dạng sóng để hiển thị kết quả của mô phỏng
- Phân tích mô phỏng mạch dựa trên chức năng truyền nhất
thời, nhiễu, AC, DC, DC, điểm hoạt động DC có thể được thực hiện và vẽ đồ thị cũng như phân tích fourier
3 Module thí nghiệm: BJTLABSN007
B CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1 Sơ đồ các mạch ghép E chung:
Trang 32 Ảnh hưởng của tụ điện lên mạch đáp ứng tần số ủa mạch khuếch đại ghép E chung:
- Ta chia thành cách vị trí làm việc tần số cao, tần số thấp, dãi giữa và 2 chế độ AC và DC
- Ở chế độ là việc DC: Các tụ xem như được ngắn mạch hoặc hở mạch nên không ảnh hưởng đến các giá trị tính toán
- Ở chế đọ là việc 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
Trang 4• 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
• 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 như hở mạch Ở đây có thể nói mạch khuếch đại hoạt động không bị ảnh hưởng của các tụ
• Đây là cơ sở lý thuyết nền tảng để tiến hành thí nghiệm Chú ý rằng trong quá trình thí nghiệm đáp ứng tần số của Ltspice, chúng ta không sử dụng đến tụ Cobext
Trang 53 Tính toán lý thuyết
3.1 Ở chế độ DC: cả hai mạch điều có chung điễm tĩnh Chọn Beta là 125, Vbe là 0.6
4,3
18 5, 6
TH
R R
R R
R
B B
B
6 , 5 18
6 , 5
2 1
+
= +
=
- Xem như mạch hoạt động ở chế độ tích cực Tính được:
0, 0000385( )
B
C
V r
I
4.816
0.025
C m T
I
V
3.2 Ở chế độ AC:
3.2.1 Đối với mạch không hồi tiếp:
- Xét tần số dãy giữa, mạch có dạng sau khi bỏ qua các tụ
TH
R r
+
in i
R
R R
+
Trang 6- Xét tần số dãy thấp: có sự ảnh thưởng của tụ Ta xét riêng từng tụ rồi ngắn mạch các tụ còn lại Ta được:
• Ngắn mạch Co và Ce, xét tụ Ci:
1, 0178
p
C R r R
• Ngắn mạch Ci và Ce, xét tụ Co:
0
0, 24
p
C R R
• Ngắn mạch Ci và Co, xét tụ Ce:
0 3
1
142,8 1
1
p i
v
v
+
3
2 f p 897, 23 d/sra
Vậy tần số cắt thấp của mạch khuếch đại không hồi tiếp là :
142,8 z
L
Trang 7- Xét dãy tần số cao:
SMITH, Microelectronic circuit):
T
ob
gm
+
- Với dữ liệu đã có, ta có thể tính được tần số cắt cao của mạch khuếch đại ghép E chung
như sau:
Trang 8• Biến đổi Miller:
2
1
ob
gm R R
in
out
1
in
in
C Ri Rth R
1
out
out
C Rc
Vậy tần số cắt cao của mạch khuếch đại E chung không có hồi tiếp là:
Trang 93.2.2 Đối với mạch có hồi tiếp:
- Xét tần số dãy giữa:
20, 4( / )
m
v v i i i
v i i i v
- Xét tần số dãy thấp:
Trang 101
1
1
pi
i Ci
pi
pe
pe
po
o Co
po
C R
rad s
C R
rad s
C R
rad s
=
=
=
Vậy tần số cắt thấp có thể tính được là:
51, 65( z)
L
- Xét tần số dãy cao:
Tương tự như thông số có được trong datasheet, và cách tính toán như mạch khuếch đại
H in
f f = kH
Trang 11C THÍ NGHIỆM KIỂM CHỨNG BẰNG PHẦN MỀM LTSPICE:
1 Khảo sát điểm tĩnh:
Kết quả đo đạc được:
4, 66
4,8
0, 0371
128
CE
C
B
=
Nhận xét:
- Có thể thấy kết quả gần bằng với kết quả tính toán lý thuyết
- Giá trị Beta ~ với giá trị Beta đã ước lượng theo Datasheet
- Áp CE chênh lệch nhẹ do sai số Vcesat
BK
TP.HCM
FEEE - BEE
C&M LAB
S/N: BJTLABSN007
2SD592/1
2SD592/2
R23
R19
R21 R20 R18 2SD592/3
R11 R9 C2
.
.
.
.
.
.
Q1 Q2
Q3
Ic
0
V2 12
Ib
0
Ie 0
B
.op
Trang 122 Khảo sát độ lợi áp từ tần số dãy giữa:
2.1 Mạch khuếch đại không hồi tiếp
- Kết quả dạng sóng đo được:
BK
T P.H CM
FEEE - BEE
C&M LAB S/N: BJT LA BSN0 0 7
2SD592/1
2SD592/2
R23
R19
R21
R20
R18 2SD592/3
R11 R9
C2
.
.
.
.
Q1 Q2
Q3
.
V2 12
V1 SINE(0 10m 10k)
Vo
.tran 0.3m
-700mV
-600mV
-500mV
-400mV
-300mV
-200mV
-100mV
0mV
100mV
200mV
300mV
400mV
500mV
600mV
700mV
-10mV
-8mV
-6mV
-4mV
-2mV
0mV
2mV
4mV
6mV
8mV
10mV
V(vo) V(vi)
175.3012µs,617.64415mV
125.52026µs,-645.25924mV 124.86309µs,9.9886441mV
174.80832µs,-9.9888693mV
Trang 13617.64 645.26
631.45 2
10
63.145( / )
m
Vin mV
Vout
Vin
+
=
Vậy kết quả tính toán mạch khuếch đại không hồi tiếp với Am= 58,92 ~ với các quả đo đạc
2.2 Mạch khuếch đại có hồi tiếp
BK
TP.HCM
FEEE - BEE
C&M LAB
S/N: BJTLABSN007
2SD592/1
2SD592/2
R R
R23
R19
R21 R20 R18 2SD592/3
R11 R9 C2
.
.
.
.
.
Q1 Q2
Q3
V2
SINE(0 10m 10k)
V1 12
.tran 0.5m
-240mV
-200mV
-160mV
-120mV
-80mV
-40mV
0mV
40mV
80mV
120mV
160mV
200mV
240mV
-10mV
-8mV
-6mV
-4mV
-2mV
0mV
2mV
4mV
6mV
8mV
10mV
V(vo) V(vi)
225.08215µs,-202.21213mV
276.01314µs,202.34251mV 275.19168µs,-9.9904736mV 225.35597µs,9.9881552mV
Trang 14202, 34 202, 21
202, 275 2
10
20, 22( / )
m
Vin mV
Vout
Vin
+
=
Vậy kết quả tính toán mạch khuếch đại không hồi tiếp với Am= -20,4 ~ với các quả đo đạc
3 Khảo sát đáp ứng tần số cắt cao và tần số cắt thấp
3.1 Đối với mạch không hồi tiếp
- Dạng đáp ứng tần số thu được:
BK TP.HCM
FEEE - BEE
C&M LAB S/N: BJTLABSN007
2SD592/1
2SD592/2
R R
R23
R19
R21 R20 R18 2SD592/3
R11 R9 C2
.
.
.
.
.
.
Q1 Q2
Q3
V2
SINE()
AC 10m
V1 12
.ac dec 100 1 1G
-63dB
-54dB
-45dB
-36dB
-27dB
-18dB
-9dB
0dB
9dB
18dB
27dB
36dB
45dB
-390° -360° -330° -300° -270° -240° -210° -180° -150° -120°
-90° V(vo)/V(vi)
147.09285Hz,33.006488dB 133.13932KHz,33.118402dB
Trang 15- Tần số cắt thấp: 147Hz
- Tần số cắt cao: 133,13kHz
- So sánh với kết quả tính toán từ lý thuyết: 142,8Hz và 137,5kHz có thể nhận thấy kiểm
chứng bằng mô phỏng là gần đúng với kết quả tính toán
3.2 Đối với mạch có hồi tiếp
- Dạng sóng thu được:
BK TP.HCM
FEEE - BEE
C&M LAB S/N: BJTLABSN007
2SD592/1
2SD592/2
R R
R23
R19
R21 R20 R18 2SD592/3
R11 R9 C2
.
.
.
.
.
.
Q1 Q2
Q3
V2 SINE()
AC 10m
V1 12
.ac dec 100 1 1G
-36dB
-30dB
-24dB
-18dB
-12dB
-6dB
0dB
6dB
12dB
18dB
24dB
30dB
-380° -360° -340° -320° -300° -280° -260° -240° -220° -200° -180° -160° -140° -120° -100° V(vo)/V(vi)
406.2263KHz,23.096636dB 48.766805Hz,23.029305dB
Trang 16- So sánh với kết quả tính toán từ lý thuyết: 51,65Hz và 398kHz có thể nhận thấy kiểm
chứng bằng mô phỏng là gần đúng với kết quả tính toán
D KẾT LUẬN
- Kết quả đo đạc thông qua phần mềm LTSpice và kết quả tính toán khá tương đồng và chỉ sai lệch nhỏ do quá trình tham chiếu ở Datasheet và tính toán có sai số
- Phần mềm LTSpice rất hữu ích trong quá trình nghiên cứu mô phỏng và thực nghiệm,
kiểm chứng được kết quả tính toán lý thuyết mà không cần phải xây dựng mạch thực tế
- Bảng sau là bảng thống kê kết quả tính toán và đo đạc:
Các giá trị thí
nghiệm
Mạch khuếch đại không hồi tiếp Mạch khuếch đại có hồi tiếp