Báo cáo thực hành nguyên lý kỹ thuật điện tử tuần 1

Báo cáo thực hành nguyên lý kỹ thuật điện tử tuần 1 Báo cáo thực hành nguyên lý kỹ thuật điện tử tuần 1 Các loại diode và mạch ứng dụng Nhóm thực hành Họ và tên MSSV Nguyễn Tùng Dương 20021107 Nguyễn.

Báo cáo thực hành nguyên lý kỹ thuật điện tử tuần 1

Các loại diode và mạch ứng dụng

Nhóm thực hành:

1 Khảo sát đặc tuyến I-V của các loại diode

● Bản mạch thực nghiệm A1-1

1.1 Đo đặc tuyến I-V với các diode Si(D1) và Ge(D2) thông thường

● Đo trong vùng điện áp thuận:

○ Sơ đồ nguyên lý đặc tuyến I-V trong vùng thiên áp thuận:

- Cắm các dây dẫn và cấp nguồn +12V theo sơ đồ nguyên lý trên.

- Chọn dải đo V cho đồng hồ đo thế, dải đo mA cho đồng hồ đo dòng

- Bật điện nguồn nuôi ở thiết bị chính Vặn biến trở P1 cực đại Ghi

giá trị dòng chảy qua diode IDvà sụt thế VDtrên diode vào bảng

- Giảm từng bước biến trở P1 Tại mỗi bước, ghi giá trị dòng chảy qua

và sụt thế trên diode vào bảng Chú ý xác định giá trị thế ngưỡng

(VON) mà tại đó dòng qua diode đo có sự thay đổi đột ngột

Diode Si

VD(V) 0.45 0.48 0.55 0.56 0.57 0.58 0.6 0.74

ID(mA) 0.1 0.2 0.8 1 1.3 1.5 2.3 17.2

● Đo trong vùng điện áp ngược:

○ Sơ đồ nguyên lý đặc tuyến I-V trong vùng thiên áp ngược:

- Cắm các dây dẫn và cấp nguồn -12 V theo sơ đồ nguyên lý trên

- Chọn dải đo V cho đồng hồ đo thế, dải đo 𝜇A cho đồng hồ đo dòng

- Bật điện nguồn nuôi ở thiết bị chính Vặn biến trở P1và ghi giá trị

dòng ngược chảy qua diode IDvà sụt thế VDtrên diode vào bảng

Diode Si

VD(V) -11.9 -11.95 -11.98 -12 -12.05 -12 -12.01 -12.03

● Đặc tuyến I-V của Diode Si:

○ Trong vùng thuận:

○ Trong vùng ngược:

● Nhận xét:

- Khi mắc thuận diode, nếu tăng dần điện áp đến một ngưỡng nhất định thì diode bắt đầu dẫn điện Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn thì dòng qua Diode tăng nhanh nhưng chênh lệch điện áp giữa hai cực của Diode không tăng Khi mắc ngược diode ngăn không cho dòng đi qua

1.2 Đo đặc tuyến I-V của Diode Zener D3:

● Đo trong vùng điện áp thuận:

● Đo trong vùng điện áp ngược:

- Cắm các dây dẫn và cấp nguồn DC ADJUST POWER SUPPLY

điều chỉnh được từ 0 đến -15 V để mắc phân cực ngược cho diode

Chọn dải đo V cho đồng hồ đo thế, dải đo mA cho đồng hồ đo dòng

- Đặt thế nguồn nuôi DC là -12V Vặn biến trở P1 để dòng qua D3 gần

bằng 5mA Giảm thế nuôi xuống dưới -8,2 V Sau đó vặn biến trở

chỉnh nguồn thay đổi theo từng bước -9V, -10V, -11V, -12V, -13V,

-14V, - 15V

V -8,2V -9V -10V -11V -12V -13V -14V -15V

ID(mA) -3.41 -4.11 -4.67 -5.13 -5.69 -6.38 -6.95 -7.48

VD(V) -2.37 -2.38 -2.39 -2.39 -2.4 -2.4 -2.41 -2.41

● Đồ thị đặc trưng của Diode Zener:

● Nhận xét:

- Hệ số ổn áp của diode zener:

%

β = 0.011 × 100 = 1

- Đối với điện áp phân cực thuận thì diode zener hoạt động như 1 diode bình thường, còn đối với phần điện áp phân cực âm thì zener duy trì ở mức điện áp -2.4V Diode zener giúp cho diode hoạt động ngay cả ở vùng điện áp ngược và duy trì một mức cố định nếu điện

áp ngược quá lớn, làm cho diode không bị hỏng, cụ thể trường hợp này diode zener duy trì mức ổn áp 2.4V

1.3 Đo đặc tuyến I-V với các Diode phát quang LED: D4, D5, D6, D7:

● Đo trong vùng điện áp thuận:

- Nối mạch và cấp nguồn DC ADJUST POWER SUPPLY điều chỉnh được từ 0 đến +15 V theo sơ đồ hình (a) để mắc phân cực thuận cho LED đỏ D4 Chọn dải đo V cho đồng hồ đo thế, dải đo 20 mA cho đồng đo dòng

- Bật điện nguồn nuôi ở thiết bị chính Vặn biến trở P1 cực đại Quan

sát giá trị dòng chảy qua diode IDvà sụt thế VDtrên diode

- Giảm từng bước biến trở P1 Tại mỗi bước, ghi giá trị dòng chảy qua

và sụt thế trên diode vào bảng

- Đặt thế nguồn cấp ở mức +12V Bật điện nguồn nuôi cho thiết bị

chính Vặn biến trở P1 để dòng chảy qua LED là 16mA Quan sát

giá trị dòng ID4

- Giảm thế nuôi (vặn biến trở nguồn) cho đến khi LED tắt hẳn, sau

đó tăng thế dần thế cho đến khi LED sáng Quan sát giá trị thế

VD4 và dòng ID4

- Thay đổi LED đỏ bằng LED xanh (D5), vàng (D6), cam (D7), khi

nối lần lượt các chốt A với A5, A6, A7 Lặp lại bước trên Quan

sát giá trị dòng điện chảy qua LED: ID5, ID6, ID7 và sụt thế trên

LED: VD5, VD6, VD7

LED đỏ Điểm bắt đầu sáng Sáng trung bình Sáng rõ

● Nhận xét: Dòng và thế của led tăng dần

2 Khảo sát mạch chỉnh lưu:

● Bảng mạch thực nghiệm A1-2:

2.1 Sơ đồ chỉnh lưu nửa sóng và lọc gợn sóng:

● Sơ đồ nguyên lý khảo sát mạch chỉnh lưu nửa sóng:

- Kết quả:

- Nhận xét: Có thể thấy điện thế tại đầu ra diode đã bị sụt đi 0.7V so

với điện áp đầu vào, bởi vì khi diode phân cực thuận, dòng chảy qua diode tạo ra thế lối ra dương trên trở R1, và khiến cho điện áp ra sụt đi

VON của diode

● Khảo sát bộ chỉnh lưu có lọc gợn sóng:

-Sơ đồ nguyên lý bộ chỉnh lưu có lọc gợn sóng:

- Kết quả:

- Nhận xét: Có thể thấy, khi thêm vào tụ, dạng sóng đầu ra (kênh B ở

dao động ký) gần như một thế DC vì có thăng giáng rất nhỏ Điều này

có được vì khi mắc thêm tụ C1, thì trong quá trình thông và cấm của diode ở hai nửa chu kỳ, tụ đã nạp nhanh qua nội trở diode và phóng chậm qua trở tải R Khi C1 đủ lớn (100u), thì thế mấp mô gần như bằng 0 (thế DC)

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

- Kết quả:

- Nhận xét:

- Tỉ 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 Vr = 𝑓𝑅𝐶𝑉𝑝 khi R giảm thì Vr sẽ tăng lên

- Khi mắc thêm tụ C2 thì tỉ lệ gợn sóng sẽ giảm đi do điện dung của tụ tăng làm tăng hằng số thời gian phóng điện của tụ sẽ lâu hơn

- 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:

○ Sơ đồ nguyên lý:

- Kết quả mô phỏng:

- Nhận xét: Mạch chỉnh lưu sóng đầy đủ có hai diode công suất kết nối

với một trở tải R, trong đó mỗi diode lần lượt cung cấp dòng cho tải Trong đó một biến áp được sử dụng có cuộn dây thức cấp chia đều thành hai nửa kết nối với trung tâm chung trên Điều này dẫn đến khi điện áp vào diode là dương so với điểm trung tâm của máy biến áp thì

sẽ có điện áp ra trên R trong cả chu kỳ Nhờ đó mà hiệu suất của sơ đồ chỉnh lưu này tốt gấp đôi so với bộ chỉnh lưu nửa sóng

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

- Nhận xét: Khi mắc thêm tụ vào mạch, dạng sóng tín hiệu ra có

tỉ lệ gợn sóng giảm, làm cho tín hiệu ra phẳng hơn

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:

○ Sơ đồ nguyên lý:

- Kết quả mô phỏng:

- Nhận xét:Mạch chỉnh lưu trên dùng bốn diode được sắp xếp theo cặp, trong đó có hai diode trong nửa chu kỳ Tại nửa chu kỳ dương, diode D2 và D3 tiến hành nối tiếp trong khi D1 và D4 bị phân cực ngược và dòng điện chạy qua R Trong nửa chu kỳ âm, diode D1, D4 tiến hành nối tiếp, nhưng D2, D3 phân cực ngược Dòng qua tải như trong nửa chu kỳ dương

3 Các mạch dịch mức tín hiệu và hạn biên dùng diode

● Bảng mạch thực nghiệm A1-4:

4.1 Bộ dịch mức một chiều DC của tín hiệu:

● Dịch mức dương của tín hiệu:

- Sơ đồ nguyên lý:

- Kết quả:

- Nhận xét: Mạch dịch mức điện áp thực hiện việc cộng thêm

thành phần 1 chiều cho tín hiệu vào Bởi vậy, khi có điện áp dương đặt vào diode phân cực thuận, điện áp ra sẽ được nâng lên một mức bằng với mức điện áp đặt thêm

● Dịch mức âm của tín hiệu:

- Sơ đồ nguyên lý:

- Kết quả:

- Nhận xét: Tương tự như dịch mức dương tín hiệu, khi đặt thêm

điện áp âm vào diode phân cực thuận thì điện áp ra sẽ giảm đi một mức bằng mức điện áp đặt thêm

4.2 Bộ hạn chế tín hiệu:

● Hạn chế phần dương của tín hiệu:

- Sơ đồ nguyên lý:

- Kết quả:

- Nhận xét: Do đặc tính dẫn điện theo 1 chiều của diode nên khi

diode phân cực thuận sẽ dẫn điện cho phần xung làm cho nó phân cực thuận đi qua Mạch hạn chế biên độ dùng diode được mắc nối tiếp với 1 nguồn điện áp cố định 1 chiều Vc - gọi là điện áp chuẩn Nếu điện áp có giá trị dương thì có giới hạn trên hay hạn chế phần dương tín hiệu

● Hạn chế phần âm của tín hiệu:

- Sơ đồ nguyên lý:

- Nhận xét: Tương tự như mạch hạn chế phần dương tín hiệu,

mạch hạn chế phần âm tín hiệu cũng có một điện áp chuẩn mắc nối tiếp với diode, điện áp Vc này mang giá trị âm nên hạn chế phần âm của tín hiệu