MỤC TIÊU THÍ NHGIỆMKhảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại ghép E chung: - Tính toán lý thuyết độ lợi áp dãy giữa của mạch, tần số cắt cao, tần số cắt thấp từcác thông số đã cho, các thô
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
GV hướng dẫn: NGUYỄN THANH PHƯƠNG
Sinh viên thực hiện Mã số sinh viên ĐiểmĐồng Thanh Khoa 2113746
Lê Trọng Hùng 1911284
Thành phố Hồ Chí Minh - 2023
Trang 3I MỤC TIÊU THÍ NHGIỆM
Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại ghép E chung:
- Tính toán lý thuyết độ lợi áp dãy giữa của mạch, tần số cắt cao, tần số cắt thấp từcác thông số đã cho, các thông số còn thiếu lấy kết quả thí nghiệm của bài 1 Sosánh 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 khônghồi tiếp
- Dùng máy đo, đo phân cực DC của các mạch để đảm bảo mạch hoạt động ở chế độtích cực
- Thay đổi các giá trị của các tụ ghép CC, CE và tụ Cobext và quan sát sự khác nhaugiữa 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)
- Thay đổi tần số từ 100Hz tới 100kHz và quan sát các giá trị của độ lợi áp, biết cácxác định tần số cắt thông qua việc thay đổi biên độ ngõ ra
- Sử dụng dao động kí để quan sát dạng sóng ngõ vào và ngõ ra ở các tần số khácnhau và tính được độ lợi áp
- Từ các độ lợi áp tính được từ tần số thấp đến tần số cao, vẽ đáp ứng tần số của cácmạch
- Hiểu được ảnh hưởng của các tụ Cobext lên độ lợi áp của mạch và các tần số cắt
Trang 4II CÁC LÝ THUYẾT PHẢI KIỂM CHỨNG
2.1 Mạch khuếch đại E chung không hồi tiếp
Ta được biết cấc thông số của mạch phụ thuộc vào nhiệt độ lúc khảo sát mạch vàtùy thuộc vào loại mạch nên đầu tiên ta đo phân cực tĩnh DC, để xác định h f e = β =
Trang 52.1.2 Xét tại chế độ AC
Mô hình tương đương tín hiệu nhỏ:
Tần số thấp
Xét ảnh hưởng của tụ Cj, ta ngắn mạch Covà CE:
Trang 8Do ảnh hưởng của tụ C2 không đáng kể nên độ lợi áp của mạch là:
Av= vo
vi = AMB· 1
1 + s(Cπ+C1)R′iVới AMB= −90(V /V )
Tần số cắt trên:
fHC = 1
2π(Cπ+C1)R′iVới Cobext = 0 → C1= 3.897nF → fHC ≈ 77kHz.Với Cobext = 15pF → C1= 6.55nF → fHC ≈ 47kHz.Với Cobext = 33pF → C1= 9.74nF → fHC ≈ 33kHz
Trang 12Tần số cắt trên:
fHC = 1
2π(Cπ+C1)R′iVới Cobext = 0 → C1 = 3.897nF → fHC ≈ 80.2kHz.Với Cobext = 1nF → C1= 6.55nF → fHC ≈ 1.6kHz
Trang 13III LỰA CHỌN DỮ KIỆN ĐẦU VÀO VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO
ĐẠC CÁC ĐẠI LƯỢNG
3.3 Các thông số đầu vào:
• Chọn nguồn DC = 12V
• Chọn các giá trị tụ Cobext như tài liệu hướng dẫn:
– Mạch khuếch đại ghép E chung không hồi tiếp: 0, 15pF, 30pF.
– Mạch khuếch đại ghép E chung có hồi tiếp: 0, 1nF.
• Chọn biên độ ngõ vào Viđể chỉnh tín hiệu nhỏ, Vo không bị méo dạng (chọn chế độsóng SINE AC)
• Chọn 10 giá trị tần số từ 100Hz đến 80kHz để đo lợi áp tại tần số thấp, tần sô dãygiữa, tần số cao
3.4 Phương pháp đo đạc
3.4.1 Đo phân cực tĩnh DC
Ở chế độ đo DC giá trị IB,VCE, β
3.4.2 Đo và vẽ đáp ứng tần số của mạch khuếch đại ghép E chung:
• Đảm bảo mạch hoạt động ở chế độ AC tín hiệu nhỏ, tần số dãy giữa
• Giữ nguyên biên độ ngõ vão, chỉnh tần số máy phát sóng từ 100Hz đến 80kHz, lậpbảng đo giá trị đỉnh - đỉnh ngõ ra tương ứng với khoảng 10 giá trị tần số khác nhau(có thể chia đều tần số trên) và tính ra bảng độ lợi áp Av của mạch tương ứng với 10tần số đó
• Đo 2 tần số cắt: chỉnh tần số máy phát sóng từ tần số dãy giữa (tăng hoặc giảm) tớikhi biên độ của ngõ ra bằng √1
2 của biên độ ngõ ra tại tần số dãy giữa, tần số khi
đó là tần số cắt
• Với bảng Av tại 10 giá trị tần số và tại 2 tần số cắt, tiến hành vẽ đáp ứng tần số củamạch khuếch đại (lưu ý thể hiện theo thang tần số Logarit và thang biên độ Logarit)
Trang 14IV CÁC KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
4.6.1 Mạch khuếch đại ghép E chung không hồi tiếp
Thí nghiệm 1: Cobext = 0, Chọn Vi−pp= 80mV
Ta đo được Vo−pptại tần số dãy giữa Vo−ppMB= 5.12V
Trang 15Tần số cắt đo được: (Với Vo−pp= √1
2Vo−ppMB= 3.62V )
Tần số cắt dưới: fLC= 253HzTần số cắt trên: fHC= ∞
Biểu đồ Bode đáp ứng tần số:
Thí nghiệm 2: Cobext = 15pF, Chọn Vi−pp= 80mV
Ta đo được Vo−pptại tần số dãy giữa Vo−ppMB= 5.08V
Dòng f (Hz) 100 200 300 500 1k 5k 10k 50k 70k
Vo−pp 1.64 3.36 3.96 4.5 4.9 5.04 5.04 4.16 3.64
Av 20.5 42 49.5 56.25 61.25 63 63 52 45.520log(Av) 26.24 32.46 33.89 35 35.74 35.99 35.99 34.32 33.16
Độ lợi áp dãy giữa: AMB= −63.5(V /V )
Trang 16Tần số cắt đo được: (Với Vo−pp= √1
2Vo−ppMB= 3.59V )
Tần số cắt dưới: fLC= 198HzTần số cắt trên: fHC = (không đo được)
Biểu đồ Bode đáp ứng tần số:
Trang 17Thí nghiệm 3: Cobext = 30pF, Chọn Vi−pp= 80mV
Ta đo được Vo−pptại tần số dãy giữa Vo−ppMB= 5.04V
Dòng f (Hz) 100 200 300 500 1k 5k 10k 50k 70k
Vo−pp 2.16 3.28 3.88 4.4 4.76 4.92 4.84 3.2 2.64
Av 27 41 48.5 55 59.5 61.5 60.5 40 3320log(Av) 28.63 32.26 33.71 33.81 35.49 35.78 35.64 32.04 30.37
Độ lợi áp dãy giữa: AMB= −63(V /V )
Tần số cắt đo được: (Với Vo−pp= √1
2Vo−ppMB= 3.56V )
Tần số cắt dưới: fLC = 235HzTần số cắt trên: fHC= 42KHz
Biểu đồ Bode đáp ứng tần số:
Trang 184.6.2 Mạch khuếch đại ghép E chung có hồi tiếp
Thí nghiệm 1: Cobext = 0, Chọn Vi−pp= 50mV
Ta đo được Vo−pptại tần số dãy giữa Vo−ppMB= 1.02V
Dòng f (Hz) 100 200 300 500 1k 5k 10k 50k 70k
Vo−pp(V ) 0.78 0.9 0.94 0.96 0.98 1.02 1.02 1.02 1.04
Av 15.6 18 18.8 19.2 19.6 20.4 20.4 20.4 20.820log(Av) 23.86 25.11 25.48 25.67 25.85 26.19 26.19 26.19 26.36
Độ lợi áp dãy giữa: AMB= −20.4(V /V )
Trang 19Tần số cắt đo được: (Với Vo−pp= √1
2Vo−ppMB= 0.72V )
Tần số cắt dưới: fLC = 67.85Hz
Tần số cắt trên: fHC = ∞
Biểu đồ Bode đáp ứng tần số:
Trang 20Thí nghiệm 2: Cobext = 1nF, Chọn Vi−pp= 86mV
Ta đo được Vo−pptại tần số dãy giữa Vo−ppMB= 1.7V
Dòng f (Hz) 100 200 300 500 1k 5k 10k 50k 70k
Vo−pp(V ) 1.28 1.52 1.56 1.64 1.54 1.34 1.02 0.3 0.24
Av 14.88 17.67 18.14 19.06 17.91 15.58 11.86 3.49 2.7920log(Av) 23.45 24.94 25.17 25.60 25.06 23.85 21.48 10.86 8.91
Độ lợi áp dãy giữa: AMB= −19.77(V /V )
Tần số cắt đo được: (Với Vo−pp= √1
2Vo−ppMB= 1.2V )
Tần số cắt dưới: fLC= 78.56HzTần số cắt trên: fHC = 8.74Khz
Biểu đồ Bode đáp ứng tần số: