Báo cáo thí nghiệm kiểm chứng mạch khuếch đại vi sai dung bjt

Giới thiệu chung - Mục tiêu thí nghißm: Bài thí nghißm giúo kiểm chứng mạch khuyếch đại vi sai dùng BJT với 2 trưßng hợp là Re á cực phát và nguồn dòng á cực phát, kiểm tra tính chính xá

BÁO CÁO THÍ NGHIÞM

DUNG BJT

Th ực hiện bởi:

1 Nguyễn Văn Trường [1915741]

2 Nguyễn Võ Ki¿n Trung [1910646]

3 Hoàng Nguyễn Hữu Đÿc [1910135]

Nhóm thí nghiệm: L21/ T ổ 10

Link ghi âm ghi hình các phiên Google Meet:

1 Link 1:

https://drive.google.com/file/d/165PLPjqYqKRKmO1- YMc_IgrRcJzTf3bS/view?fbclid=IwAR18_cVzBpdFEbUOLerp2HzI-VxxBVNCqwqH4d5N_Na7m2Hxz1JpJ2Wvh6w

2 Link 2:

https://drive.google.com/file/d/1ZgdgrVAdKONk_AScQ3YvHw7aWjY 0AmQB/view?fbclid=IwAR1MAOiQAfMWrRMaxBBOYQCQjZF9QW kN21kIuwmekQRYx2rtm96ZaHRGhCs

Ngày hoàn thành báo cáo: 8/11/2021

I Giới thiệu chung

- Mục tiêu thí nghißm:

Bài thí nghißm giúo kiểm chứng mạch khuyếch đại vi sai dùng BJT với 2 trưßng hợp

là Re á cực phát và nguồn dòng á cực phát, kiểm tra tính chính xác của công thức tính

độ lợi cách chung Ac, độ lợi vi sai Ad

Bài thí nghißm còn giúp sinh viên các kĩ thuật đo đạc các đại lượng á chế độ AC, DC Ngoài ra sinh viên biết cách để tạo 2 sóng cùng biên độ nhưng ngược pha Hiểu rõ

hơn về nguyên lí hoạt động của mạch khuếch đại vi sai dùng BJT

- Phần mềm thí nghißm: LTspice

Sử dụng module cấp phát sẵn, thao tác đấu nối trên mạch

Sử dụng voltage đặt 0V để đo dòng, đặt các nhãn để đo áp tại các cực B, C, E trong trưßng hợp làm vißc tĩnh

- Module thí nghißm: BJTLABSN010

1 Sơ đồ mạch thí nghißm, các giả thiết cần kiểm chứng

Trường hợp 1: Re ở cực phát

Ta có: �㔴þ�㕚= /�㕖�㕒+þ2ꞵ(þý+2þ�㔿//þ�㔸(ꞵ+1)þ) ; �㔴þ= 2ꞵ(þ2(/�㕖�㕒�㔿+þ//þýþ))

Để kiểm chứng lí thuyết, ta cần đo đạc để tính /ÿÿ và ꞵ

Từ công thức ꞵ=�㔼þý/�㔼ýý ; /ÿÿ = 0,025/�㔼ýý => đo �㔼þý, �㔼ýý

Đo độ lợi cách chung:

Cấp tín hißu v1 và v2 giống nhau, mạch hoạt động á chế độ AC, tín hißu nhỏ, tần số dãy giữa Ta có các phương trình:

�㕣0=�㔴ý�㕣ý+ �㔴þ�㕣þ ; �㕣þ = �㕣22 �㕣1 = 0 ; �㕣ý = (�㕣2+ �㕣1)/2

➔ Cần đo trị đỉnh – đỉnh của �㕣0, �㕣1, �㕣2

Đo độ lợi vi sai:

Cấp tín hißu v1 và v2 bằng nhau về biên độ nhưng ngược pha nhau, mạch hoạt động á chế độ AC, tín hißu nhỏ, tần số dãy giữa Ta có các phương trình:

�㕣0=�㔴ý�㕣ý + �㔴þ�㕣þ ; �㕣þ = �㕣22 �㕣1 ; �㕣ý =�㕣2 +�㕣 1

2 = 0

➔ Cần đo trị đỉnh – đỉnh của �㕣0, �㕣1, �㕣2

Trường hợp 2: nguồn dòng ở cực phát

Ta lặp lại các bước như á trưßng hợp Re á cực phát

2 Sơ đồ thí nghißm trên LTspice, các cài đặt và kết quả

Trường hợp 1: Re ở cực phát

Thiết lập sơ đồ như hình, dùng 5 voltage đặt 0V để các dòng á các cực của hai BJT

Vào Simulate, chọn Edit Simulation Cmd, chọn DC op pnt, sau đó gán op vào mạch

Chọn Run, các giá trị đo được như sau:

Vì 2 BJT đối xứng và có giá trị thông số giống nhau nên ta có thể lấy kết quả của một BJT bất kì

Ta có được: �㔼þý = 0,957756 (�㕚�㔴), �㔼ýý = 0,01 (�㕚�㔴)

Khi đó: ꞵ=�㔼þý/�㔼ýý = 95,7756 ; /ÿÿ = 0,025/�㔼ýý=2500 (�㗺)

➔ �㔴þ�㕚= /�㕖�㕒+þ2ꞵ(þý+2þ�㔿//þ�㔸(ꞵ+1)þ) = 20,3362 ; �㔴þ= 2ꞵ(þ2(/�㕖�㕒�㔿+þ//þýþ)) = 249,42

Đo độ lợi cách chung: Thiết lập mạch như sau, tạo các nhãn i1,i2 và o để hiển thị sóng ngõ vào và ngõ ra

à voltage V1 và V2 ta click chuột phải, chọn sóng dạng SINE, biên độ 10mV, tần số 1k Hz Vào Simulate, chọn Edit Simulation Cmd, chọn Transient, cài đặt stop time là 3ms, sau đó gán tran 3m vào mạch Tiến hành mô phỏng, ấn Run

Màn hình hißn ra:

Click chuột phải vào Draft1.raw, chọn Add Plot Pane 2 lần để chia khung mô phỏng thành 3 phần Tiếp tục click chuột phải và Draft1.raw, chọn Add Traces để thêm V(i1), V(i2) và V(o) vào khung mô phỏng

Kết quả mô phỏng dạng sóng như sau:

Ta thấy V(i1) và V(i2) cùng dạng sóng, trị đỉnh – đỉnh là 20mV

Đo giá trị đỉnh – đỉnh của V(o) ta được 6,466 mV

Khi đó: Ac = - 6,466/20= - 0,3233

Đo độ lợi vi sai: thiết lập sơ đồ mạch như sau, sử dụng 2 đißn trá R1 R2 có giá trị 1 �㗺

để tạo hai sóng ngược pha Tạo các nhãn i1, i2 và o để hiển thị các sóng ngõ vào và

ngõ ra

à voltage V1 ta click chuột phải, chọn sóng dạng SINE, biên độ 20mV, tần số 1k Hz

Vào Simulate, chọn Edit Simulation Cmd, chọn Transient, cài đặt stop time là 3ms,

sau đó gán tran 3m vào mạch Tiến hành mô phỏng, ấn Run

Thực hißn lại các bước tương tự như thí nghißm đo độ lợi cách chung, ta được kết quả dạng sóng như sau:

Ta có thể thấy v1 và v2 cùng biên độ nhưng ngược pha, tiến hành đo trị đỉnh – đỉnh

của vo, ta có kết quả 1,913V

Khi đó: �㔴þ= - 1,913/(2.0,02) = - 47,825

Trường hợp 2: Nguồn dòng ở cực phát

Thay Re bằng nguồn dòng, thực hißn các bước tương tự như trên, ta được kết quả điểm làm vißc tĩnh:

Ta có được: �㔼þý = 1,12277 (�㕚�㔴), �㔼ýý = 0,0114136 (�㕚�㔴)

Khi đó: ꞵ=�㔼þý/�㔼ýý = 98,37 ; /ÿÿ = 0,025/�㔼ýý=2190,37 (�㗺)

Do nguồn dòng á cực phát, nên xem như đißn trá á cực phát là vô cùng, suy ra

➔ �㔴þ�㕚= /�㕖�㕒+þ2ꞵ(þý+2þ�㔿//þ�㔸(ꞵ+1)þ) ≈ 0 ; �㔴þ= 2ꞵ(þ2(/�㕖�㕒�㔿+þ//þýþ)) = 255,3914

Đo độ lợi cách chung: sơ đồ như hình dưới, lặp lại tương tự như TH1, chọn biên độ sóng 1V

Kết quả dạng sóng như sau:

Trị đỉnh – đỉnh của vo là 1,2031252 mV Khi đó: Ac = -0,001203/2= 0,0006016≈ 0

Đo độ lợi vi sai: sơ đồ như hình dưới, lặp lại tương tự như TH1

Kết quả mô phỏng:

Trị đỉnh – đỉnh của vo là 2,141688 V Khi đó: �㔴þ= - 2,141688/(2.0,02) = - 53,5422

III Các so sánh nhận xét và k¿t luận

Trường hợp 1: Re ở cực phát

Lý thuyết: �㔴þ�㕚= 20,3362 ; �㔴þ= 249,42

Đo đạc: Ac = - 0,3233 ; �㔴þ= - 47,825

Sai số:

% �㕠�㕎ÿ �㕠ố �㔴ý =|0,3362 2 0,3233|

0,3362 100% = 3,837%

% �㕠�㕎ÿ �㕠ố �㔴þ =|49,42 2 47,825|

49,42 100% = 3,2274%

Trường hợp 2: Nguồn dòng ở cực phát

Lý thuyết: �㔴þ�㕚 ≈ 0 ; �㔴þ= 255,3914

Đo đạc: Ac = - 0,0006016 ; �㔴þ= - 53,5422

Sai số:

% �㕠�㕎ÿ �㕠ố �㔴ý ≈ 0

% �㕠�㕎ÿ �㕠ố �㔴þ =|55,3914 2 53,5422|

55,3914 100% = 3,3384%

K ết luận: sai số Ac á trưßng hợp nguồn dòng cực phát là gần bằng 0, còn các sai số

khác vẫn còn cao, nhưng tạm chấp nhận được do một số đặc tính tín hißu của mạch khi mô phỏng Khi thay Re bằng nguồn dòng á cực phát thì độ lợi vi sai Ad tăng về độ lớn Vậy có thể xem như kết quả thực nghißm đúng với kết quả lí thuyết