Báo cáo tổng kết thực hành kỹ thuật điện tử bài 1 diode bán dẫn các mạch chỉnh lưu, các mạch hạn chế và mạch ổn áp

Trang 1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊNTRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆPBÁO CÁO TỔNG KẾT THỰC HÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ BỘ MÔN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ Trang 2 Đề nghị sinh viên khi vẽ mạch m

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

BÁO CÁO TỔNG KẾT THỰC HÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ

Thái Nguyên năm 2020

Đề nghị sinh viên khi vẽ mạch mô phỏng tránh copy của nhau phải ghi tên của mình vào mỗi mạch mô phỏng

BÀI 1: DIODE BÁN DẪN: CÁC MẠCH CHỈNH LƯU, CÁC

MẠCH HẠN CHẾ VÀ MẠCH ỔN ÁPNội dung thực hành

1 Khảo sát đặc tuyến thuận V-A của một số loại Diode – Mạch điện 1

Thực hiện các bước sau đây để tiến hành khảo sát đặc tuyến thuận V-A của một

Vẽ lại mạch điện bằng phần mềm Multisim

Bảng 1

Lần

đo

Điện áp(V)

Dòng điện (A)Diode 1N4007

Dòng điện (A)Diode 1N4007

Dòng điện (A)Diode Zenner1N4733

 Gạt công tắc SW1.1 về vị trí hở mạch và gạt công tắc SW1.2 trên bo mạch về

vị trí đóng mạch, để thực hiện khảo sát đặc tuyến làm việc của Diode 1N4007

 Thực hiện điều chỉnh giá trị điện áp bằng cách xoay biến trở VR1.1 sao cho cácgiá trị điện áp đầu ra tương ứng với các giá trị ghi trong bảng 1 Với mỗi giá trịđiện áp đầu vào ghi giá trị dòng điện tương ứng đo được.

 Gạt công tắc SW1.2 về vị trí hở mạch và gạt công tắc SW1.3 trên bo mạch về

vị trí đóng mạch, để thực hiện khảo sát đặc tuyến làm việc của Diode Zenner

 Thực hiện điều chỉnh giá trị điện áp bằng cách xoay biến trở VR1.1 sao cho cácgiá trị điện áp đầu ra tương ứng với các giá trị ghi trong bảng 1 Với mỗi giá trịđiện áp đầu vào ghi giá trị dòng điện tương ứng đo được

 Vẽ đặc tuyến V-A làm việc của cả 3 Diode trên cùng 1 biểu đồ:

2 Ứng dụng Diode trong các mạch hạn chế điện áp – Mạch điện 2

 Thực hiện kết nối tín hiệu xoay chiều từ máy phát hàm (Function Genegator)tới đầu vào ( AC1) của mạch điện

 Thực hiện kết nối từ đầu vào và đầu ra của mạch với 2 kênh của máy hiện sóng(Oscilloscope)

 Thiết lập giá trị dạng sóng đầu vào 10VP-P, tần số 1KHz

 Gạt các công tắc SW2.1 và SW2.2 về vị trí hở mạch

 Gạt công tắc SW2.1 sang vị trí đóng mạch, SW2.2 về vị trí hở mạch, vẽ lại sơ

đồ mạch điện và vẽ dạng sóng đầu vào và đầu ra của mạch điện

Sơ đồ mạch điện trên phần mềm:

Dạng sóng vào, ra của mạch điện:

 Gạt công tắc SW2.1 sang vị trí hở mạch, gạt công tắc SW2.2 sang vị trí đóngmạch vẽ lại sơ đồ mạch điện và vẽ dạng sóng đầu vào và đầu ra của mạch điện.

Sơ đồ mạch điện:

Dạng sóng vào, ra của mạch điện:

 Gạt công tắc SW2.1, SW2.2 sang vị trí đóng mạch vẽ lại sơ đồ mạch điện và vẽdạng sóng đầu vào và đầu ra của mạch điện.

Sơ đồ mạch điện:

Dạng sóng vào, ra của mạch điện:

3 Mạch hạn chế sử dụng diode Zener – Mạch điện 3

 Thực hiện kết nối tín hiệu xoay chiều từ máy phát hàm (Function Genegator)

tới đầuvào

(AC1) củamạchđiện

 Thực hiệnkết nối từđầu vào

và đầu racủa mạchvới 2kênh củamáy hiện sóng (Oscilloscope)

 Thiết lập giá trị dạng sóng đầu vào 20VP-P, tần số 1KHz

 Gạt các công tắc SW3.1 và SW3.2 về vị trí hở mạch

 Gạt công tắc SW3.1 sang vị trí đóng mạch, vẽ lại sơ đồ mạch điện và vẽ dạngsóng đầu vào và đầu ra của mạch điện

Sơ đồ mạch điện:

Dạng sóng vào, ra của mạch điện:

 Gạt công tắc SW3.1 sang vị trí hở mạch, gạt công tắc SW3.2 sang vị trí đóngmạch, vẽ lại sơ đồ mạch điện và vẽ dạng sóng đầu vào và đầu ra của mạch điện.

Sơ đồ mạch điện:

Dạng sóng vào, ra của mạch điện:

 Gạt công tắc SW3.1, SW3.2 sang vị trí đóng mạch, vẽ lại sơ đồ mạch điện và

vẽ dạng sóng đầu vào và đầu ra của mạch điện

-Sơ đồ mạch điện :

Dạng sóng vào, ra của mạch điện:

4 Ổn định điện áp và làm trơn – Mạch điện 4

 Thực hiện kết nối từ đầu vào và đầu ra của mạch với 2 kênh của máy hiện sóng(Oscilloscope).

 Gạt công tắc SW4.1, SW4.2, SW4.3, SW4.4, SW4.5, SW4.6 về vị trí hở mạch

Mạch điện trong trường hợp SW4.1 và SW4.2 ở vị trí hở mạch.

Sơ đồ mạch điện:

 Cung cấp cho cuộn dây sơ cấpmáy biến áp điện lưới (AC 220V,

50Hz) quan sát và phác thảo dạngsóng đầu vào của mạch trên đồ thị

 Lần lượt gạt các công tắc SW4.3,SW4.4, SW4.5 và vẽ lại dạng sóngđầu ra của mạch điện

+ S3 đóng:(C=47uF)

S4 đóng: (10uF)

S5 đóng: (22uF)

Mạch điện trong trường hợp SW4.1 và SW4.2 ở vị trí đóng mạch.

Sơ đồ mạch điện:

 Cung cấp cho cuộn dây sơ cấpmáy biến áp điện lưới (AC 220V,50Hz) quan sát và phác thảo dạngsóng đầu vào của mạch trên đồ thị.

 Lần lượt gạt các công tắc SW4.3,SW4.4, SW4.5 và vẽ lại dạng sóngđầu ra của mạch điện

S3 đóng: (47uF)

S4 đóng (10uF)

S5 đóng (22uF)

Tạo nguồn điện một chiều sử dụng điốt ổn áp Zener 1N4733.S4

 Vẽ lại sơ đồng mạch điện trong trường hợp SW4.1, SW4.2, SW4.3 và SW4.6 ở

vị trí đóng mạch

Sơ đồ mạch điện:

 Quan sát trên máy hiện sóng và vẽ dạng điện áp đầu vào và đầu ra của mạchđiện.

-Đầu vào :

-Đầu ra :

vi

t0

t

vo0

5 Phần tử logic sử dụng Diode (1N4007) – Mạch điện 5

 Thực hiện kết nối nguồn từ bộ nguồn một chiều (POWER SUPPLY) tới phầnnguồn trên bo mạch ( POWER INPUT) Kết nối nguồn +12V và GND

 Thực hiện điều chỉnh điện dương nguồn ở bộ nguồn 1 chiều với giá trị điện áp

là +5V

 Nếu quy ước điện áp +5V tương ứng với mức logic “1” và 0V tương ứng vớimức logic “0” LED sáng tương ứng với mức logic “1” và LED tắt tương ứngvới mức logic “0”

 Thực hiện thay đổi tổ hợp trạng thái đóng, mở của các công tắc SW5.1, SW5.2,SW5.3 Ghi lại trạng thái tổ hợp và trạng thái đầu ra của LED vào bảng 2

STT Mức logic

SW5.1

Mức logicSW5.2

Mức logicSW5.3

4 Nội dung đánh giá

Từ kết quả của phần thực hành, Anh (chị) hãy thảo luận một số các vấn đề sau đây:

Mạch điện 1

1 Tham số nào dẫn đến kết quả 3 đường đặc tuyến của 3 diode là khác nhau? 3 diode này tương đương với mô hình nào?

Trả lời

+Tham số dẫn đến kết quả của 3 đường đặc tuyến là khác nhau là U ( điện áp)

+3 đi ot này tương đương mô hình hàm số mũ

Mạch điện 2

2 Phân tích và vẽ đặc tuyến làm việc của mạch 2 trong trường hợp: Công tắc SW2.1 ở vị trí đóng mạch, SW2.2 ở vị trí hở mạch

Trả lời

-Sóng bị giới hạn dưới

Đặc tuyến làm việc ………

……… ………

……… ………Phân tích và vẽ đặc tuyến làm việc của mạch 2 trong trường hợp: Công tắc SW2.1, SW2.2 ở vị trí đóng mạch

- Mạch bị giới hạn cả hai đầu

Đặc tuyến làm việc ………

-Đặc tuyến làm việc

………

4 Phân tích và vẽ đặc tuyến làm việc của mạch 3 trong trường hợp: Công tắc SW3.1 ở vị trí hở mạch, SW3.2 ở vị trí đóng mạch -Mạch bị giới hạn ở phía dưới

………-Đặc tuyến làm việc

………

-Biên độ của điện áp đầu ra phụ thuộc và giá trị của tụ điện

- Giải thích sự phụ thuộc đó

Khi giá trị của tụ càng cao điện áp ra càng ổn định , giản đồ sóng càng phẳng

Điện dung C và điện áp ra tỉ lệ nghịch , khi điện dung C tăng điện áp ra càng

giảm Điện áp dơi trên tụ và hoạt động duy trì bởi tujkhi có dòng chạy qua

7 Tại sao điện áp ở đầu ra trong trường hợp có diode Zener lại có biên dạng như vậy? So sánh với trường hợp khi chưa có diode Zener -Điện áp ở đầu ra trong trường hợp có diode Zener lại có biến dạng như vậy là

do :

+ Điốt ổn áp làm việc dựa trên cơ sỏ hiệu ứng đánh thủng Zenner và đánh thủng thác

lũ của tiếp giáp P-N khi phân cục ngược , bị đánh thủng nhưng k hỏng

-So sánh với trường hợp khi chưa có diode Zener:

* khi chưa có đi ôt zenner:

+khi chưa có điốt zennor trong mạch chỉ có diot bán dẫn

+Khi dòng điện qua điốt nhỏ hơn giá trị Iôdmin thì điốt làm việc ỏ đoạn OA nên không có tác dụng ổn định điện áp

+Khi dòng điện qua điốt lớn hơn giá trị Iôdmax thì công suất tỏa ra trên điốt vượt quá công suất cho phép có thể làm đi ốt bị phá hỏng vì nhiêt

+Trong mạch ổn áp điót ổn áp mác song song với phụ tải

+Nếu Uv thay đổi , Rt không đổi ,trên đcặ tuyến V-A khi Uv thay đổi một lượng ΔUv khá lớn nhưng Uz rất nhỏ, dường như mọi sự thay đổi của Uv đều hạ trên Rhc ,đảm bảo điện áp ra tải không đổi

+Nếu Uv.không đổi, Rt thay đổi

Mạch điện 5

8 Hãy viết phương trình mô tả mối quan hệ vào ra của mạch điện 5

……… ………

………

BÀI 2: CÁC MẠCH PHÂN CỰC VÀ KHUẾCH

ĐẠI DÙNG TRAZITOR

1 Nội dung thực hành

 Thực hiện kết nối nguồn từ bộ nguồn một chiều (POWER SUPPLY) tới phần nguồn trên bo mạch (POWER INPUT) Kết nối nguồn +12V, -12V và GND

 Thực hiện điều chỉnh điện áp nguồn ở bộ nguồn 1 chiều với giá trị điện áp là +6V

a) Gạt công tắc SW2.1, SW2.2 về vị trí 1, Vẽ lại sơ đồ mạch điện CIRCUIT 2

 Vẽ lại sơ đồ mạch điện CIRCUIT 2 trường hợp công tắc SW2.1, SW2.2 về vị

trí 1 (SW2.1 gạt lên trên, SW2.2 gạt sang trái)

 Từ sơ đồ mạch điện hãy tính toán giá trị điện áp một chiều (Giá trị lý thuyết) trêncác cực của BJT (theo giá trị điện trở danh định) và điền các giá trị tính toán vàobảng 2.2

Điện áp VB(V) VC(V) VE(V)

Lý thuyếtThực tế 2.846 2.312 655n

Bảng 2.2

(Biết BJT C828 có V BE = 0,83 (V);  = 154 ; V A = 10 V)

 Sử dụng đồng hồ vạn năng, đặt ở thang 12VDC, để đo các giá trị điện áp thực tế

trên các cực của Transistor ( đo tại các điểm TP2.1, TP2.2, TP2.3) và điền cácgiá trị đo được vào bảng 2.2.

b) Gạt công tắc SW2.1, SW2.2 về vị trí 2, Vẽ lại sơ đồ mạch điện CIRCUIT 2

 Vẽ lại sơ đồ mạch điện CIRCUIT 2 trong trường hợp công tắc SW2.1, SW2.2

về vị trí 2 (SW2.1 gạt xuống dưới, SW2.2 gạt sang phải)

 Từ sơ đồ mạch điện hãy tính toán giá trị điện áp một chiều (Giá trị lý thuyết) trêncác cực của BJT (theo giá trị điện trở danh định) và điền các giá trị tính toán vàobảng 2.3

Điện áp VB(V) VC(V) VE(V)

Lý thuyếtThực tế -6.998 -7.323 -12

Bảng 2.3

 Sử dụng đồng hồ vạn năng, đặt ở thang 12VDC, để đo các giá trị điện áp trên cáccực của Transistor ( đo tại các điểm TP2.1, TP2.2, TP2.3) và điền các giá trị đođược vào bảng 2.3

Mạch điện trong hình trên sử dụng một nguồn cung cấp Vee và nhận được VB thông qua một bộ phân

áp (R3.1, R3.2).

 Giữ nguyên giá trị điện áp cung cấp cho mạch điện

 Đọc các giá trị điện trở danh định ghi trên mạch điện:

(Biết BJT C828 có V BE = 0,83 (V);  = 154 ; V A = 10 V)

Điện trở R4.1(Ω) R4.2(Ω) R4.3(Ω) R4.4(Ω) R4.5(Ω) R4.6(Ω) R4.7(Ω)

Danh

định

Sơ đồ tương đương của mạch điện:

 Quan sát sơ đồ mạch điện trên chúng ta thấy rằng mạch điện giống như mạch

Circuit 3, hãy sử dụng các giá trị trong bảng 3.2 để tính rn ; ro và độ hỗ dẫn gmthực tế và lý thuyết và điền vào bảng 4.2

 Thực hiện kết nối đầu vào (TP4.1) và đầu ra (TP4.2) của mạch với 2 kênh CH1

và CH2 của máy hiện sóng (Oscilloscope)

 Sử dụng máy phát hàm phát sóng sin (vcig) biên độ 20 mVP-P , tần số 1KHz

 Vẽ lại dạng điện áp đầu vào vTP4.1 và đầu ra vo của mạch điện

 Từ đó xác định hệ số khuếch đại điện áp tổng thể G v của mạch.

G v1 = (V/V)

I

V A

3.4.2. Khi SW4.1 hở mạch và SW4.2 đóng mạch

 Thực hiện gạt công tắc SW4.1 ở chế độ hở mạch và SW4.2 ở chế độ đóng mạch,

vẽ lại sơ đồ mạch điện :

 Từ sơ đồ trên hãy vẽ sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ của mạch điện (sử dụng môhình tương đương dạng T của BJT).

Sơ đồ tương đương của mạch điện:

 V



 Quan sát sơ đồ mạch điện trên chúng ta thấy rằng mạch điện giống như mạch

Circuit 3, hãy sử dụng các giá trị trong bảng 3.2 để tính rn ; ro và độ hỗ dẫn gmthực tế và lý thuyết và điền vào bảng 4.4

Giá trị I C (mA) r  () r o () g m (A/V)

 Thực hiện kết nối đầu vào (TP4.1) và đầu ra (TP4.2) của mạch với 2 kênh CH1

và CH2 của máy hiện sóng (Oscilloscope)

 Sử dụng máy phát hàm phát sóng sin biên độ 20 mVP-P , tần số 1KHz

 Vẽ lại dạng điện áp đầu vào vTP4.1 và đầu ra vo của mạch điện

 Từ đó xác định hệ số khuếch đại điện áp tổng thể G v của mạch :

G v2 =512*10^4 (V/V)

3.4.3. Khi SW4.1 và SW4.2 cùng hở mạch

 Thực hiện gạt công tắc SW4.1, SW4.2 ở chế độ hở mạch, vẽ lại sơ đồ của mạch điện :

 Từ sơ đồ trên hãy vẽ sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ của mạch điện (sử dụng môhình tương đương dạng T của BJT).

Sơ đồ tương đương của mạch điện:

 V

 Quan sát sơ đồ mạch điện trên chúng ta thấy rằng mạch điện giống như mạch

Circuit 3, hãy sử dụng các giá trị trong bảng 3.2 để tính rn ; ro và độ hỗ dẫn gmthực tế và lý thuyết và điền vào bảng 4.6

Giá trị I C (mA) r  () r o () g m (A/V)

 Thực hiện kết nối đầu vào (TP4.1) và đầu ra (TP4.2) của mạch với 2 kênh CH1

và CH2 của máy hiện sóng (Oscilloscope)

 Sử dụng máy phát hàm phát sóng sin biên độ 20 mVP-P , tần số 1KHz

 Vẽ lại dạng điện áp đầu vào vTP4.1 và đầu ra vo của mạch điện

 Từ đó xác định hệ số khuếch đại điện áp tổng thể G v của mạch.

G v3 =8.936*10^6 (V/V)

cực bằng điện trở hồi tiếp colectơ và bazơ) – CIRCUIT 5.

 Đọc mã vạch để xác định giá trị danh định của các điện trở R5.1, R5.2, R3.3,R5.4 và ghi giá trị của các điện trở vào bảng 5.1

 Từ sơ đồ trên và trên cơ sở lý thuyết ở mục 2.2.4, hãy tính toán giá trị dòng điện

IC theo các giá trị điện trở danh định

IC =5.52*10^-3 (A)

(Biết BJT C828 có V BE = 0,83 (V);  = 154 ; V A = 10 V)

 Từ sơ đồ trên hãy vẽ sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ của mạch điện (sử dụng

mô hình tương đương dạng T của MOSFET)

Sơ đồ tương đương của mạch điện:

 Từ sơ đồ tương đương và trên cơ sở lý thuyết ở mục 2.3.2, hãy tính toán cácthông số của mạch khuếch đại trong 2 trường hợp sử dụng giá trị thực tế và lýthuyết Ghi các kết quả vừa tính được vào bảng 5.2

 Thực hiện kết nối đầu vào (TP5.1) và đầu ra (TP5.2) của mạch với 2 kênh CH1

và CH2 của máy hiện sóng (Oscilloscope)

 Sử dụng máy phát hàm phát sóng sin biên độ 20 mVP-P , tần số 1KHz

 Vẽ lại dạng điện áp đầu vào vTP5.1 và đầu ra vo của mạch điện

 Từ đó xác định hệ số khuếch đại điện áp tổng thể G v của mạch.

Sơ đồ tương đương của mạch điện:

 Từ sơ đồ tương đương và trên cơ sở lý thuyết ở mục 2.3.2, hãy tính toán cácthông số của mạch khuếch đại trong 2 trường hợp sử dụng giá trị thực tế và lýthuyết Ghi các kết quả vừa tính được vào bảng 5.3

 Thực hiện kết nối đầu vào (TP5.1) và đầu ra (TP5.2) của mạch với 2 kênh CH1

và CH2 của máy hiện sóng (Oscilloscope)

 Sử dụng máy phát hàm phát sóng sin biên độ 20 mVP-P , tần số 1KHz

 Vẽ lại dạng điện áp đầu vào vTP5.1 và đầu ra vo của mạch điện

 Từ đó xác định hệ số khuếch đại điện áp tổng thể G v của mạch.

G v2 =-2.9632 (V/V)

B.Tranzitor trường (MOSFET)

a) Gạt công tắc SW2.1, SW2.2 về vị trí 1, Vẽ lại sơ đồ mạch điện CIRCUIT 2

 Vẽ lại sơ đồ mạch điện CIRCUIT 2 trường hợp công tắc SW2.1, SW2.2 về vị

trí 1.

 Từ sơ đồ mạch điện hãy tính toán giá trị điện áp một chiều (Giá trị lý thuyết) trêncác cực của MOSFET (theo giá trị điện trở danh định) và điền các giá trị tínhtoán vào bảng 2.2

Điện áp VG(V) VD(V) VS(V)

Lý thuyếtThực tế 4.931 4.507 0.5*10-6

Bảng 2.2

(Biết MOSFET IRF540 có W = L =100 m ; V t = 3,558 V;  = 0.00280595)

 Sử dụng đồng hồ vạn năng, đặt ở thang 12VDC, để đo các giá trị điện áp thực tếtrên các cực của Transistor ( đo tại các điểm TP2.1, TP2.2, TP2.3) và điền cácgiá trị đo được vào bảng 2.2

b) Gạt công tắc SW2.1, SW2.2 về vị trí 2, Vẽ lại sơ đồ mạch điện CIRCUIT 2

 Vẽ lại sơ đồ mạch điện CIRCUIT 2 trong trường hợp công tắc SW2.1, SW2.2

về vị trí 2

 Từ sơ đồ mạch điện hãy tính toán giá trị điện áp một chiều (Giá trị lý thuyết) trêncác cực của MOSFET (theo giá trị điện trở danh định) và điền các giá trị tínhtoán vào bảng 2.3

Điện áp VG(V) VD(V) VS(V)

Lý thuyếtThực tế 2.316m -7.669 -12

Bảng 2.3

 Sử dụng đồng hồ vạn năng, đặt ở thang 12VDC, để đo các giá trị điện áp trên cáccực của Transistor ( đo tại các điểm TP2.1, TP2.2, TP2.3) và điền các giá trị đođược vào bảng 2.3

3.2. Mạch phân cực một chiều cho MOSFET bằng bộ chia áp –

CIRCUIT 3.

Mạch điện trong hình trên sử dụng một nguồn cung cấp Vee và nhận được VG thông qua một bộ phân

áp (R3.1, R3.2).

 Giữ nguyên giá trị điện áp cung cấp cho mạch điện

 Đọc các giá trị điện trở danh định ghi trên mạch điện:

(Biết MOSFET IRF540 có W = L =100 m ; V t = 3,558 V;  = 0.00280595)

Lý thuyết

Bảng 3.2