Nghiên cứu xây dựng và mô phỏng một số bài thí nghiệm điện tử tương tự và điện tử số phục vụ công tác đào tạo của Trường đại học Công nghiệp Quảng Ninh

Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh có xuất phát điểm là trường Kỹ thuật trung cấp Mỏ có quy mô không lớn. Trong đó, hệ thống phòng thí nghiệm điện điện tử tự động hóa của Trường còn rất đơn giản, chưa sát thực tế, các thiết bị cũng như các tài liệu hướng dẫn thực hành để củng cố kiến thức lý thuyết cho sinh viên chuyên ngành còn hạn chế.

Phần Mở đầu

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trờng Đại học Công nghiệp Quảng Ninh có xuất phát điểm là trờng Kỹthuật trung cấp Mỏ có quy mô không lớn Trong đó, hệ thống phòng thínghiệm điện - điện tử - tự động hóa của Trờng còn rất đơn giản, cha sát thực

tế, các thiết bị cũng nh các tài liệu hớng dẫn thực hành để củng cố kiến thức lýthuyết cho sinh viên chuyên ngành còn hạn chế

Ngày 25/12/2007 Thủ tớng Chính phủ đã ký quyết định số TTg nâng cấp trờng Cao đẳng kỹ thuật Mỏ thành trờng Đại học Công nghiệpQuảng Ninh, trên đà phát triển của Trờng về chất lợng đào tạo cũng nh quymô đòi hỏi Nhà trờng cần phải có một hệ thống các phòng thực hành, thínghiệm đáp ứng đợc yêu cầu chung cũng nh các tài liệu về thực hành môn học

1730/QĐ-là cần thiết

Vì vậy, việc nghiên cứu xây dựng và mô phỏng các bài thí nghiệm về

điện tử tơng tự và điện tử số cho Nhà trờng là cần thiết và đề tài “Nghiờn cứu xõy dựng và mụ phỏng một số bài thớ nghiệm điện tử tương tự và điện tử số phục vụ cụng tỏc đào tạo của Trường đại học Cụng nghiệp Quảng Ninh”

mang tính cấp thiết

2 Đối tợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu các bài giảng lý thuyết của môn kỹ thuật mạch điện tử tơng

tự và điện tử số cụ thể là môn Điện tử cơ bản 1, điện tử cơ bản 2, Kỹ thuật số

để từ đó đa ra cách xây dựng các bài thí nghiệm để củng cố kiến thức lýthuyết Dùng các phần mềm đã học (Ecodial 3.3, CircuitMaker 6.2, ElectronicWorkbench 6.0, Multisim10 ) để mô phỏng các bài thí nghiệm trên

Do hạn chế về thời gian và khuôn khổ của bản luận văn thạc sỹ kỹ thuậtnên trong bản luận văn chỉ chú ý đến một số bài trong môn điện tử cơ bản và

điện tử số sau:

- Khảo sát các sơ đồ mắc tranzito BJT trong tầng khuếch đại:

+ Sơ đồ cực phát chung,+ Sơ đồ cực gốc chung,

- ổn định làm việc tĩnh của tranzito

- Khảo sát các mạch khuếch đại dùng tranzito:

+ Mạch khuếch đại cực phát chung,+ Mạch khuếch đại cực góp chung,+ Tầng khuếch đại đảo pha,

+ Khuếch đại nối tầng dùng mạch R-C,+ Khuếch đại nối tầng dùng biến áp,+ Mạch khuếch đại vi sai,

+ Mạch khuếch đại công suất,

- Vi mạch thuật toán và một số ứng dụng:

+ Mạch khuếch đại đảo,+ Mạch khuếch đại không đảo,+ Mạch cộng,

+ Mạch trừ,+ Mạch tích phân,+ Mạch vi phân,+ Mạch khuếch đại logarit

- Thí nghiệm Kỹ thuật điện tử số I:

+ Mạch logic tơng tự TTL,+ Mạch logic CMOS,+ Các phần tử logic cơ bản,+ Các mạch Flip – Flops,+ Các thanh ghi,

+ Mạch giải mã 7 thanh

- Thí nghiệm kỹ thuật điện tử số II:

+ Bộ dồn kênh, bộ phân kênh,+ Bộ đếm đồng bộ và không đồng bộ,+ Mạch mô phỏng đèn tín hiệu giao thông

Còn các bài khác xin đợc phép nghiên cứu tiếp trong các bài toán cụ thể saunày

3 Mục đích của đề tài

Hầu hết các mô hình thí nghiệm điện tử tơng tự và số có trong phòng thínghiệm và các thiết bị điện trong các phòng thực hành hiện tại của trờng đều

đã sử dụng trên 30 năm Một số mô hình để làm thí nghiệm và thực hành đãxuống cấp và thiếu cha đáp ứng đợc quy mô đào tạo cũng nh chất lợng đào tạo

hệ đại học chính quy cũng nh hệ cao đẳng và trung cấp kỹ thuật lành nghềcủa nhà trờng.

Mặc dù một số mô hình thí nghiệm và thực hành có ứng dụng các tiến

bộ khoa học kỹ thuật công nghệ mới vào sản xuất đợc bổ xung trong vài nămgần đây, song vẫn cha đáp ứng đợc nhu cầu tìm hiểu, thực hành, làm thínghiệm về một số ứng dụng của thiết bị điện tử trong máy sản xuất của sinhviên, học sinh nghề chuyên ngành cơ điện

Để đáp ứng đợc những yêu cầu trên, Nhà trờng cần quan tâm hơn nữatới việc đầu t thêm các hệ thống trang thiết bị điện, các mô hình thí nghiệm vàthực hành về điện của trờng Đặc biệt là các mô hình thí nghiệm, các bài thínghiệm và thực hành về lĩnh vực ứng dụng các thiết bị điện tử mới, hiện đại

đang đợc ứng dụng rộng rãi trong máy sản xuất hiện nay

Đi đôi với việc trang bị đầy đủ các thiết bị học tập thì tài liệu phục phụcho học sinh, sinh viên cũng nh giáo viên giảng dạy về lí thuyết và thực hànhthí nghiệm là một vấn đề cấp thiết Bên cạnh đó việc xây dựng tổng thể phầnmềm hỗ trợ và hớng dẫn khai thác hệ thống thí nghiệm về điện tử tơng tự và

số phục phụ đào tạo trong Nhà trờng cũng là một vấn đề không thể thiếu.Chính vì vậy mà việc “Nghiờn cứu xõy dựng và mụ phỏng một số bài thớnghiệm điện tử tương tự và điện tử số phục vụ cụng tỏc đào tạo của Trườngđại học Cụng nghiệp Quảng Ninh" phục vụ công tác nghiên cứu giảng dạy là

4 Phơng pháp nghiên cứu

5 Nội dung nghiên cứu

- Đánh giá tổng quát về hệ thống phòng thí nghiệm Điện - điện tử – tự

động hóa của Trờng đại học Công nghiệp Quảng Ninh

- Đề xuất, xây dựng một số bài thí nghiệm, đa ra mục tiêu và nội dungcác bài thí nghiệm về điện tử tơng tự và số

- Sử dụng phần mềm EWB để mô phỏng một số mạch điện trong mônhọc Điện tử cơ bản và Điện tử số

- Kiểm thử tính năng và hiệu quả của hệ thống thí nghiệm, đa ra các

Giúp ngời đọc và sinh viên có cái nhìn tổng quan và sâu sắc hơn về vaitrò của phần mềm EWB trong mô phỏng mạch điện Cung cấp cho ngời đọcmột tài liệu hữu ích trong thực hành, thí nghiệm môn Điện tử cơ bản và Điện

tử số

Đề tài nghiên cứu xây dựng và mô phỏng các bài thí nhiệm về điện tử

t-ơng tự và số phục vụ công tác đào tạo cho Trờng đại học Công nghiệp QuảngNinh phù hợp với xu thế phát triển của Nhà trờng, dùng làm tài liệu tham khảocho các sinh viên ngành Cơ điện và các ngành có liên quan cùng bạn đọc yêuthích môn Điện tử cơ bản và Điện tử số

7 Cấu trúc của luận văn

Luận văn hoàn thành gồm cú: …xx trang, zz bảng biểu, yy bản vẽ

và hỡnh ảnh minh họa, được chia thành cỏc phần chớnh như sau:

+ Phần mở đầu: Giới thiệu về tớnh cấp thiết của đề tài, mục đớch nghiờn cứu, phương phỏp nghiờn cứu;

+ Chương 1 Tổng quan về hệ thống cỏc phũng thớ nghiệm điện – điện tử - tự động húa của Trường đại học Cụng nghiệp Quảng Ninh;

+ Chương 2 Nghiờn cứu xõy dựng một số bài thớ nghiệm về điện tử tương tự và điện tử số cho Trường đại học Cụng nghiệp Quảng Ninh;

+ Chương 3 Mụ phỏng cỏc bài thớ nghiệm điện tử tương tự và điện

tử số;

+ Kết luận và kiến nghị.

Chơng 1 Tổng quan về hệ thống các phòng thí nghiệm điện - điện tử – tự động hóa của trờng đại học công nghiệp quảng ninh 1.1 Giới thiệu chung về Trờng đại học Công nghiệp Quảng Ninh

1.1.1 Vị trí địa lí

Trờng đại học Công nghiệp Quảng Ninh có cơ sở 1 thuộc xã Yên Thọ

-Đông Triều – Quảng Ninh; cơ sở 2 thuộc xã Minh Thành – Yên Hng –Quảng Ninh (hiện đang xây dựng và hoàn tất), là đơn vị trực thuộc Bộ CôngThơng

Trờng có diện tích sử dụng 10.27ha, với hệ thống giao thông trong khuvực trờng thuận lợi và đợc đầu t nâng cấp

1.1.2 Chức năng, nhiệm vụ của Trờng

1.1.3 Lịch sử hình thành và phát triển

Trờng đại học Công nghiệp Quảng Ninh hiện nay tiền thân là trờng Kỹthuật trung cấp Mỏ, thành lập ngày 25/11/1958 theo quyết định số 1630/BCNcủa Bộ Công nghiệp, địa điểm tại thị xã Hồng Gai (nay là thành phố Hạ Long,tỉnh Quảng Ninh) Năm học 1990 – 1991, Trờng đợc Bộ giáo dục và đào tạogiao cho nhiệm vụ đào tạo thí điểm kỹ thuật viên cấp cao, tiếp sau Bộ Năng L-ợng (khi đó) giao nhiệm vụ đào tạo kỹ s ngắn hạn chuyên ngành Khai thác mỏ

và Cơ điện mở

Ngày 24/07/1996 tại Quyết định số 479/TTg, Thủ tớng chính phủ quyết

định nâng cấp Trờng thành Trờng Cao đẳng Kỹ thuật Mỏ, đào tạo các ngành

kỹ thuật – công nghệ từ bậc cao đẳng trở xuống

Ngày 25/12/2007 Trờng đã đợc nâng cấp lên thành Trờng đại học Côngnghiệp Quảng Ninh

Nhà trờng đã lập đợc nhiều thành tích xuất sắc trong công tác giáo dục

-đào tạo, đã đợc Đảng và Nhà nớc tặng nhiều phần thởng cao quý: 01 Huân

ch-ơng Độc lập hạng hai, 01 Huân chch-ơng Độc lập hạng ba, 01 Huân chch-ơng Lao

động hạng nhất, 01 Huân chơng lao động hạng nhì, 02 Huân chơng lao độnghạng ba, 01 Huân chơng kháng chiến hạng ba, Cờ thởng luân lu của hội đồng

Bộ trởng…

Bộ máy lãnh đạo của Nhà trờng tổ chức theo mô hình trực tuyến chứcnăng một cách gọn gàng, hoạt động tốt, việc điều hành hoạt động thông quacác khoa và các phòng chức năng, do đồng chí Hiệu trởng nhà trờng chịutrách nhiệm điều hành trực tiếp.

Nhà trờng gồm hai bộ phận chính: các khoa gồm: Khoa Khoa học cơbản; khoa Mỏ công trình; khoa Điện; khoa Cơ khí động lực; khoa Trắc địa -

địa chất; khoa Kinh tế; khoa Công nghệ thông tin; Khoa Tại chức; bộ môn Lýluận chính trị; và các phòng chức năng gồm: phòng Đào tạo; phòng Tổ chứccán bộ; phòng Công tác Học sinh – sinh viên; phòng Hành chính tổng hợp;phòng Khảo thí; phòng Tài chính kế toán; phòng Quản trị; phòng KHCN &QHQT; ban Đầu t phát triển

Tổng số các bộ công nhân viên chức là 453 ngời, trong đó 275 giảngviên Một trăm phần trăm số giảng viên đạt chuẩn, 51,3% có trình độ sau đạihọc

1.2 Giới thiệu hệ thống phòng thí nghiệm hiện tại

Khoa Điện là một trong những khoa lớn của Trờng, có bề dày lịch sửvới số lợng cán bộ giảng dạy, sinh viên, học sinh theo học đông nhất của Tr-ờng đại học Công nghiệp Quảng Ninh Khoa phụ trách giảng dạy các môn học

lí thuyết và thí nghịêm cơ sở thuộc chuyên ngành điện Khoa còn tham gia vàocác chơng trình đào tạo liên kết với các trờng chuyên nghiệp và dạy nghề ởmột số tỉnh trong khu vực, đào tạo nghề và nghiên cứu khoa học

Khoa có 35 cán bộ có năng lực, chuyên môn vững vàng đã có nhiều

đóng góp cho sự phát triển nền kinh tế khu vực Quảng Ninh cũng nh một sốtỉnh lân cận bằng các kết quả đào tạo và nghiên cứu khoa học Các thế hệ sinhviên, học sinh của khoa sau khi tốt nghiệp đã và đang có nhiều cống hiến quantrọng

Để đạt đợc mục tiêu trên và đáp ứng nhu cầu giảng dạy, học tập củagiáo viên và sinh viên trong và ngoài khoa trong Trờng, ban xây dựng mảngthực tập điện đợc thành lập do Trởng khoa kí và quyết định thành lập Phòngthí nghịêm thực tập……… do Hiệu trởng Nhà trờng kí

Mặc dù đã đợc sự đầu t của Nhà trờng nhng do Nhà trờng mới đợc nângcấp lên thành trờng Đại học nên hệ thống các phòng thực hành, thí nghiệmcủa khoa điện còn đơn giản và cha thực sự phù hợp với mục tiêu đào tạo siinhviên bậc đại học Các trang thiết bị phục phụ việc học tập, thực hành cha đợc

đồng bộ Hệ thống phòng thí nghiệm điện bao gồm:

……….phục phụ cho các môn cơ sở lí thuyết mạch

điện, đo lờng, điện tử cơ bản, điện tử số, máy điện, và sử dụng các thiết bị

đo lờng, tự động

Các mô hình, thiết bị ở đây đợc lắp đặt nhằm giới thiệu, làm thí nghiệm

và thực hành cho sinh viên bậc đại học, cao đẳng và học sinh học nghề Tuynhiên trong những năm gần đây chất lợng đào tạo của sinh viên và tay nghềcủa ngời thợ khi ra trờng đòi hỏi ngày một nâng cao, phù hợp với nhu cầu thực

tế Nhà trờng đã không ngừng đầu t trang thiết bị giảng dạy, các thiết bị dùngcho thực hành, thí nghiệm nhằm thay thế dần các mô hình thí nghiệm đã cũ

Cụ thể đối với phòng thí nghiệm nhà trờng đã đầu t thêm một số bộ thínghiệm về điện đợc sản xuất trong nớc, đối với các phòng thực hành đã trang

bị thêm một phòng thực hành tự động hoá quá trình sản xuất

Phòng thí nghiệm điện đảm trách nhiệm vụ dạy thực tập cơ điện chocác sinh viên chính quy, sinh viên tại chức, học sinh nghề và học sinh các lớp

địa phơng, các lớp cạnh xí nghiệp của các ngành cơ điện, điện mỏ, tự động

Hệ thống các phòng nằm ở tầng 1 của nhà D và ở trên khu xởng thực hành củaTrờng bao gồm các phòng thí nghiệm:

Cơ sở vật chất của phòng thí nghiệm điện gồm một số phòng chức năngkhác nhau dùng để thực tập kĩ năng nghề cho sinh viên chính quy và tại chức(trong và ngoài khoa) Ngoài mặt bằng còn có một số phơng tiện, dụng cụ,nhà xởng thực tập tay nghề, có các trang thiết bị phục phụ cho việc dạy thựctập và một số phòng chức năng của phòng thí nghiệm nh phòng thực tập hànlắp, phòng thực tập lắp ráp hoàn chỉnh, phòng thực tập sửa chữa Các phòngthực hành chuyên môn nghề sửa chữa điện đợc bố trí liền sát nhau tại xởng

đợc sử dụng rộng rãi ngoài thực tế, các phòng thực hành chuyên môn của ờng nh một phân xởng cơ điện sửa chữa thu hẹp, nhằm giúp học sinh sau khihọc lý thuyết đợc trực tiếp làm quen với các máy móc thiết bị điện, cũng nhthực hành các phơng pháp lắp ráp, bảo dỡng, vận hành sửa chữa các h hỏngcủa chúng trong quá trình sản xuất.

tr-1.3 Đánh giá thực trạng hệ thống phòng thí nghiệm hiện tại và xu thế phát triển của Nhà trờng.

1.3.1 Xu thế phát triển của Trờng

Mặc dù một số mô hình thí nghiệm và thực hành có ứng dụng các tiến

bộ khoa học kỹ thuật công nghệ mới vào sản xuất đợc bổ xung trong vài nămgần đây, song vẫn cha đáp ứng đợc nhu cầu tìm hiểu, thực hành, làm thínghiệm về một số ứng dụng của thiết bị điện tử và bán dẫn trong máy sản xuấtcủa học sinh học nghề

Đối với sự phát triển khoa học kỹ thuật hiện nay các hệ thống trang bị

điện của của các máy sản xuất đã và đang thay đổi sâu sắc Đặc trng cơ bảncủa nó là ứng dụng các thiết bị điện tử - bán dẫn, và cũng nhờ đó mà nâng caomức độ tự động hoá Vì thế, thực tế đòi hỏi đội ngũ công kỹ s ra trờng phảinắm bắt đợc những kiến thức cần thiết không những để khai thác các máy sẵn

có mà còn có thể tính toán, thay thế sửa chữa những hệ thống cũ, nắm bắt đ ợccông nghệ mới và các phơng thức điều khiển mới áp dụng thực tế vào sản xuất

có nh vậy sản phẩm làm ra mới đợc nhiều và giá thành hạ

Để đáp ứng đợc những yêu cầu trên Nhà trờng cần quan tâm hơn nữa tớiviệc đầu t thêm các hệ thống trang thiết bị điện, các mô hình thí nghiệm vàthực hành về điện của trờng Đặc biệt là các mô hình thí nghiệm, các bài thínghiệm và thực hành về lĩnh vực ứng dụng các thiết bị điện tử và bán dẫnmới, hiện đại đang đợc ứng dụng rộng rãi trong máy sản xuất hiện nay

1.4 Nhiệm vụ của đề tài:

Để làm tốt phơng pháp giảng dạy gắn lý thuyết với thực hành cũng nh

đáp ứng đợc quy mô đào tạo và phù hợp với sự phát triển của khoa học kỹthuật, hệ thống các phòng thí nghiệm, thực hành về điện của trờng cần trang bị

và hoàn thiện thêm Với những lý do nêu ở trên và đáp ứng phần nào yêu cầu

đó, nhiệm vụ của đề tài là “Nghiờn cứu xõy dựng và mụ phỏng một số bài thớ nghiệm điện tử tương tự và điện tử số phục vụ cụng tỏc đào tạo của Trường đại học Cụng nghiệp Quảng Ninh”.

Chơng 1 Tổng quan về hệ thống các phòng thí nghiệm điện - điện tử – tự động hóa của trờng đại học công nghiệp quảng ninh 1.1 Giới thiệu chung về Trờng đại học Công nghiệp Quảng Ninh

1.1.1 Vị trí địa lí

Trờng đại học Công nghiệp Quảng Ninh có cơ sở 1 thuộc xã Yên Thọ

-Đông Triều – Quảng Ninh; cơ sở 2 thuộc xã Minh Thành – Yên Hng –Quảng Ninh (hiện đang xây dựng và hoàn tất), là đơn vị trực thuộc Bộ CôngThơng

Trờng có diện tích sử dụng 10.27ha, với hệ thống giao thông trong khuvực trờng thuận lợi và đợc đầu t nâng cấp

1.1.2 Chức năng, nhiệm vụ của Trờng

Trờng đại học Công nghiệp Quảng Ninh là đơn vị hành chính sự nghiệptrực thuộc Bộ Công Thơng

Nhiệm vụ chớnh của Trường là đào tạo nguồn nhõn lực từ trỡnh độ cụngnhõn, trung cấp kỹ thuật, cao đẳng, đại học và cỏc trỡnh độ cao hơn (khi cú đủcỏc điều kiện), với cỏc chuyờn ngành như: Cụng nghệ khai thỏc khoỏng sảnrắn, Điện tử, Trắc địa mỏ và cụng trỡnh, Cơ khớ, Cụng nghệ thụng tin, Kỹthuật mụi trường, Kinh tế phục vụ nhu cầu phỏt triển kinh tế - xó hội củaQuảng Ninh, Vựng kinh tế trọng điểm phớa Bắc, kể cả Tõy Nguyờn và vựng nỳi phớa Bắc của Việt Nam.

1.1.3 Lịch sử hình thành và phát triển

Trờng đại học Công nghiệp Quảng Ninh hiện nay tiền thân là trờng Kỹthuật trung cấp Mỏ, thành lập ngày 25/11/1958 theo quyết định số 1630/BCNcủa Bộ Công nghiệp, địa điểm tại thị xã Hồng Gai (nay là thành phố Hạ Long,tỉnh Quảng Ninh) Năm học 1990 – 1991, Trờng đợc Bộ giáo dục và đào tạogiao cho nhiệm vụ đào tạo thí điểm kỹ thuật viên cấp cao, tiếp sau Bộ Năng L-ợng (khi đó) giao nhiệm vụ đào tạo kỹ s ngắn hạn chuyên ngành Khai thác mỏ

và Cơ điện mở

Ngày 24/07/1996 tại Quyết định số 479/TTg, Thủ tớng chính phủ quyết

định nâng cấp Trờng thành Trờng Cao đẳng Kỹ thuật Mỏ, đào tạo các ngành

kỹ thuật – công nghệ từ bậc cao đẳng trở xuống

Ngày 25/12/2007 Trờng đã đợc nâng cấp lên thành Trờng đại học Côngnghiệp Quảng Ninh

Nhà trờng đã lập đợc nhiều thành tích xuất sắc trong công tác giáo dục

-đào tạo, đã đợc Đảng và Nhà nớc tặng nhiều phần thởng cao quý: 01 Huân

ch-ơng Độc lập hạng hai, 01 Huân chch-ơng Độc lập hạng ba, 01 Huân chch-ơng Lao

động hạng nhất, 01 Huân chơng lao động hạng nhì, 02 Huân chơng lao độnghạng ba, 01 Huân chơng kháng chiến hạng ba, Cờ thởng luân lu của hội đồng

Bộ trởng…

1.1.4 Tổ chức hành chính

Bộ máy lãnh đạo của Nhà trờng tổ chức theo mô hình trực tuyến chứcnăng một cách gọn gàng, hoạt động tốt, việc điều hành hoạt động thông quacác khoa và các phòng chức năng, do đồng chí Hiệu trởng nhà trờng chịutrách nhiệm điều hành trực tiếp

Nhà trờng gồm hai bộ phận chính: các khoa gồm: Khoa Khoa học cơbản; khoa Mỏ công trình; khoa Điện; khoa Cơ khí động lực; khoa Trắc địa -

địa chất; khoa Kinh tế; khoa Công nghệ thông tin; Khoa Tại chức; bộ môn Lýluận chính trị; và các phòng chức năng gồm: phòng Đào tạo; phòng Tổ chứccán bộ; phòng Công tác Học sinh – sinh viên; phòng Hành chính tổng hợp;phòng Khảo thí; phòng Tài chính kế toán; phòng Quản trị; phòng KHCN &QHQT; ban Đầu t phát triển

Tổng số các bộ công nhân viên chức là 453 ngời, trong đó 275 giảngviên Một trăm phần trăm số giảng viên đạt chuẩn, 51,3% có trình độ sau đạihọc

1.2 Giới thiệu về hệ thống phòng thí nghiệm Điện - Điện tử – Tự động hóa của Trờng đại học Công nghiệp Quảng Ninh

Khoa Điện là một trong những khoa lớn của Trờng, có bề dày lịch sửvới số lợng cán bộ giảng dạy, sinh viên, học sinh theo học đông nhất của Tr-ờng đại học Công nghiệp Quảng Ninh Khoa phụ trách giảng dạy các môn học

lí thuyết và thí nghịêm cơ sở thuộc chuyên ngành điện Khoa còn tham gia vàocác chơng trình đào tạo liên kết với các trờng chuyên nghiệp và dạy nghề ởmột số tỉnh trong khu vực, đào tạo nghề và nghiên cứu khoa học

viên, học sinh của khoa sau khi tốt nghiệp đã và đang có nhiều cống hiến quantrọng

Mặc dù đã đợc sự đầu t của Nhà trờng về trang thiết bị phục vụ thựchành, thực tập nhng do Nhà trờng mới đợc nâng cấp lên thành trờng Đại họcnên hệ thống các phòng thực hành, thí nghiệm của khoa điện còn đơn giản vàcha thực sự phù hợp với mục tiêu đào tạo sinh viên bậc đại học Các trang thiết

bị cha đợc đồng bộ Hệ thống phòng thí nghiệm điện bao gồm: mạch điện, đolờng - điện kỹ thuật, kỹ thuật điện tử - đo lờng cảm biến, tự động hóa phục vụcho các môn cơ sở lí thuyết mạch điện, đo lờng, điện tử cơ bản, điện tử số,máy điện, và sử dụng các thiết bị đo lờng, tự động

Các mô hình, thiết bị ở đây đợc lắp đặt nhằm giới thiệu, làm thí nghiệm

và thực hành cho sinh viên bậc đại học, cao đẳng và học sinh học nghề Tuynhiên trong những năm gần đây chất lợng đào tạo của sinh viên và tay nghềcủa ngời thợ khi ra trờng đòi hỏi ngày một nâng cao, phù hợp với nhu cầu thực

tế Nhà trờng đã không ngừng đầu t trang thiết bị giảng dạy, các thiết bị dùngcho thực hành, thí nghiệm nhằm thay thế dần các mô hình thí nghiệm đã cũ

Cụ thể đối với phòng thí nghiệm nhà trờng đã đầu t thêm một số bộ thínghiệm về điện đợc sản xuất trong nớc, đối với các phòng thực hành đã trang

bị thêm một phòng thực hành tự động hoá quá trình sản xuất

Phòng thí nghiệm điện đảm trách nhiệm vụ dạy thực tập cơ điện chocác sinh viên chính quy, sinh viên tại chức, học sinh nghề và học sinh các lớp

địa phơng thuộc công ty, xí nghiệp của các ngành cơ điện, điện mỏ, tự động

Hệ thống các phòng nằm ở tầng 1 của nhà D và ở trên khu xởng thực hành củaTrờng bao gồm các phòng thí nghiệm:

đèn đờng giao thông, thang máy, băng tải, trục tải, PLC

Cơ sở vật chất của phòng thí nghiệm điện gồm một số phòng chức năngkhác nhau dùng để thực tập kĩ năng nghề cho sinh viên chính quy và tại chức(trong và ngoài khoa) Ngoài mặt bằng còn có một số phơng tiện, dụng cụ,nhà xởng thực tập tay nghề, có các trang thiết bị phục vụ cho việc dạy thực tập

và một số phòng chức năng của phòng thí nghiệm nh phòng thực tập hàn lắp,phòng thực tập lắp ráp hoàn chỉnh, phòng thực tập sửa chữa Các phòng thựchành chuyên môn nghề sửa chữa điện đợc bố trí liền sát nhau tại xởng thựchành nằm ở phía Nam của trờng, mỗi phòng rộng 200m2 Trong từng phòng đ-

ợc lắp đặt bố trí đầy đủ các máy móc thiết bị điện, mô hình các bảng điệncông nghịêp Về cơ bản có đủ các chủng loại máy móc thiết bị điện đang đợc

sử dụng rộng rãi ngoài thực tế, các phòng thực hành chuyên môn của trờng

nh một phân xởng cơ điện sửa chữa thu hẹp, nhằm giúp học sinh sau khi học

lý thuyết đợc trực tiếp làm quen với các máy móc thiết bị điện, cũng nh thựchành các phơng pháp lắp ráp, bảo dỡng, vận hành sửa chữa các h hỏng củachúng trong quá trình sản xuất

1.3 Đánh giá thực trạng hệ thống phòng thí nghiệm hiện tại và xu thế phát triển của Nhà trờng.

1.3.1 Xu thế phát triển của Trờng

- Kiện toàn Bộ mỏy quản lý tổ chức nhõn sự của trường cho phự hợpvới tiờu chuẩn quy định hiện hành theo Điều lệ trường đại học đối với cỏn bộquản lý cỏc cấp và đỏp ứng được yờu cầu của sự phỏt triển của Nhà trường

- Xõy dựng đội ngũ nhà giỏo, cỏn bộ quản lý và kế hoạch triển khai cụthể theo Quyết định số 121/2007/ QĐ- TTg ngày 27/7/2007 về Chiến lượcphỏt triển Giỏo dục- đào tạo 2007 – 2020, Quyết định số 2368/QĐ-BGDĐTngày 9/5/2007 và khả năng của Trường, quy định đội ngũ nhà giỏo bậc Caođẳng, Đại học theo tỷ lệ 15 SV/ 1GV, số giảng viờn đạt trỡnh độ thạc sỹ vàtiến sỹ ớt nhất 50%; đội ngũ nhà giỏo bậc Trung cấp và Cụng nhõn kỹ thuật

- Tăng cường xõy dựng, phỏt triển và bồi dưỡng đội ngũ giảng viờn

cú trỡnh độ sau đại học cả về số lượng, chất lượng và coi dỳ là một trong

những nhiệm vụ trọng tõm, cấp bỏch và thường xuyờn của Trường

- Đẩy mạnh cụng tỏc hoạt động nghiờn cứu khoa học nhằm phục vụ

uỷ, chớnh quyền địa phương trong phỏt triển khoa học cụng nghệ, kinh tế - xóhội.

- Tăng cường cải tạo, nõng cấp, bổ sung cơ sở vật chất, đầu tư trangthiết bị, phương tiện dạy học cho cỏc phũng học, phũng thớ nghiệm, thực hànhđỏp ứng yờu cầu của cấp đào tạo đại học Đồng thời hoàn thiện nội dung,chương trỡnh đào tạo theo hướng tiờn tiến và hiện đại để nõng cao chất lượngđào tạo

Tăng cờng về quy mô đào tạo với việc duy trì đào tạo liên tục hệ đại học, cao

đẳng chính quy, đào tạo tại chức tại những nơi có nhu cầu về Cơ điện (nh Thái Bình, Thái Nguyên ) liên thông các ngành nghề.

Với mục tiêu đào tạo theo hớng nghề nghiệp ứng dụng đa cấp, đa lĩnh vực,

đặc biệt đào tạo các ngành nghề phục phụ ngành điện và công cuộc công nghiệp hoá

- hiện đại hoá đất nớc, Trờng phải không ngừng mở rộng giao lu liên kết với các ờng cùng lĩnh vực trong khu vực nhằm giúp sinh viên, học sinh chuyên ngành có thể đợc tiếp cận và đợc thực hành thao tác trên các loại máy móc và trang thiết bị hiện đại Để sau khi ra trờng sinh viên có nhiều cơ hội xin việc làm và tiếp xúc với công việc một cách thành thạo hơn.

tr-Trong thời gian tới, trờng sẽ mở rộng công tác đào tạo, đồng thời tiếp tục nghiên cứu thị trờng lao động để xây dựng thêm các chơng trình cho các ngành đào tạo mới, phát triển đội ngũ giáo viên cả về số lợng và chất lợng phù hợp với nhu cầu phát triển cuả ngành cơ điện nói riêng và nền kinh tế nói chung Nhà trờng cần luôn luôn cố gắng để có những chơng trình phù hợp, cái tiến tài liệu, giáo trình cho phù hợp với xu thế phát triển chung của giáo dục cao đẳng, đại học.

Để đáp ứng những thử thách trong thời đại phát triển nhanh về công nghệ, mục tiêu hoạt động của Khoa là phát triển và duy trì môi trờng đào tạo công nhân

điện kỹ thuật cao với chất lợng tốt, nỗ lực cập nhật, cải tiến chơng trình đào tạo theo

hớng gắn liền với ứng dụng thực tiễn và đáp ứng nhu cầu ngày càng lớn về nguồn nhân lực chất lợng cao của cộng đồng các doanh nghiệp phía Bắc.

Với mục tiêu đẩy mạnh hơn nữa sự nghiệp đào tạo và nghiên cứu khoa học, từng bớc hoà nhập vào nền giáo dục của các trờng trong khu vực thì tập thể ban lãnh

đạo và cán bộ công nhân viên khoa Điện nói riêng và Trờng đại học Công nghiệp Quảng Ninh nói chung cần đợc hỗ trợ từ các tổ chức Nhà nớc, cần học hỏi nâng cao trình độ chuyên môn để đa ra đợc các biện pháp tối u nhằm đáp ứng đợc nhu cầu phát triển chung.

Tuy nhiên, Trờng đại học Công nghiệp Quảng Ninh có xuất phát điểm là một trờng công nhân dạy nghề chất lợng cao có quy mô không lớn, nên tất cả các cơ sở vật chất phục phụ cho việc học tập đều rất hạn chế Ví nh, phòng thí nghiệm của khoa Cơ điện của Trờng còn rất thô sơ, đơn giản Khoa Cơ điện hiện có năm phòng thí nghiệm trong đó có một số mô hình thí nghiệm của các môn học: điện tử tơng tự,

điện tử số, đo lờng, máy điện, trang bị điện, Nhận thấy hiện trạng về trang thiết bị, dụng cụ thí nghiệm, thực hành của phòng thí nghiệm điện của trờng còn rất đơn giản, một số môn học còn cha có mô hình thí nghiệm, dụng cụ, trang thiết bị thí nghiệm nh môn: điện tử cơ bản, điện tử số cũng nh các tài liệu hớng dẫn thí nghiệm, thực hành phục phụ những ham muốn, tìm tòi của giáo viên và học sinh Phòng thí nghiệm điện cha cân xứng với quy mô, ngành nghề đào tạo, chất lợng đào tạo của hệ thống dạy và học

Mặc dù một số mô hình thí nghiệm và thực hành có ứng dụng các tiến

bộ khoa học kỹ thuật công nghệ mới vào sản xuất đợc bổ xung trong vài nămgần đây, song vẫn cha đáp ứng đợc nhu cầu tìm hiểu, thực hành, làm thínghiệm về một số ứng dụng của thiết bị điện tử và bán dẫn trong máy sản xuấtcủa học sinh học nghề

Đối với sự phát triển khoa học kỹ thuật hiện nay các hệ thống trang bị

nắm bắt đợc những kiến thức cần thiết không những để khai thác các máy sẵn

có mà còn có thể tính toán, thay thế sửa chữa những hệ thống cũ, nắm bắt đ ợccông nghệ mới và các phơng thức điều khiển mới áp dụng thực tế vào sản xuất

có nh vậy sản phẩm làm ra mới đợc nhiều và giá thành hạ

Để đáp ứng đợc những yêu cầu trên Nhà trờng cần quan tâm hơn nữa tớiviệc đầu t thêm các hệ thống trang thiết bị điện, các mô hình thí nghiệm vàthực hành về điện của trờng Đặc biệt là các mô hình thí nghiệm, các bài thínghiệm và thực hành về lĩnh vực ứng dụng các thiết bị điện tử và bán dẫnmới, hiện đại đang đợc ứng dụng rộng rãi trong máy sản xuất hiện nay

1.4 Nhiệm vụ của đề tài:

Để làm tốt phơng pháp giảng dạy gắn lý thuyết với thực hành cũng nh

đáp ứng đợc quy mô đào tạo và phù hợp với sự phát triển của khoa học kỹthuật, hệ thống các phòng thí nghiệm, thực hành về điện của trờng cần trang bị

và hoàn thiện thêm Với những lý do nêu ở trên và đáp ứng phần nào yêu cầu

đó, nhiệm vụ của đề tài là “Nghiờn cứu xõy dựng và mụ phỏng một số bài thớ nghiệm điện tử tương tự và điện tử số phục vụ cụng tỏc đào tạo của Trường đại học Cụng nghiệp Quảng Ninh”.

Chơng 2 Nghiên cứu xây dựng một số bài thí nghiệm

về điện tử tơng tự và điện tử số cho trờng đại học

công nghiệp quảng ninh 2.1 Bài thí nghiệm về mạch khuếch đại dùng BJT và FET

2.1.1 Mục đích thí nghiệm

Đo và tính toán các thông số chủ yếu của mạch khuếch đại điện ápxoay chiều, khuếch đại vi sai, khuếch đại đảo pha, khuếch đại công suất

2.1.2 Tóm tắt lý thuyết

2.1.2.1 Mạch khuếch đại dùng tranzitor BJT mắc EC

Sơ đồ nguyên lý mạch đợc cho ở hình 1.1 Trong sơ đồ này tụ Cp1 và tụCp2 là tụ nối tầng Tụ Cp1 loại trừ tác dụng ảnh hởng lẫn nhau của nguồn tínhiệu và mạch vào về dòng điện một chiều Mặt khác có đảm bảo cho điện áp

UB trong chế độ tĩnh không phụ thuộc vào điện trở trong Rng của nguồn tínhiệu eng Tụ Cp2 ngăn không cho thành phần một chiều và chỉ cho thành phầnxoay chiều ra tải Điện trở R1 và R2 xác định chế độ tĩnh của tầng

B

E C

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại dùng BJT mắc EC

Khi đa điện áp xoay chiều tới đầu vào, xuất hiện dòng xoay chiều trêncực bazơ của tranzito và do đó xuất hiện dòng xoay chiều ở đầu ra của mạch.Sụt áp trên điện trở RC tạo nên điện áp xoay chiều trên cực colectơ Điện ápnày qua tụ CP2 đợc đa đến tải Tùy thuộc việc chọn điểm làm việc, tính chất

t R c R C

iE h

0

u

h rE h fE i i

oE h

u

Hình 2.2 Sơ đồ tơng đơng của tầng khuếch đại xoay chiều BC

Trong đó hiE=h11E, hoE=h22E, hrE=h12E, hfE=h21E là bốn thông số đặc trng

dạng h của tranzito mắc theo sơ đồ cực phát chung, với ký hiệu : E : emitơ; i : input; o : ouput; f : forwart; r : reverse Các hình thoi có mũi tên (hoặc mũi

tên kép) bên trong là ký hiệu của các nguồn áp và nguồn dòng phụ thuộc.

Thờng tranzito có hrE và hoE rất nhỏ (ví dụ

h

k

h

oE rE

;

2 1

2 1

t c

t c t B

R R

R R R R R

R R R







Từ sơ đồ hình 2.3 dễ dàng tính đợc các tham số của tầng khuếch đại:

- Hệ số khuếch đại dòng điện (bỏ qua nhánh

iE i

'

t iE fE

iE

t i iE

i

t o

R K h

i

R i u

fE u i

h

h K K

- Điện trở ra:

oE o

o o

h i

u

oE o

h R

Từ kết quả trên suy ra tầng khuếch đại EC có đặc điểm: điện trở vào nhỏ, điện trở ra lớn, khuếch đại cả dòng điện và điện áp nên có khả năng khuếch đại công suất lớn, điện áp ra ngợc pha với điện áp vào.

2.1.2.2 Mạch khuếch đại dùng BJT mắc CC.

Sơ đồ nguyên lý mạch đợc cho ở hình 1.2 Điện trở RE trong sơ đồ này

đóng vai trò nh RC trong sơ đồ EC Tụ CP2 có nhiệm vụ truyền tải thành phầnxoay chiều của tín hiệu ra Điện trở R!, R2 dùng để xác định chế độ tĩnh củatầng

B

E C

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại dùng BJT mắc CC

Mạch CC luôn có hồi tiếp trên RE điều này ảnh hởng tới cả chế độ 1

Bỏ qua trở kháng của các tụ điện và điện trở trong của nguồn có sơ đồthay thế tơng đơng tham số h nh hình 2.5a.

Hình 2.5 Sơ đồ thay thế tơng đơng của tầng khuếch đại CC

Trong đó hiC, hoC, hrC và hfC là các tham số h của tranzito nối theo sơ đồ CC, vớicác quan hệ: hiC=hiE; hoC=hoE; hrC=1-hrE; hfC=1+hfE

o i fC i i fC i

i

i K h

i i h i

i    ( 1  )    ( 1  ) 

- Điện trở vào:

Có: u i i i h iC i o R t' i i h iC i i( 1 h fC)R t' i i[h iC  ( 1 h fC)R t' ] 

' ) 1 ( fC t

iC i

' ) 1 (

' ) 1 (

' ) 1 ( ' ) 1 (

' ) 1 ( '

t fC u

t fC iC

t fC t

fC i

iC i

t fC i

t o iC i

t o i

o u

R h

R h K

R h h

R h R

h i h i

R h i R

i h i

R i u

Hình 2.6 Sơ đồ tính điện trở ra của tầng khuếch đại CC

Ta có u o  i i h iC, có:

fC

o i fC i i fC i o

h

i i h i i h i i

1 ( '

Suy ra:

fC iC fC iC fC

iC o

o o

h

h h

h h

h i

' '

oC o o

h R R

fC

iC E o ra oC

R R

h

h R R R

2.1.2.3 Mạch khuếch đại dùng BJT mắc BC.

Mạch khuếch đại bazơ chung có sơ đồ nguyên lý trên hình 2.7 Tín hiệuvào đặt ở giữa cực E và cực B, tín hiệu ra lấy giữa cực C và cực B Các điệntrở R1,R2 và RE xác định điểm công tác tĩnh của tầng Tụ Cb nối cực B củaTranzisto xuống "mát" để khử hồi tiếp âm trên R2 Cách xét các đặc tính củamạch cũng tơng tự nh mạch emitơ chung đã xét

C E

Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại dùng BJT mắc BC

Bỏ qua trở kháng của các tụ điện và điện trở trong của nguồn có sơ đồ thay thếtơng đơng tham số h nh hình 2.8

oE iE rB fE

oE oB fE

iE iB

h

h h h h

h h h h

h h h

h h

; 1

;

Do cã: hfE>>1 suy ra:

oB fE

oE oB fE

ie iB

h h

h h h

10 10 10

10 1

;

4 3

rB rE

jE

oE iE rB

h

h h h h

fB i i

c e

i

i K i h i

- §iÖn trë vµo:

E E

iB E i i v iB i

iB t

iB

t fB

iB i

t i fB

i

o u

h

R h

R h h

i

R i h u

h R R R

Từ kết quả trên, suy ra tầng khuếch đại BC có đặc điểm: điện trở vào nhỏ, điện trở ra lớn, không có khả năng khuếch đại dòng điện, điện áp ra cùng pha với điện áp vào.

2.1.2.4 Mạch khuếch đại dùng FET mắc cực nguồn chung (SC)

Các sơ đồ khuếch đại dùng FET cũng có tính chất giống nh tranzisto ỡng cực Nhng vì hỗ dẫn của FET nhỏ hơn của tranzisto lỡng cực nên hệ số khuếch đại của nó nhỏ hơn khuếch đại dùng tranzistor lỡng cực FET kênh dẫn N thờng dùng trong phạm vi tần số rất cao Các mạch khuếch đại dùng FET chỉ mắc nguồn chung hoặc máng chung

Hình 2.10 Tầng khuếch đại dùng MOSFET mắc SC

Các điện trở R1, RG, RS để xác định chế độ phân cực cho MOSFET, tụ CS nối tắt thành phần xoay chiều, C1 và C2 là các tụ ghép tầng

Sơ đồ tơng đơng khi bỏ qua điện dung giữa các cực nh hình 2.11

Hình 2.11 Sơ đồ tơng đơng đơn giản tầng khuếch đại SC

Trong đó: S là độ hỗ dẫn, ri là điện trở trong của MOSFET

Từ sơ đồ tính đợc:

- Hệ số khuếch đại điện áp:

D t

D i v

t D i v v

ra

u

R R r Su u

2.1.2.5 Mạch khuếch đại dùng FET mắc cực máng chung (DC)

Tầng DC còn gọi là tầng khuếch đại lặp lại cực nguồn Sơ đồ tầng DC dùng loại MOSFET kênh N có sẵn nh hình 2.12

G S

G R

t

v u

1

C

S R

D

2

C

Hình 2.12 Tầng khuếch đại dùng FET mắc DC

Sơ đồ tơng đơng khi bỏ qua điện dung giữa các cực nh hình 2.13

 1

i

r

D

S G

o

i

Hình 2.13 Sơ đồ tơng đơng đơn giản tầng khuếch đại DC

Trong đó:  Sr ilà hệ số khuếch đại điện áp, ri là điện trở trong củaMOSFET

Từ sơ đồ tính đợc:

- Hệ số khuếch đại điện áp:

) //

( 1

) //

( 1

) //

(

) //

( 1 1

) //

(

t S i

t S

t S v

t S i v v

t S o v

ra u

R R r

R R

R R u

R R r u u

R R i u

u K

r R R

2.1.3 Thiết kế sơ đồ thí nghiệm

2.1.2.1 Mạch khuếch đại dùng tranzitor BJT mắc EC

1) Sơ đồ thí nghiệm

T 1 mA

G

RV2 R2

Hình 2.14 Sơ đồ thí nghiệm mạch khuếch đại dùng BJT mắc EC 2) Các bớc tiến hành thí nghiệm

Đặt nguồn VCC = +20V, chỉnh RV2 để có ICQ = 10mA

Cắt nguồn cung cấp và để hở mạch J5

Đo giá trị biến trở RV2 =

Với RV2, R2, R4 đã biết tính điện trở tơng đơng RB

V R

R R RV

- Tính dòng cực gốc:

C E BE

B

E BE B

B

I I V U

R

V R

R I U U I

100

) (

7

- Chỉnh RV6 lớn nhất và nối vào mạch bằng J28

- Nối kênh CH1 của máy hiện sóng với cực gốc T1, kênh CH2 nối vớitải RV6

- Điều chỉnh máy phát G để có tín hiệu hình sin Vpp = 20mV và f =1kHz ở điểm 2

- Sử dụng kết quả đo điện áp trên máy hiện sóng tính:

- Đo góc lệch pha giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra

- Chuyển que đo của kênh CH1 đến điểm nằm giữa RV1 và tụ C2 đểkhảo sát tín hiệu trớc tụ

- Ước lợng biên độ của tín hiệu này

- Thay tụ C1 bằng tụ C2

- Quan sát sự suy giảm tín hiệu trên tụ điện và nêu nhận xét:

d) Đo tổng trở vào và tổng trở ra

- Đa tín hiệu vào tần số f = 1kHz , quan sát tín hiệu ra trên RV6 bằngmáy hiện sóng

- Tăng từ từ RV1 cho đến khi điện áp trên tải giảm còn 1/2

- Hở mạch máy phát và jắc J2 Dùng Ôm mét đo giá trị RV1 Giá trị đo

đợc chính bằng tổng trở vào R v  (R B //R i)  (k )

Q2: Điện trở vào R v bằng bao nhiêu?

Vài 

Vài M

- Đa RV2 về giá trị min , nối J2, hở J28

- Nối máy phát G với tín hiệu sin Vpp = 20mV và f = 1kHz

- Đo biên độ của tín hiệu sau tụ C9

- Nối J28 và giảm từ từ RV6 cho đến khi điện áp giảm còn ẵ

- Hở mạch J28 Dùng Ôm mét đo giá trị điện trở của tải Giá trị đo đợcchính bằng tổng trở ra của tầng khuếch đại

) (

) //

T 1 mA

G

C1

RV2 R2

2

4 5

Hình 2.15 Sơ đồ thí nghiệm mạch khuếch đại dùng BJT mắc CC 2) Các bớc tiến hành thí nghiệm

a) Chuẩn bị thí nghiệm

Hở mạch tất cả các jắc cắm trên modul thí nghiệm

b) Xác định hệ số khuếch đại điện áp

- Nối các jắc J1, 2, 5, 6, 12, 19, 26 và mắc ampe mét ở giữa điểm 4 và 5

nh hỉnh 2.15

- Đặt Vcc = 20mV, chỉnh RV2 để tranzitor có dòng IC = 5mA

- Nối kênh CH1 vào điểm 1, CH2 vào điểm 6

- Đặt máy phát G để có tín hiệu hình sin Vpp = 4mV và f = 1kHz

- Xác định hệ số khuếch đại điện áp và độ lệch pha giữa tín hiệu vào vàtín hiệu ra

Q1: Hệ số khuếch đại điện áp của tầng khuếch đại bằng bao nhiêu?

c) Đo điện trở vào

- Hở mạch J1 để mắc nối tiếp RV1 với mạch Đa RV1 về vị trí nhỏ nhất

- Nối kênh CH1 giữa RV2 và tụ C1, CH2 trên R8

- Tăng RV2 cho đến khi tín hiệu CH1 còn 1/2

- Tắt máy phát G, hở J2

- Đo điện trở RV2, suy ra tổng trở vào R v  (R2 RV2) //R4//R i

Q3: Quan sát thấy tín hiệu ra thay đổi nh thế nào?

Biên độ tăng

Biên độ giảm

Tần số thay đổi

Có sự thay đổi ở nửa dơng của sóng tín hiệu

Có sự thay đổi ở nửa âm của sóng tín hiệu

Q4: Hãy phán đoán nguyên nhân của sự thay đổi tín hiệu trên?

Có sự thay đổi hệ số hFE của tranzitor

Có sự biến đổi hệ số khuếch đại của tầng

Có sự thay đổi vị trí của triết áp RV2

Có sự thay đổi vị trí của điện trở R4

Có sự thay đổi điện trở mạch emitor

3) Các câu hỏi tự kiểm tra sau khi thí nghiệm

2.1.2.3 Mạch khuếch đại dùng tranzitor trờng MOSFET kênh N có sẵn mắc DC

3) Các câu hỏi tự kiểm tra sau khi thí nghiệm

2.2 Bài thí nghiệm về các phơng pháp nối tầng trong khuếch đại

B 2

'1R



 cE

'2R

'

2C

2T

'

'CR1

R

2R

v

u

1C

1T

CR

ra

u1

3C

tR

Hình 2.19 Sơ đồ tơng đơng đơn giản hai tầng khuếch đại ghép RC

- Điện trở vào của bộ khuếch đại:

iE v

v

v i

i

u i

u R

R     1  1// 2//

- Hệ số khuếch đại điện áp:

iE

C fE

iE

C fE u

h

R R R h h

i

R R R i h u

u

1

2 1 1

1

2 1

' ( '

2 2 2

3 2

iE

t C fE u

h i

R R i h u

Ghép tầng RC có u điểm là đơn giản, dễ thực hiện Vi mạch hoá nhng có nhợc điểm là khó phối hợp trở kháng giữa các tầng và không thay đổi đợc cực tính của điện áp ra.

i

i

u R

R     1// 2 //

E fE iE

- Hệ số khuếch đại điện áp của tầng thứ hai:

' ' ) ' //

' (

) //

' ( ' '

) ' 1 ( ) ' //

' (

) //

' ( '

' ) ' (

)]

' //

' ( ' [

) //

' ( '

2 1 2

1 2

2 2

2 1 2

2 3

4 2

E fE iE

t C fE

E fE iE

t C fE u

E fE iE

t C fE u

R h R R h

R R h R

h R

R h

R R h K

R i h i R

R h i

R R i h u

u K

i fE

E fE iE

i fE

E fE iE

i fE u

R h h

R n h R

h h

R n h R

i h i h i

R n i h u

u K

' )

(

) '

1 1 1

2 1 1

2 1

Trong đó:

' ) 1 ( ) ' //

' ( ' ' ) ' (

)]

' //

' ( ' [

2

2 2

2 1 2

2

3

E fE iE

E fE iE

i

R i h i R

R h

' //

' ( '

2.2.2.3 Mạch khuếch đại vi sai

Một mạch khuếch đại vi sai cơ bản ở trạng thái cơ bản nh hình 2.22

Hình 2.22 Mạch khuếch đại vi sai

Mạch đối xứng theo đờng thẳng đứng: RC1=RC2=RC, RB1=RB2=RB, UCC =UEE BJT1 và BJT2 thờng đợc chế tạo trên cùng một mẫu tinh thể

Mạch có 2 đầu vào đối xứng uv1 và uv2, 2 đầu ra ur1 và ur2 Có 2 phơngpháp lấy tín hiệu ra:

- Phơng pháp đầu ra vi sai khi tín hiệu ra lấy ra giữa 2 cực góp của 2tranzitor

- Phơng pháp đầu ra đơn cực khi tín hiệu ra lấy giữa cực góp của 1tranzitor và mass.

Mạch đợc phân cực bằng 2 nguồn đối xứng để có điện áp cc gốc bằng

0 Tùy theo cách đa tín hiệu tới đầu vào có các chế độ làm việc khác nhau:

+ Nếu đa tín hiệu tới 1 đầu vào, đầu còn lại nối mass ta có có chế độ

đơn cực

+ Nếu đa 2 tín hiệu khác nhau tới 2 đầu vào ta có chế độ vi sai

+ Nếu đa cùng một tín hiệu tới 2 đầu vào ta có chế độ đồng pha

G

RV2 R2

Q1: Hai tầng khuếch đại trên hình 2 nối theo sơ đồ nào?

- Chỉnh máy phát tạo tín hiệu hình sin có VPP = 200mV, 1kHz

- Nối máy hiện sóng CH1 với điểm 2, CH2 với điểm 3

- Tính hệ số khuếch đại và góc lệch pha giữa 2 tín hiệu:

U

U K

U

U K

T 1 mA

G

RV2 R2

- Hở mạch tất cả các jắc cắm trên modul thí nghiệm

- Nối các jắc J2, 5, 6, 11, 20, 21, 25, 26, 27,40, 44 và mắc các dụng cụ

nh trên hình 2

- Đặt VCC = 20mV đa RV1 về vị trí giữa

- Chỉnh RV2 và RV5 sao cho IC1 = 10mA, IC2 = 10mA

- Máy biến áp có w1 = 220 vòng, w2 = 700 vòng

- Quan sát dạng sóng ở cực gốc của T1 và cực góp của T2

- Đặt máy phát tạo tín hiệu hình sin có VPP = 200mV, 1kHz

- Đo biên độ điện áp ra, tính hệ số khuếch đại tổng của mạch khuếch

đại

- Đo biên độ điện áp ra ở cuộn thứ cấp máy biến áp, tính hệ số khuếch

đại của tầng 2

- Thay đổi tần số tín hiệu vào và ghi nhận những thay đổi về biên độ

- Hở mạch R18, C18 bằng cách hở mạch J20 Thay đổi tần số, quan sátnhững thay đổi ở đầu ra

Q1: Nhận xét về tác dụng của mạch R-C mắc ở bên sơ cấp máy biến áp?

Khi tần số thay đổi, tín hiệu ra ít biến dạng hơn, hệ số khuếch đại cũng

Làm giảm dòng tiêu thụ từ nguồn

Làm tăng hệ số khuếch đại của mạch

3) Các câu hỏi tự kiểm tra sau khi thí nghiệm

2.2.3.3 Mạch khuếch đại vi sai

J4

R10 J18

J34

R13

R12 J23

J38

-12V

3

8 J32

Hình 2 Sơ đồ thí nghiệm mạch khuếch đại vi sai

2) Các bớc tiến hành thí nghiệm

a) Chuẩn bị thí nghiệm

- Hở mạch tất cả các jắc cắm trên modul mạch

b) Xác định hệ số khuếch đại của mạch ở chế độ đơn cực (nguồn 1 chiều)

- Nối các jắc J4, 15, 18, 23, 26, 34, 43, 45 và mắc các dụng cụ nh trênhình 2

- Đo điện áp giữa 2 cực colector của 2 tranzitor và tính hệ số khuếch

d) Xác định hệ số khuếch đại và góc pha của tín hiệu ra của mạch ở chế

độ đơn cực (nguồn xoay chiều)

- Nối các jắc J1, 2, 4, 15, 18, 23, 26, 34, 38, 43, 45 và mắc các dụng cụ

nh trên hình 2

T 1 T 2

+Vcc

V 1

RV4 R1

J4

R10 J18

R17

J45

R14 J34

R12 J23

- Đặt máy phát tín hiệu hình sin có VPP = 1V, f = 1kHz

- Nối kênh CH1 của máy hiện sóng để đo điện áp ra máy phát, kênhCH2 đo điện áp trên cực colector T1

- Đo biên độ điện áp ra và góc lệch pha giữa 2 tín hiệu

- Lặp lại cách đo với cực colector của T2

Q3: Quan hệ biên độ và pha giữa 2 tín hiệu điện áp lấy ra trên 2 cực góp

Trùng nhau về pha và biên độ

Bằng nhau về biên độ nhng ngợc pha

Trùng pha, biên độ lớn hơn nhau 3 lần

Lệch pha 900, lớn hơn nhau 2 lần

Bằng nhau về biên độ, lệch pha 2700

Q4: So sánh tín hiệu lấy ra giữa 2 cực colector của T1 và T2, tín hiệu giữacolector của T1, T2 và đất

Biên độ tín hiệu gia 2 cực colector bằng 1/2 biên độ giữa colector làmass

Trờng hợp đầu bằng 2 trờng hợp thứ 2

Chúng có biên độ bằng nhau

Biên độ bằng nhau nhng lệch pha 1200

Chúng có biên độ khác nhau