Thực tập cơ sở kỹ thuật điện tử

Bài 2: MẠCH CHỈNH LƯU, LỌC VÀ ỔN ÁP DÙNG DIODE ZENER, MẠCH ỔN ÁP DÙNG IC P5 và P6 Mục đích: Quan sát hoạt động, dạng sóng lối ra của các mạch.. Mục đích: xây dựng, kiểm tra mạch chỉnh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT

KHOA VẬT LÝ



HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH

MÔN THỰC TẬP CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

Đà Lạt, năm 2016 (Lưu hành nội bộ)

Bài 1: THIẾT BỊ BÁN DẪN VÀ THIẾT BỊ BÁN DẪN CÔNG SUẤT

- Nối mạch như hình vẽ:

- Nối dây: 30(V) – 1, 30V(COM) – 2, AM(+) – 5, AM(-) – 6, 9 – 14,VM(+) – 3, VM(-) – 4

- Thay đổi dòng qua Led bằng cách thay đổi giá trị điện áp nguồn Vcc

- Quan sát điện áp rơi trên Led và lập bảng sau:

Va (V)

- Từ số liệu trên vẽ đồ thị đặc tuyến Va theo Ia Nhận xét

III – DIODE ZENER

1 Mục đích: khảo sát hoạt động của diode Zener

2 Thực hành

- Bài thí nghiệm sử dụng diode Zener 5.1V/400mW

Nối dây (Phân cực thuận zener) : 15V(+) – 1, 15V(COM) – 2, AM(+) – 6, AM(-) -

5, 9 – 12, VM2 (+) – 4, VM2 (-) – 3, VM1 (+) – 15V(+), VM1 (-) – 15V(COM),

- Thay đổi giá trị điện áp vào, quan sát điện áp ra trên Zener

+ Chiều thuận: Tăng dần điện áp vào Vi từ 0V lên dần tới 5V (không quá) + Chiều nghịch: Ta nối 15V(+) – 2, 15V(COM) – 1, các dây khác giữ nguyên và tăng dần điện áp vào Vi từ 0V lên dần tới 10V (không quá)

- Lập bảng sau: Chú ý: V a dùng đồng hồ vạn năng để đo, đặt thang đo 10VDC

- Cấp nguồn HVDC 110V ở lối vào, đặt biến trở P1 ở vị trí nhỏ nhất

- Bật nguồn cung cấp, hiệu chỉnh điện áp vào thay đổi từ 0 ÷ 70V quan sát dòng ra

Io và điện áp Vo lối ra và lập bảng sau

- Nối dây: 15V(+) – 32, 15V(COM) – 50, 30V(+) – 1, 30V(COM) – 2, AM1(+) –

5, AM1(-) – 6, 9 – 20, 20 – VM1(+), VM1(-) – 41, 50 – 55, VM2(+) – 32, VM2(-) – 50

- Bật nguồn cung cấp, tiến hành các bước sau:

+ Chỉnh nguồn 15V để VCE lần lượt là 3V, 5V, 8V

+ Chỉnh nguồn 30V để Ib giảm dần từ 8 ÷ 0.02mA

- Quan sát lối ra và lập bảng sau:

Ib (mA) VBE khi VCE = 3V VBE khi VCE = 5V VBE khi VCE =8V

- Bật nguồn cung cấp, đặt VCE ở các giá trị 0.2V và 0.6V Thay đổi nguồn 15V để Ib

thay đổi từ 0A tới 0.9mA quan sát VBE lập bảng sau:

Điều chỉnh biến trở để quan sát dạng sóng ngõ ra

Dạng sóng lối ra của mạch khuếch đại transistor có quan hệ với tín hiệu vào Khi có tín hiệu vào ngay lập tức lối ra chưa có tín hiệu ra, sau một thời gian nào đó lối ra mới có tín hiệu ra, thông thường thời gian này khoảng 10% thời gian mà trạng thái bão hòa đạt được Thời gian tổng công bằng thời gian trễ cộng với thời gian dẫn (hình vẽ minh họa)

VI – FET (FIELD EFECT TRANSISTOR)

1 Mục đích: Phân tích hoạt động của FET, sự phụ thuộc của dòng ID vào VDS, VGS

Vẽ đặc tuyến vào ra cử FET

2 Thực hành

- Nối mạch như hình vẽ:

- Nối dây, chưa bật nguồn: 15(V) – 2, 15V(COM) – 1, 18 – 45, 28 – 46, VM(+) – 3, VM(-) – 4, 5 – 6, AM(-) – 29, AM(+) – 30, 26 – 27, VM(+) – 38, VM(-) – 39, 30V(+) – 40, 30V(COM) – 41, 50 – 55

- Bật nguồn cung cấp, đặt VGS lần lượt ở các giá trị: 0V, -0.5V, -1.0V, -1.5V, -2.0V, -2.5V

- Tăng giá trị VDS quan sát dòng ID và lập bảng sau:

VII – MOSFET (METAL OXIT SEMICONDUCTOR FIELD EFFECT

TRANSISTOR)

1 Mục đích: Khảo sát và vẽ đặc tuyến vào ra của MOSFET

2 Thực hành

- Nối mạch như hinh vẽ:

- Nối dây: 15(V) – 1, 15V(COM) – 2, 5– 6, VM(+) – 3, VM(-) – 4, 28 – 34, AM(+) – 29, AM(-) – 30, 18 – 22, VM(+) – 38, VM(-) – 39, 30V(+) – 40, 30V(COM) –

41, 26 – 27

* Tìm điện áp ngưỡng:

- Điện áp ngưỡng cực Gate là điện áp khi VDS = VGS và ID ≈ 250 Aµ

- Chỉnh 2 nguồn cung cấp ở vị trí cực tiểu, chưa bật nguồn

- Bật nguồn tăng từ từ 2 nguồn cung cấp tới khi ID ≈ 250µA

Bài 2: MẠCH CHỈNH LƯU, LỌC VÀ ỔN ÁP DÙNG DIODE ZENER,

MẠCH ỔN ÁP DÙNG IC

(P5) và (P6)

Mục đích: Quan sát hoạt động, dạng sóng lối ra của các mạch Giới thiệu

các mạch ổn áp vá ổn dòng cơ bản thường dùng, sinh viên có thể quan sát, phân tích hoạt động, kiểm tra các mạch ổn áp, dòng dùng transistor, vẽ đường đặc tính lối ra và tính toán độ ổn áp

- Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ

Chú ý: + Nguồn chưa ổn áp được lấp ra làm nguồn vào cho mạch ổn áp là nguồn

lấy ra sau biến thế đã được chỉnh lưu và lọc

+ Tất cả các mạch ổn áp ngoại trừ mạch ổn áp dùng diode zener đều có mạch hạn dòng bảo vệ ngắn mạch cho mạch

+ Phần cứng của mạch ổn áp có thể chịu được dòng lên tới 100mA, nguồn chưa ổn áp 12V - 0 - 12V lấy từ lối ra của biến thế, các yếu tố này phải được giữ đúng trong quá trình tiến hành thí nghiệm

Bài thực hành cung cấp tất cả các thiết bị cần thiết để phân tích và kiểm tra các mạch: Mạch chỉnh lưu, ổn áp, mạch khảo sát dùng Oscilloscope và được thiết

kế tách rời nhau Bài thí nghiệm sử dụng nguồn xoay chiều 220V nên sinh viên cần chú ý và tuân thủ những chỉ dẫn của bài thí nghiệm

- Bật nguồn, quan sát dạng sóng lối ra dùng Oscilloscope: kênh 1 quan sát tại chân Anode kênh 2 tại chân Cathode của Diode

- Vẽ dạng sóng vào, ra của mạch Nhận xét

Chú ý: khi đo dạng sóng lối ra của diode để chế độ đo của Osc là DC

II - Mạch chỉnh lưu toàn chu kỳ - (P5)

1 Mục đích: xây dựng, kiểm tra mạch chỉnh lưu cả chu kỳ, quan sát dạng sóng lối vào, ra của mạch

2 Thực hành

- Nối mạch như hình vẽ:

- Nối dây: L – 1, N – 3, 2 – 6, 4 – 17, 7 – 19, 8 – CRO(I/P-CH1), 21 – CRO(GND)

- Bật nguồn, quan sát và vẽ lại dạng sóng lối vào, ra

- Nhận xét

III - Mạch chỉnh lưu cầu - (P5)

1 Mục đích: xây dựng, kiểm tra mạch chỉnh lưu cầu, quan sát và vẽ dạng sóng vào

- Chú ý: Làm tương tự các bước trên (cả mạch lọc dùng tụ điện và cuộn dây)

khi dùng mạch chỉnh lưu cả chu kỳ (phần II và III)

- Bật nguồn, đọc biên độ điện áp lối ra trên đông hồ

- Thay đổi giá trị biến trở, đọc và so sánh điện áp lối ra so với lối vào

- Nhận xét

VI - Mạch ổn áp song song dùng diode zener - (P5)

1 Mục đích: khảo sát mạch ổn áp dùng diode zener

- Chưa nối tải RL ghi lại các giá trị Vin, Iin, VZ (chế độ không tải)

- Nối tải vào mạch, thay đổi giá trị tải quan sát dòng IL và điện áp trên Zener, lập bảng sau:

VII - Mạch ổn định dòng điện dùng IC LM317 (Trên P6)

1 Mục đích: Kiểm tra, khảo sát mạch ổn dòng dùng IC LM317, quan sát hoạt động

VIII - Mạch ổn áp nối tiếp – (P6)

1 Mục đích: Khảo sát mạch ổn áp song song dùng Zener, kiểm tra, khảo sát và vẽ đường tải lối ra của mạch

- Vẽ đặc tuyến lối ra Vout theo IL

Mạch gồm một biến thế, bộ chỉnh lưu toàn sóng, bộ lọc để lấy ra nguồn chưa

ổn áp, IC ổn áp có ngưỡng (điện áp ổn áp) thay đổi được bằng một biến trở ở chân

6, điện trở RSC chân 4 có tác dụng bảo vệ khi mạch quá tải Một điện trở RSC ở lối

ra nhạy cảm với dòng được dùng để tải cho IC

- Bật nguồn

- Điều chỉnh biến trở đặt Vout ở chế độ không tải là 5V (đặt mức ổn áp là 5V)

- Thay đổi dòng IL qua tải quan sát Vout và lập bảng sau:

Vout (V)

- Tính độ ổn áp của mạch

- Nhận xét, kết luận

Bài 3: KHÁO SÁT KHUẾCH ĐẠI TRANSISTOR

(CHẾ ĐỘ CE, CB, CC)

(P7) Mục đích: Bài thí nghiệm khảo sát đặc tính ổn định nhiệt, các chế độ khuếch đại

cũng như các mạch khuếch đại ghép tầng của transistor Bài gồm các phần sau:

- Ổn định nhiệt

- Khuếch đại CE

- Khuếch đại CB

- Khuếch đại CC

I – Ổn định nhiệt cho transistor

1 Mục đích: khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ tới hoạt động của BJT

2 Thực hành

BJT là thiết bị bán dẫn chịu ảnh hưởng của nhiệt độ và nhiều yếu tố khác, nhiệt độ ảnh hưởng đến điểm phân cực của BJT làm cho các phép đo sẽ thiếu chính xác, để quan sát ảnh hưởng của nhiệt độ người ta khảo sát dòng Ic khi điện trở ổn định nhiêt RE thay đổi

- Bật Switch qua bên trái tương ứng với vị trí RE = 1K, quan sát trên đồng hồ ta sẽ thấy dòng IC sẽ giảm rất mạnh và ít thay đổi cho dù bạn thổi hơi nóng vào BJT, như vậy dòng qua BJT ổn định hơn Sau khi quan sát lập bảng sau:

RE IC (mA) (khoảng thay đổi của dòng IC)

0.1K

1K

- Nhận xét, kết luận

II – Mạch khuếch đại Transistor mắc E chung

1 Mục đích: Kiểm tra mạch khuếch đại CE, tìm độ lợi, trở kháng vào ra và băng thông của mạch

CRO(I/P Giữ Switch ở vị trí bên trái (chế độ CE)

- Bật nguồn cung cấp, đặt VCE = 6V, đưa tín hiệu Sin (1 KHz, 150mVpp), sau đó quan sát lối vào, ra trên Osc và điều chỉnh mức tín hiệu vào lớn nhất có thể mà lối

III - Mạch khuếch đại mắc Cascode

- Nối mạch như hình vẽ:

Nối dây: 15V(+) – 6, 15V(COM) – 7, FG(O/P) – 8, FG(GND) – 9, CRO(I/P-CH1) – 10, CRO(GND) – 11

- Bật Switch sang vị trí Cascode

- Tiến hành các bước tương tự như bài trên: Vin đặt là tín hiệu Sin (40mVpp, 1 KHz) quan sát vẽ lại dạng sóng vào ra

- Vẽ lại dạng sóng vào, ra và tính độ lợi G

- Khảo sát đáp ứng tần số của mạch khi f thay đổi từ 500Hz ÷ 1MHz, vẽ đặc tuyến đáp ứng tần số, xác định băng thông của mạch

- Nhận xét

Chú ý: Mạch khuếch đại Cascode có hệ số khuếch đại điện áp thấp, tổng trở vào

lớn, mạch hoạt động tốt ở tần số cao do cách mắc khử được ảnh hưởng của hiệu ứng Miller đến các thông số của mạch

Vout ở chế độ không tải Vout khi lối ra gắn tải 2K

Không nối tiếp với 10K Nối tiếp với 10K Không nối tiếp với 10K Nối tiếp với 10K

- Vẽ lại dạng sóng vào, ra và tính độ lợi G cho mỗi trường hợp

- Nhận xét

* Xác định đáp ứng tần số của mạch:

- Giữ biên độ tín hiệu vào Vin = 0.6Vpp thay đổi tần số f từ 500Hz ÷ 900KHz

- Quan sát điện áp lối ra và lập bảng sau:

áp rơi trên cực E

- Nối mạch như hìh vẽ:

- Nối dây: 15V(+) – 13, 15V(COM) – 14, FG(O/P) – 15, FG(GND) – 16, CH1) – 17, CRO(GND) – 18, SW3 UP

CRO(I/P Đặt Vin là tín hiệu Sin (1 KHz, 3Vpp) sau đó chỉnh biên độ tín hiệu vào lớn nhất

mà tín hiệu lối ra không bị sái dạng

- Tiến hành các bước tương tự như phần trên

- Vẽ lại dạng sóng vào, ra và tính độ lợi G

- Tìm đáp ứng tần số của mạch khuếch đại

Bài 4: KHUẾCH ĐẠI TRANSISTOR

(P8) Mục đích: Khảo sát các loại mạch khuếch đại dùng transistor

Bài thí nghiệm cung cấp các loại mạch khuếch đại transistor khác nhau bao gồm:

- Khuếch đại vi sai

- Khuếch đại hai tầng ghép R –C

- Khuếch đại ghép biến áp

- Mạch khuếch đại FET

- Khuếch đại đẩy – kéo

Lưu ý: các mạch khuếch đại được cung cấp trong panel P8, các mạch được thiết kế độc lập với nhau do đó khi làm mỗi mạch khuếch đại cần phải cung cấp nguồn, tín hiệu vào

II - Mạch khuếch đại ghép biến áp

1 Mục đích: Khảo sát, phân tích mạch khuếch đại transistor ghép biến áp

- Cấp tín hiệu vào Sin (1 KHz, 25mVpp) quan sát vẽ lại dạng sóng lối ra

- Giữ nguyên biên độ tín hiệu vào, thay đổi tần số f từ 100Hz ÷ 15KHz quan sát điện áp ra và lập bảng sau :

15000

- Vẽ đồ thị đáp ứng tần số của mạch Nhận xét

III - Mạch khuếch đại FET

1 Mục đích: Kiểm tra, khảo sát mạch khuếch đại dùng FET chế độ CD, CS

- Bật nguồn, chỉnh nguồn cung cấp ở 12V, giữ Switch ở vị trí bên trái (chế độ CS)

- Cấp tín hiệu Sin (1 KHz, 0.6Vpp) quan sát dạng sóng, ghi lại giá tri điện áp lối ra

IV - Mạch khuếch đại Push – Pull

1 Mục đích: Khảo sát, phân tích hoạt động của mạch khuếch đại đẩy – kéo

OPP O

V

V = P in =V S I S ( )

L OPP L

O out

R

V R

V P

8

2 2

- Hiệu chỉnh nguồn cung cấp ở 4V (chú ý chỉ cấp nguồn 4V)

Chú ý: Trước khi bật nguồn kiểm tra lại điện áp nguồn cung cấp, nó có thể là

nguyên nhân gây hỏng mạch

a) Ảnh hưởng của điện trở tải

- Cấp tín hiệu Sin (1KHz, 50mVpp), quan sát tín hiệu lối ra trên Osc

- Tăng tín hiệu vào cực đại mà tín hiệu ra chưa bị sái dạng, dùng biến trở 25Ω và 22KΩ làm tải

- Quan sát dòng vào, điện áp ra và lập bảng sau:

0.6 0.7 0.8

1 1.5

2 2.5

3

- Vẽ đồ thị đáp ứng tần số của mạch, nhận xét

PHẦN LÀM THÊM

I - Mạch khuếch đại vi sai

1 Mục đích: Kiểm tra và quan sát:

- Dạng sóng lối ra ở chế độ đơn (đưa tín hiệu vào một lối vào)

- Dạng sóng lối ra ở chế độ vi sai (đưa tín hiệu ngược pha vào 2 lối vào)

- Dạng sóng lối ra ở chế độ chung (đưa vào mạch 2 tín hiệu cùng pha)

2 Thực hành

- Nối mạch như hình vẽ:

- Nối dây: 30V(+) – 1, 30V(COM) – 2, FG(I/P) – 3, FG(GND) – 4 hay FG(I/P) – 5, FG(GND) – 6, 15V(+) – 11, 15V(COM) – 12, CRO(I/P-CH1) – 7, CRO(I/P-CH2) – 9, CRO(I/P-CH1)(GND) – 8, CRO(I/P-CH2)(GND) – 8

- Hiệu chỉnh cân bằng cho mạch: Đặt VCC = 9V, VEE = 6V Nối 2 lối vào I/PA, I/PBxuống đất và đo điện áp giữa 2 lối ra của mạch, điều chỉnh biến trở để điện áp này

≈ 0, sau khi hiệu chỉnh giữ nguyên vị trí nguồn cung cấp và vị trí biến trở

* Chế độ đơn:

- Đưa tín hiệu Sin (1 KHz, 100mVpp) vào I/PA, I/PB nối đất Quan sát và vẽ lại dạng sóng của transistor trên cả lối vào, ra Sau đó đổi ngược lại đưa tín hiệu vào chân I/PB, I/PA nối đất quan sát và vẽ lại dang sóng lối ra trên Osciloscope

- Nhận xét về độ khuếch đại, pha tín hiệu

* Chế độ chung:

- Giữ nguyên trạng thái điện áp nguồn và vị trí biến trở đã đặt trước

- Cấp tín hiệu Sin (1 KHz, 100mV) vào cả 2 lối vào của mạch, quan sát 2 lối ra vẽ lại dạng sóng vào, ra của tín hiệu (chú ý pha của tín hiệu)

- Nhận xét, kết luận

II - Mạch khuếch đại đối xứng bù

1 Mục đích: Khảo sát mạch khuếch đại đối xứng bù khi điện trở tải thay đổi và đáp ứng tần số của mạch

2 Thực hành

Mạch khuếch đại đối xứng bù là một mạch khuếch đại công suất, dạng của mạch tương tự như mạch đẩy – kéo tuy nhiên lối ra không dùng biến áp, hai transistor lối ra điều khiển tải thông qua một tụ điện, mỗi transistor dẫn một bán kỳ:

-

2 2

OPP O

O out

R

V R

V P

8

2 2

CRO(I/P Cấp nguồn 8V

- Bật nguồn

- Cấp tín hiệu Sin (1 KHz, 250mVpp), quan sát tín hiệu lối ra trên Osc, hiệu chỉnh biên độ tín hiệu vào để tín hiệu lối ra không bị sái dạng

- Làm tương tự như ở phần trên

a) Khảo sát ảnh hưởng của tải (RL = 2 ÷25Ω) lập bảng sau:

Bài 5: MẠCH KHUẾCH ĐẠI TRANSISTOR LỚP A, B & C - (P9)

CÁC MẠCH DAO ĐỘNG - (P11)

Mục đích: Khảo sát mạch khuếch đại hồi tiếp, khuếch đại transistor cơ bản ở các

lớp A, B & C Giới thiệu các dạng mạch dao động và các mạch đa hài giúp sinh viên có thể khảo sát, phân tích dạng sóng, đo tần số của mạch

- Khuếch đại hồi tiếp dòng

- Khuếch đại hồi tiếp áp

- Khuếch đại lớp A, B & C

- Dao động thạch anh (Crystal)

- Dao động đa hài

I – Khuếch đại hồi tiếp dòng - (P9)

1 Mục đích: khảo sát, kiểm tra mạch khuếch đại dòng

+ Có RE1 bypass RE2 (2) – Nối 5 với 7

+ Bypass cả RE1 và RE2 (3) – Nối 5 với 6

II - Khuếch đại hồi tiếp áp - (P9)

1 Mục đích: Kiểm tra, khảo sát mạch khuếch đại hồi tiếp áp

2 Thực hành

- Nối mạch như hình vẽ:

- Nối dây: 15V(+) – 10, 15V(COM) – 11, FG(O/P) – 12, FG(GND) – 13, CH1) – 14, CRO(GND) – 15

CRO(I/P Bật nguồn

- Trước tiên đặt Switch ở chế độ bình thường WFB (không có hồi tiếp), bật nguồn cung cấp

- Cấp tín hiệu Sin 1KHz, 350mVp-p, điều chỉnh biên độ tín hiệu vào sao cho biên

độ tín hiệu ra chưa bị sái dạng, đo và ghi lại giá trị điện áp vào và ra

- Giữ nguyên biên độ tín hiệu vào, thay đổi f quan sát tín hiêu lối ra trên Osc và lập bảng sau:

Vout (Vp-p)

- Vẽ đồ thị đáp ứng tần số, nhận xét

- Làm tương tự khi đặt Switch ở vị trí FB (có hồi tiếp)

- Cấp tín hiệu Sin 1KHz, 350mVp-p, điều chỉnh biên độ tín hiệu vào sao cho biên

độ tín hiệu ra chưa bị sái dạng, đo và ghi lại giá trị điên áp vào và ra

- Giữ nguyên biên độ tín hiệu vào, thay đổi f quan sát tín hiêu lối ra trên Osc và lập bảng sau:

Vout (Vp-p)

- Vẽ đồ thị đáp ứng tần số của mạch

- Nhận xét, kết luận, so sánh 2 trường hơp

III - Mạch khuếch đại hạng A - (P9)

1 Mục đích: Khảo sát mạch khuếch đại hạng A

- Quan sát tín hiệu lối ra trên Osc, vẽ lại dạng sóng, tính độ lợi của mạch khuếch đại

- Cấp tín hiệu vào Sin (10KHz, 4V)

- Quan sát vẽ lại dạng sóng vào ra trên Osc, ghi lại các giá trị điện áp VPP

- Tính công suất, hiệu suất của mạch khuếch đại biết RL = 47Ω

- Nhận xét về dạng tín hiệu của mạch