Hướng dẫn thí nghiệm

Mçi tranzitor bao gåm hai mÆt ghÐp t¬ng øng nh hai diot m¾c ngîc nhau, khi ®ã cã thÓ x¸c ®Þnh ®iÖn trë thuËn hay ngîc mµ ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®îc ®ã lµ lo¹i bãng thuËn hay ngîc.. + Khi ®o [r]

Khoa Vô tuyến điện tử

Bộ môn Kỹ thuật vi xử lý

-Hớng dẫn Thí nghiệm Cấu kiện điện tử

Phần I: Nhận biết linh kiện

I Linh kiện điện tử đơn giản.

1.Điện trở:

+ Đọc các giá trị điện trở theo các vạch màu trên linh kiện

Ví dụ: Điện trở có các vạch màu nh sau: Nâu, đỏ, vàng, nhũ, thì ta có giá trị

bằng 120000 = 120 K Khi đọc ta đọc vạch màu gần chân điện trở nhất là vạch1 và vạch nhũ là vạch cuối cùng

+ Đọc các giá trị điện trở đợc ghi trực tiếp trên thân điện trở

+ Đọc giá trị theo kết quả đo bằng đồng hồ ( Dùng đồng hồ bật về thang đoX1, X10 hoặc X100) Chú ý khi dùng đồng hồ kim ta bật đồng hồ về thang đo nàothì ta phải chập hai que đo vào nhau và chỉnh để kim đồng hồ về vị trí 0 ở vòng

đo  sau rồi mới tiến hành đo

2 Tụ điện:

Phân theo cực tính tụ điện có hai loại: Đó là tụ hoá và tụ thờng

Thông thờng tụ hoá đợc ghi rõ cực tính và các giá trị trên tụ

- Căn cứ vào công dụng của diot đợc chia ra: diot nắn dòng, diot ổn áp, diot

điện dung, tunen

- Biết cách xác định chất lợng của diot dùng đồng hồ bật về thang đo điện trở

để đo điện trở thuận và điện trở ngợc, thông thờng điện trở thuận từ vài chục ôm

đến vài trăm ôm, còn điện trở ngợc vài trăm kilô ôm

- Căn cứ vào công dụng của từng loại mà dùng cho đúng mục đích

- Mỗi loại đều có các tham số giới hạn nhất đinh cần tra cứu sử dụng cho phù hợp

- Không đợc sử dụng các điốt làm việc với hai thông số giới hạn cùng một lúc

- Không nên để điốt chịu nhiệt độ quá cao

4 Tranzitor:

Là loại bán dẫn ba lớp Để sử dụng tranzitor đợc tốt cần chú ý những điểm sau:

+ Phải xác định đúng chủng loại là loại n.p.n hay p.n.p, vật liệu chế tạo, tần

số công tác

+ Phải xác định đúng chân để cắm linh kiện cho đúng, dùng đồng hồ bật vềthang đo điện trở để kiểm tra thang X10, hoặc thang X100 (để hạn chế dòng qua

tranzitor) Đối với đồng hồ kim que đen của đồng hồ tơng ứng với cực dơng của

pin trong đồng hồ, còn que đỏ tơng ứng với cực âm của pin trong đồng hồ Mỗitranzitor bao gồm hai mặt ghép tơng ứng nh hai diot mắc ngợc nhau, khi đó có thểxác định điện trở thuận hay ngợc mà ta có thể xác định đợc đó là loại bóng thuậnhay ngợc

+ Khi đo kiểm tra nếu thấy kim đồng hồ lên từ từ là tranzitor đã kém phẩmchất Nếu điện trở ngợc rất nhỏ thì mặt ghép đã bị đánh thủng, nếu điện trở thuận

và điện trở ngợc nh nhau thì tranzitor bị đứt tiếp điểm

Các bớc xác định chân tranzistor

+ Xác định cực B

+ Xác định loại tranzistor (thuận hay ngợc)

+ Xác định cực C và cực E (xem sơ đồ mắc nguồn sau)

Sơ đồ nguồn của Tranzistor

Hình 1-2: Sơ đồ khảo sát đặc tuyến thuận

+ Chọn diôt, dùng đồng hồ bật về thang đo điện trở X10, hoặc X100 để kiểmtra chất lợng của diôt bằng cách đo điện trở thuận , và điện trở ngợc

+ Kiểm tra mạch cắm linh kiện nh sơ đồ mạch điện, chọn giá trị R2 = 100.+ Mắc đồng hồ đúng vị trí, đúng cực, điều chỉnh chiết áp R1 để đợc các mức

điện áp Uth tơng ứng sau đó đo giá trị dòng Ith trên am pe kế và ghi vào bảng sau:

Ith (mA)

+ Căn cứ vào số liệu đo đợc từ bảng trên vẽ đặc tuyến nhánh thuận

+ Qua quá trình khảo sát đặc tuyến thuận của diôt cho nhận xét

b Khảo sát nhánh ngợc:

mA1

DR2

Uthuận

mVR1

Ithuận5v

Hình 1- 3: Sơ đồ khảo sát đặc tuyến ngợc của diôt

+ Mắc mạch nh sơ đồ mạch điện (Đảo chiều diot)

+ Căn cứ vào số liệu đo đợc từ bảng trên vẽ đặc tuyến nhánh ngợc

+ Qua quá trình khảo sát đặc tuyến ngợc của diôt cho nhận xét

Hình 1- 4: Đặc tuyến V/A của diôt bán dẫn

3 Khảo sát mạch chỉnh lu nửa chu kỳ và cả chu kỳ.

+ Dùng o xylô (để ở chế độ đo AC) quan sát tín hiệu đầu vào, đo biên độ, chu

kỳ, tần số tín hiệu vào Tính giá trị điện áp hiệu dụng

+ Dùng đồng hồ bật về thang đo điện áp xoay chiều đo điện áp đầu vào, sosánh với giá trị đo đợc trên ôxylo

+ Chuyển dây đo oxylô qua đầu ra để đọc biên độ tín hiệu ra (để oxylô ở chế

độ đo DC) Trớc đó phải để oxylô ở chế độ GND để điều chỉnh vạch sáng trên oxilo

U1

t

C= 10f C=1000f

Ua

nằm đúng vào trục hoành của màn hình ôxylô (coi đó là gốc toạ độ) Để tính biên

độ từ đó lên Để đồng hồ đo ở vị trí đo điện áp một chiều (DC) cắm vào vị trí điện

áp ra Cắm điện trở R = 1K Đo giá trị Um sau khi nắn trên ôxilô và giá trị điện áptrên đồng hồ đo

+Thay đổi các giá trị tụ (C = 10μ, và C= 100μ),R = 1K và R = 10K đo mứcbiên độ tín hiệu trên ôxilô và giá trị điện áp trên đồng hồ đo và so sánh các kết quả

đo đợc

+ So sánh giá trị điện áp đọc đợc trên ôxylo và trên đồng hồ

+ Đo trên oxylo và trên đồng hồ các giá trị Uvào, Ura (Um và Uhd).Vẽ toàn

bộ dạng tín hiệu vào, tín hiệu ra khi cha có tụ và khi thay đổi các giá trị tụ khácnhau, cho nhận xét trong quá trình làm thí nghiệm

*Chú ý: Khi dùng o xylô để đo ta chỉ dùng một dây ( Một tia) kiểm tra tínhiệu đầu vào, sau đó chuyển qua đầu ra để đo tín hiệu đầu ra

+ Chuyển dây đo oxylô qua đầu ra để đọc biên độ tín hiệu ra (để oxylô ở chế

độ đo DC) Trớc đó phải để oxylô ở chế độ GND để điều chỉnh vạch sáng trên oxilonằm đúng vào trục hoành của màn hình ôxylô (coi đó là gốc toạ độ) Để tính biên

độ từ đó lên Để đồng hồ đo ở vị trí đo điện áp một chiều (DC) cắm vào vị trí điện

áp ra Cắm điện trở R = 1K Đo giá trị Um sau khi nắn trên ôxilô và giá trị điện áptrên đồng hồ đo

UVào

+Thay đổi các giá trị tụ (C = 10μ, và C= 100μ),R = 1K và R = 10K đo mứcbiên độ tín hiệu (đo Umin ,Umax ) trên ôxilô và giá trị điện áp trên đồng hồ đo và sosánh các kết quả đo đợc

+ Vẽ toàn bộ dạng tín hiệu vào, tín hiệu ra khi cha có tụ và khi thay đổi cácgiá trị tụ, giá trị R khác nhau, cho nhận xét trong quá trình làm thí nghiệm

*Chú ý: Khi dùng o xylô để đo ta chỉ dùng một dây (Một tia) kiểm tra tínhiệu đầu vào, sau đó chuyển qua đầu ra để đo tín hiệu đầu ra

Hình 1- 8: Giản đồ thời gian điện áp đầu vào và đầu ra mạch nắn dòng cả chu kỳ.

+ C1=C2 =104

+ C3 =10 hoặc 100

+ R = 1K hoặc 10 K

4 Mạch khảo sát TRIAC

Hình1.10: Sơ đồ mạch điều khiển triac

Một trong những ứng dụng của dụng cụ bán dẫn có điều khiển đó mạch điềukhiển thời điểm mở của Triác, ngời ta thờng ứng dụng Triác trong các mạch điệnxoay chiều để điều khiển mức độ sáng của các bóng đèn, điều khiển tốc độ quaycủa các động cơ hoặc nhiệt độ trong các lò nung

Trên hình 1-10 biểu diễn mạch điều khiển pha cho dòng điện xoay chiều hìnhsin Trong sơ đồ này sử dụng Triác và quá trình đóng mở Triác chỉ sử dụng mộtnguồn điện mạng Trong nửa chu kỳ của của điện áp của điện áp xoay chiều của

điện mạng sẽ nạp điện cho tụ C qua chiết áp điều chỉnh R

V1

R2

R3R1

Neon

Trong nửa bán kỳ tụ C đợc nạp điện một lần và trong nửa bán kỳ ấy tụ phóng

điện Quá trình này xuất hiện trong mỗi một chu kỳ, khi mà tụ điện nạp đã đếnmột giá trị nào đó, xuất hiện sự phóng điện của đèn nêon và kết quả làm xuất hiệnmột xung điện áp điều khiển quá trình mở của Triác Nh vậy làm xuất hiện quátrình chuyển mạch trong Triác và qua nó một phần bán kỳ của dòng điện sẽ đi quaTriác và đặt lên trên tải Tải có thể là bóng đèn, quạt điện, động cơ

Thời gian nạp điện cho tụ điện C đạt đến thời điểm mở đợc điều khiển bằngchiết áp R3, nó đợc xác định một phần của nửa chu kỳ mà quá trình đó nó điềukhiển trạng thái mở của Triác và dòng điện sẽ đợc đi qua tải

Thí dụ: Giả sử điện trở R2 có giá trị rất nhỏ, còn R3 điều chỉnh về giá trị nhỏnhất khi đó quá trình nạp của tụ C diễn ra rất nhanh ngay tại thời điểm ban đầu củabán kỳ đã xuất hiện xung điều khiển Do vậy ở trên tải sẽ nhận đợc công suất rấtlớn Khi R3 đạt giá trị lớn nhất, quá trình nạp điện cho tụ C diễn ra chậm hơn do đólàm cho Triác mở muộn hơn, chỉ là một phần sau của bán kỳ, ở trên tải sẽ nhận đ ợccông suất nhỏ nhất Ta thấy rằng quá trình đóng của Triác sẽ diễn ra nh xung kích

mở nằm ở vị trí chuyển qua điểm không của điện áp mạng tơng ứng với góc 

- Cắm tải vào đầu ra (đèn bàn)

- Cắm ôxilô vào các vị trí cần khảo sát ( UĐK và UTải),

- Cắm nguồn 220v xoay chiều vào đầu vào

- Điều chỉnh chiết áp R3 từ từ, quan sát sự thay đổi về pha của tín hiệu điềukhiển và điện áp sụt trên điện trở tải

- Quan sát trên ôxilô đo và vẽ lại các dạng tín hiệu ở các vị trí cần khảo sát(UĐK và UTải),

- Xác định ở thời điểm nào thì Pramax và Pra min So sánh với giản đồ thời gian(Hình 1.11)

U1

tUC

t UR

Bài 2: khảo sát tranzitor

1 Khảo sát mạch mắc cực phát (E) chung.

a Khảo sát đặc tuyến đầu vào I b = f(U b ) khi Uc = const.

+ Chọn R2 = R3 =100, Bán dẫn dùng NPN

+ Mắc đồng hồ đo điện áp và đo dòng điện đúng vị trí

+ Vặn chiết áp R4 điều chỉnh UCE để lấy đợc với hai giá trị 0V và 4V

+ Vặn chiết áp R1 để có giá trị UBE theo bảng ta sẽ đọc đợc các giá trị Ib

t-ơng ứng

+ Mạch điện nh sau:

mA 1

UBEUEBV1

1

R1

+5v

R2K1

UCE

mA 2

V2 1

R3

+12

K2t

Hình 1.11: Giản đồ thời gian của Triac

Hình 2- 1: Sơ đồ khảo sát đặc tuyến mắc phát chung.

Hình 2- 2: Họ đặc tuyến đầu vào và đầu ra mắc phát chung.

hồ đo đợc UCE = 4V rồi sau đó mới ngắn mạch Ic lại để khảo sát theo bảng.

b Khảo sát đặc tuyến đầu ra Ic = f (Uc) khi Ib = const.

+ Thay đổi chiết áp R1 để lấy đợc Ib = 20a, và Ib = 30a cố định , sau đóthay đổi từng giá trị UCE khác nhau để đọc dòng Ic tơng ứng và ghi vào bảng sau

Ta có bảng giá trị sau:

UB

Ib

UC= 8v

UC=4v UC= 0v

UC

Ib 5

IC

Ib 4 Ib 3 Ib 2 Ib 1

IC 0

+ Tăng dần các giá trị Uc để đo dòng Ic đến thời điểm bão hoà

+ Từ bảng giá trị đo đợc ta vẽ đặc tuyến đầu ra và cho nhận xét

2 Khảo sát mạch mắc cực gốc chung (B) chung.

Hình 2-4: Họ đặc tuyến đầu vào và đầu ra của mạch mắc gốc chung.

a Đặc tuyến đầu vào I E = fU BE khi Uc = const.

+ Chọn R2 = R3 =100, Bán dẫn dùng NPN

+ Mắc đồng hồ đo điện áp và đo dòng điện đúng vị trí

+ Vặn chiết áp R4 điều chỉnh UCB để lấy đợc với hai giá trị 0V và 4V

+ Vặn chiết áp R1 để có giá trị UEB theo bảng ta sẽ đọc đợc các giá trị IE

Từ bảng giá trị đo đợc ta dựng đặc tuyến đầu vào và cho nhận xét

b Đặc tuyến đầu ra Ic = f (Uc ) khi I E = const.

+ Dùng chiết áp R1 để cố định các giá trị dòng IE = 10 mA, IE = 20 mA Sau

đó thay đổi chiết áp R4 để có các giá trị điện áp theo bảng và đo các giá trị dòng IC

ơng ứng ghi vào bảng sau

IC

500 400 300 0 200 100

Ib (a)

Ibm

UVm

600a

ECUCm

Rb1

Cr Cv

Hình 2-6: Xác định điểm công tác trên đặc tuyến tĩnh.

Trờng hợp I: Mạch định thiên kiểu nguồn cố định:

( Rb2 = ; RE, CE = 0 )+ Kiểm tra tranzitor, điện trở, tụ điện, cắm đúng cực tính, đúng vị trí

+ Với các giá trị tụ điện nh sau: Cv = Cr = 10F

+ Cố định điện trở Rb1 =100 K hoặc 220K thay đổi giá trị điện trở Rc =100, và 220.(hoặc chọn giá trị Rc=330, 560)

+ Cố định điện trở Rc =100  hoặc 220 thay đổi giá trị điện trở Rb1 =100K, và 220K.(hoặc chọn giá trị Rb1=330K, 470K)

+ Ta lấy tín hiệu hình sin từ máy phát âm tần đa vào đầu vào là Uvào1 Tín hiệu

đa vào mạch KĐ là Uvào2 Điều chỉnh tín hiệu từ máy phát âm tần đầu vào đủ lớn

để tín hiệu đầu ra không bị méo Nếu tín hiệu vào vẫn lớn thì ta phải suy giảm biên

Trờng hợp 2: Định thiên theo phơng pháp phân áp

+Chọn giá trị điện trở Rb1 với các giá trị sau Rb1=100K, 220K,

+ Chọn giá trị điện trở Rb2 = 1/10 Rb1

+ Chọn giá trị Rc = 100, 220, (hoặc 330, 560)

+ Chọn giá trị RE từ 10 đến 100,

+ Chọn giá trị CE =10F,

+ chọn giá trị Cv= Cr = 10F

+ Ta lấy tín hiệu hình sin từ máy phát âm tần đa vào đầu vào là Uvào1 Tín hiệu

đa vào mạch KĐ là Uvào2 Điều chỉnh tín hiệu từ máy phát âm tần đầu vào đủ lớn

để tín hiệu đầu ra không bị méo Nếu tín hiệu vào vẫn lớn thì ta phải suy giảm biên

+12v

C 5

C3

C 2

C 4

Bài 3: Dụng cụ bán dẫn đặc biệt

( Tranzitor trờng)

+ Yêu cầu học viên nắm đợc tính chất cơ bản của loại cấu kiện trên

+ Biết cách xác định đặc tuyến và so sánh với các tranzitor lỡng hạt khác.+ Xác lập mạch khuyếch đại và khả năng khuyếch đại của JET Biết đợc khảnăng truyền dẫn ánh sáng và những ứng dụng của nó trong thực tế

Hình 3-1: Cấu tạo của JFET.

1- Khảo sát đặc tuyến của tranzitor trờng.

a Khảo sát đặc tuyến của Tranzistor trờng JFET:

+ Đặc tuyến đầu vào I D = f(U G ) khi U D = const.

Hình 3-3: Mạch khảo sát đặc tuyến tranzstor trờng JFET

+ Sử dụng loại bán dẫn trờng K30A

+ Chọn R2 = 100,

+ Để đồng hồ đúng thang đo và mắc đồng hồ vào đúng vị trí

+ Xoay chiết áp R4 để cố định các giá trị điện áp UD =1V, UD =2V Xoaychiết áp R1 để thay đổi giá trị điện áp UGS theo bảng dới đây Đo giá trị dòng ID t-

ơng ứng kết quả ghi vào bảng sau

chiết áp R1 Thay đổi điện áp UDS với những giá trị theo bảng sau và đo giá trị dòng

ID tơng ứng rồi ghi kết quả vào bảng

Hình 3-2: Đặc tuyến của JFET

a Đặc tuyến đầu vào.

b Đặc tuyến đầu ra.

b Khảo sát mạch khuếch đại tranzitor trờng (JFET)

Hình 3-4: Mạch khuếch đại dùng tranzitor trờng (JFET)

UD

2 4 6 8 10

-3 -2 -1

ID(ma) ID(ma)

UD2>UD

1

UG UD1

UD2

UG = 0v

UG = - 1v

K

+ Kiểm tra mạch điện, cắm các linh kiện có giá trị sau đây:

Bán dẫn sử dụng loại K30A

+ Lấy tín hiệu hình sin từ máy phát âm tần đa vào đầu vào mạch khuyếch đại

+ Thay đổi RD và RG.nh giá trị đã cho để đo giá trị Ura

+ Dùng 2 tia o xylô quan sát dạng tín hiệu đầu vào và tín hiệu đầu ra Điềuchỉnh tín hiệu từ máy phát âm tần đa vào đầu vào mạch KĐ sao cho tín hiệu đầu rakhông bị méo Tính hệ số khuếch đại của từng trờng hợp cho nhận xét

c Khảo sát đặc tuyến của Tranzistor trờng (MOSFET):

+ Đặc tuyến đầu vào I D = f(U G ) khi U D = const.

+ Đặc tuyến đầu ra I D = f(U D ) khi U G = const.

Hình 3-5: Mạch khảo sái dùng tranzitor trờng (MOSFET)

+ Cách làm tơng tự nh trờng hợp mạch khảo sát Tranzistor trờng (JFET)

d Khảo sát mạch KĐ của Tranzistor trờng (MOSFET):

a UVà

o

12v

G

SD

K

Hình 3-4: Mạch khuếch đại dùng tranzitor trờng (MOSFET)

+ Cách làm tơng tự nh trờng hợp mạch khảo sát Tranzistor trờng (JFET)

Bài 4: Khảo sát vi mạch

* Yêu cầu: Học viên phân biệt đợc các loại IC, cách tra cứu các tham số kỹ thuật,

biết xác định các tham số cơ bản, biết cách khảo sát một số mạch thực tế có sửdụng IC

* Phân loại theo chức năng xử lý tín hiệu.

+ Mạch tơng tự ( Mạch tuyến tính AIC ) mạch làm việc với tín hiệu liên tục

+ Mạch tổ hợp số ( DIC ) là mạch làm việc với tín hiệu gián đoạn

+ Kết cấu của mạch có thể là:

- RTL: Mạch có cấu trúc điện trở - Tranzitor logic

- DTL: Mạch có cấu trúc diôt - Tranzitor logic

- TTL: Mạch có cấu trúc Tranzitor - Tranzitor logic

- MOS: Mạch có cấu trúc bán dẫn kim loại ô xít

- Riêng họ MOS có thể chia ra: CMOS, DMOS, PMOS, NMOS

1 Khảo sát IC số.

+ Mạch tổ hợp số hay còn gọi là mạch IC logic làm việc với tín hiệu gián đoạn

và làm việc với hai trạng thái đó là “ 0” và “ 1”

+ Loại mạch này đợc dùng nhiều trong kỹ thuật tính toán và điều khiển tự

động cũng nh trong kỹ thuật viễn thông, kỹ thuật tin học

+ Các thiết bị logic và thực hiện các hàm logic, xác định nh Và (AND); Hoặc(OR); Đảo (NO); Và - Đảo (NAND); Hoặc - Đảo (NOR)

+ Các IC loại này gọi là các mạch cổng

+ Ngoài ra còn có các loại mạch Trigơ, mạch ghi dịch, mạch đếm, các bộ giảimã, tạo mã, các bộ phân kênh, các bộ nhớ, các bộ chuyển đổi tín hiệu AD - DA

Hình 4 -1: Sơ đồ chân của một số loại ICsố

b Khảo sát IC số 7400

Hình 4 -3: Sơ đồ nguyên lý một mạch cổng NAND trong 7400

Đây là một loại mạch thuộc họ TTL Tầng vào thực hiện chức năng mạch và(AND) bằng Tranzitor nhiều Emitơ Tầng chia pha có thể thực hiện chức năng hoặctrên T2 Còn tầng cuối cùng thực hiện khuyếch đại tín hiệu đầu ra dùng T3 Tầngkhuyếch đại đệm là T4, với cách mặc nh thế này thì tất cả các đầu vào ở mức caothì đầu ra ở mức thấp Có nghĩa là nó thực hiện hàm NAND

+ Làm quen với các IC số, cách xác định chân của IC

+ Dùng các IC họ TTL 7400, 7404, 7408, 7432 lần lợt thay vào đế kẹp đểtạo thành các cổng NAND, NOT, AND, OR,