Báo cáo thực tập điện tử tương tự - tuần 1

Nội dung Trang Lời nói đầu 1 Thí nghiệm 1: Diode và các mạch ứng dụng 4 Thí nghiệm 2: Transistor BJT và mạch khuếch đại 23 Thí nghiệm 3: Các bộ khuếch đại ghép tầng 42 Thí nghiệm 4: Transistor FET – Khóa chuyển mạch FET 56 Thí nghiệm 5: Bộ khuếch đại thuật toán 1 69 Thí nghiệm 6: Bộ khuếch đại thuật toán 2 83 Thí nghiệm 7: Các mạch phát dao động dạng sin 94 Thí nghiệm 8: Các mạch phát dao động khác sin 110 Thí nghiệm 9: Thyristor, Triac và các mạch ứng dụng 124 Thí nghiệm 10: Các mạch điều chế và giải điều chế 140 Hướng dẫn sửa dụng các thiết bị thí nghiệm 170

VIET NAM NATIONAL UNIVERSITY

UNIVERSITY OF ENGINEERING AND TECHNOLOGY

********

THỰC NGHIỆM 1CÁC LOẠI DIODE VÀ MẠCH ỨNG DỤNG

1 Khảo sát đặc tuyến I-V của các loại diode

1.1 Đo đặc tuyến I-V với diode Si (D1) và Ge (D2)

 Đo vùng thiên áp thuận

1.07mA

A

6.73mA

16.6mABảng của diode Si

Bảng của diode Ge

 Đo vùng thiên áp ngược

ID 0.52uA 0.52uA 0.52uA 0.52uA 0.52uA 0.52uA 0.52uA 0.52uA

Bảng của diode Si

ID 0.52uA 0.52uA 0.52uA 0.52uA 0.52uA 0.52uA 0.52uA 0.52uA

Bảng của diode Ge

Khi mắc thuận diode cho dòng đi qua còn mắc ngược thì không

Điện trở Rs là trở bảo vệ cho diode vì nó bảo vệ diode khỏi bị đánh thủng khi điện áp ngược lớn

1.2 Đo đặc tuyến I-V của diode Zener (D3)

 Đo trong vùng thiên áp thuận:

V D 0.18 0.2V 0.22V 0.23V 0.25V 0.28V 0.31V 0.37 0.51V

I D 0.11m

A 0.23mA 0.38mA 0.56mA 1mA 2mA 3.1mA 6.9mA 6mA

 Đo trong vùng thiên áp ngược:

- Diode zener trong bộ ổn áp có vai trò giúp điện áp đầu ra ổn định với độ gợn sóng thấp trong các điều kiện dòng tải khác nhau

1.3 Đo đặc tuyến I-V với các diode phát quang LED: D4, D5, D6, D7

Bỏ D2 đi ta được chỉnh lưu nửa sóng.

-Nhận xét: Sóng vàng là sóng tại A, sóng xanh là sóng OUT, Vout là dạng chỉnh lưu nửa chu kỳ của V tại A, Vout có giá trị đỉnh ít hơn V_A là do sụt thế trên diode D1.

• Khảo sát bộ chỉnh lưu có lọc gợn sóng:

-Dạng sóng lối ra OUT sau khi mắc tụ

-Thế gợn sóng: Vr= 0.04V, thế trung bình Vdc = 3.25 => Vr/Vdc = 0.04/3.25 = 1.23 %

- Hiện tượng gợn sóng xảy ra do sự nạp nhanh và phóng chậm của tụ C1 Tỷ lệ ripple phụthuộc vào các thông số là điện trở, tụ điện và tần số

• Khảo sát sự phụ thuộc của thế gợn sóng vào trở tải và tụ lọc

-Vẽ lại lối ra OUT khi nối J2 và J3, bỏ nối J1

-Tỷ lệ gợn sóng r = Vr

Vdc=

0.982.76=35.5 %

-Dạng gợn sóng sau khi nối thêm J4

-Tỷ lệ gợn sóng lúc này sẽ là r = Vr

Vdc=

0.213.11=6.75 %

-Tỷ lệ gợn sóng sẽ tăng lên khi thay R1 bằng R2 do R2 < R1 nên hằng số thời gian t =

RC sẽ giảm làm thời gian phóng điện của tụ nhanh hơn hoặc ta có thể giải thích bằng phương trình sau

V r= V p

fRC

-Khi R giảm đi thì Vr sẽ tăng lên

-Khi mắc thêm tụ C2 thì tỷ lệ gợn sóng sẽ giảm đi do điện dung của tụ tăng làm tăng hằng số thời gian dẫn tới thời gian phóng điện của tụ sẽ lâu hơn, hoặc ta có thể giải thích như phương trình trên, khi tăng C làm Vr giảm

-Góc dẫn sẽ không đổi khi thay R1 bằng R2 do nó chỉ phụ thuộc vào đặc tính của diode

2.2 Sơ đồ chỉnh lưu toàn sóng dùng thứ cấp biến thế ra có điểm giữa

• Khảo sát bộ chỉnh lưu toàn sóng có lọc gợn sóng:

-Suy đoán: nếu mắc thêm tụ lọc thì sẽ có hiện tượng nạp và xả của tụ trong cả 2 chu kỳ

âm và dương và tỷ lệ gợn sóng sẽ nhỏ hơn so với chỉnh lưu nửa chu kỳ

-Nối J3, vẽ lại dạng sóng OUT

-Vr = 0.03V, tỷ lệ gợn sóng r = Vr

Vdc=

0.035.62=0.53 %

-Thế gợn sóng và tỷ lệ gợn sóng nhỏ hơn so với trường hợp chỉnh lưu nửa chu kỳ Vậy suy đoán trên hoàn toàn hợp lý

2.3 Sơ đồ chỉnh lưu toàn sóng bằng cầu diode

- Nhận xét : Mạch cầu sử dụng 4 diode nên sụt thế nhiều hơn trường hợp dùng 2 diode sửdụng máy biến áp có điểm nối ở giữa

3 Khảo sát quá trình chuyển trạng thái của 2 loại diode tiếp điểm và tiếp mặt

3.1 Khảo sát với diode tiếp mặt 1N-4001

o Tần số 50Hz:

o Tần số 500Hz:

o Tần số 50kHz:

o Tần số 500kHz:

-Nhận xét: Lối ra sẽ giống lối vào khi tần số tăng Do điện dung ký sinh trên diode tích

và phóng ở tần số cao làm diode không hoạt động ở chức năng chỉnh lưu Từ tấn số 50 KHz có sự khác biệt, thể hiện rõ sự phóng nạp của tụ ký sinh

3.2 Khảo sát với diode tiếp điểm 1N-4148

o Tần số 50Hz:

o Tần số 500Hz:

o Tần số 50kHz:

o Tần số 500kHz:

-Khi tần số tăng lên 50kHz thì dạng sóng lối ra khác dạng sóng vào

- Cấu tạo của diode tiếp điểm bao gồm hai chất bán dẫn P, N tiếp xúc với nhau tại một điểm nhằm tránh điện dung ký sinh cho nên nó hoạt động được trong các mạch cao tần, còn diode tiếp mặt có mặt tiếp giáp P-N cho nên điện dung ký sinh là lớn, khi hoạt động

ở tần số cao dẫn tới sự phóng nạp của tụ ký sinh làm ảnh hưởng tới quá trình tách sóng

- diode tiếp điểm (1N4148) thường được ứng dụng để tách sóng tín hiệu trong các mạch cao tần có biên độ nhỏ, còn diode tiếp mặt (1N4001) chỉ sử dụng để tách sóng tín hiệu trong các mạch có tần số thấp

4 Các mạch dịch mức tín hiệu và hạn biên dùng diode 4.1 Bộ dịch mức một chiều DC của tín hiệu

• Dịch mức dương của tín hiệu

- Nối J2, không nối J1 để tạo sơ đồ dịch mức dương cho tín hiệu 1.Vc = 0.25

2 Vc = 1V

3.Vc = 2V

4 Vc=4V

Sơ đồ nguyên lý:

- Đường trung bình của các tín hiệu đầu ra Vtb = Vin + Vdc - Vd

- Nguyên tắc dịch mức dương: Ta coi như tụ đã được sạc với thế Vin + Tại nửa chu kỳ dương của tín hiệu diode cấm thế Vout = 2Vin +Vdc – Vd+ Tại nửa chu kỳ âm của tín hiệu diode thông thế Vout = Vdc – Vd

• Dịch mức phần âm của tín hiệu

- Nối J1, không nối J2 để tạo sơ đồ dịch mức âm cho tín hiệu

1 Vc = -0.25V

2.Vc = -1V

3.Vc = -2V

4.Vc = -4V

Sơ đồ nguyên lý:

- Đường trung bình của tín hiệu đầu ra: Vtb = - (Vin +Vdc - Vd)

- Nguyên tắc hoạt động của mạch dịch âm:

+ Tại nửa chu kỳ dương: Diode thông => Vout = - (Vdc - Vd)

+ Tại nửa chu kỳ âm: Diode cấm => Vout = - (2Vin + Vdc – Vd) ( tụ được nạp V = - (Vin +Vdc

- Vd))

4.2Bộ hạn chế tín hiệu

• Hạn chế phần dương của tín hiệu

- Nối J1, không nối J2 để tạo sơ đồ hạn chế phần dương của tín hiệu.

Kết quả mô phỏng:1.Vc = 0.25V

2.Vc = 1V

3.Vc = 2V

4.Vc = 4V

Sơ đồ nguyên lý:

Nguyên tắc hoạt động của mạch hạn chế phần dương:

- Tại phần chu kỳ dương: Diode dẫn => Lúc Vin < Vdc + Vd => Vout = Vin, lúc Vin > Vdc +

Vd

=> Vout = Vdc + Vd

- Tại phần chu kỳ âm: Diode cấm => Vout = Vin

• Hạn chế phần âm của tín hiệu

-Nối J2, không nối J1 để tạo sơ đồ hạn chế phần âm tín hiệu

1.Vc = -0.25V

2.Vc = -1V

3.Vc = -2V

4.Vc = -4V

-Nguyên tắc hoạt động của mạch hạn chế phần âm:

- Trong nửa chu kỳ dương của tín hiệu: Diode cấm => Vout = Vin

- Trong nửa chu kỳ âm của tín hiệu: Diode dẫn => Lúc Vin < Vdc+Vd => Vout = Vin, lúc Vin > Vdc => Vout = -(Vdc+Vd)

Kết