Báo cáo thực tập điện tử tương tự - tuần 3

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

********

Practice report 3

THỰC NGHIỆM 3 CÁC BỘ KHUẾCH ĐẠI NHIỀU TẦNG DÙNG BJT

1 Khảo sát bộ khuếch đại nối tầng ghép RC

1.1 Đo hệ số khuếch đại 1 tầng transistor T1

Tính hệ số khuếch đại A1 = = Vout T 1 VinT 1 =292.55

1.2 Đo hệ số khuếch đại 1 tầng transistor T2:

Tính hệ số khuếch đại A2 =Vout T 2 Vin T 1 =80.77

10 =8 lần

1.3 Tính hệ số khuếch đại ghép 2 tầng:

A (tính_toán) = A1 xA2 = 29.255x 8.77= 259 lần

1.4 Đo hệ số khuếch đại ghép 2 tầng thực tế:

- Nối A với B

- Tính hệ số khuếch đại: A (đo) = Vout T 2 Vin T 1 = 2V

10 mV=200 lần

- Tính hệ số khuếch đại mất mát khi nối tầng: ∆A [%] = [ A(tính _ toán) - A(đo)] X100 / A(tính _ toán):

∆A = (259−200)

259 .100=22.77 %

1.5 Ghép tầng qua bộ đệm là mạch lặp lại emitter lắp trên transistor T3

- Nối các chốt A với E và F với B để ghép hai tầng khuếch đại T1 và T2 qua tầng lặp lại emitter T3

- Tính A (đo 2) = VoutT2 / VinT1 (qua T1, T2, T3) = 2V / 10mV = 1.99V 10 mV=199 lần l

- Tính hệ số mất mát khi nối tầng: ∆A(T3)(%)=[A(tính_toán)- A(đo)]X100/A(tính_toán)

∆A(T3) = (259−200)

259 .100=23.1 %

 Giá trị hệ số mất mát hệ số khuếch đại trong hai trường hợp nối tầng bằng mạch RC

và bằng tầng lặp lại Emiiter là tương đương nhau Vì T3 hệ số khuếch đại xấp xỉ bằng 1 Bộ khuếch đại CC không cung cấp khả năng khuếch đại điện áp Nó là mạch đệm, tín hiệu đầu ra sát với tín hiệu đầu vào và cùng pha đầu vào

2 Khảo sát bộ khuếch đại vi sai

2.1 Bộ khuếch đại vi sai với điện trở lắp trên mạch emitter.

2.1.1 Phân tích 1 chiều DC:

- Với Proteus thì Vod = 0 vì các linh kiện hoàn toàn giống nhau

- Trường hợp Vod khác 0 thì nguyên nhân là do các linh kiện của bộ khuếch đại vi sai

không đối xứng nhau

- Chỉnh P1, P2=0:

Khuếch đại với trở thiên áp R4

VID=V1-V2 0 0.02 0.03 0.04 0.05 0.07 0.08 0.51 0.54 0.55 0.56 VOD 0 -1.77 -2.1 -2.5 -3.57 -4.18 -4.5 -5.01 -5.02 -5.03 -5.03

- Chỉnh P2, P1=0:

Khuyếch đại với trở thiên áp R4

- Đặc tuyến truyền đạt VOD = f(VID):

- Voffset vào = Voffset ra = 0V

- Khoảng hệ số Adm bão hòa : Khoảng -0.55V < V1,V2 < 0.56V

2.1.2 Xác định hệ số khuếch đại vi sai với tín hiệu nhỏ:

 A dm = V V OD

ID = 420−(−420)10 = 84

- Hai tín hiệu ngược pha nhau

2.1.3 Xác định hệ số triệt tín hiệu đồng pha:

Với tín hiệu vào có biên độ 2V(màu đỏ) ta có tín hiệu ra ở C1 và C2 như sau

- Tín hiệu ra đồng pha voc = V c1+V c 2

2 = 0.4 V +0.4 V2 = 0.4 V

- Tín hiệu vào đồng pha vic = V1+V2

2 = 2V +2 V2 = 2V

- Hệ số khuếch đại tín hiệu đồng pha Acm = V V oc

ic = 0.4 V 2 V = 0.2

- Tỷ số triệt tín hiệu đồng pha CMRR = A A dm

cm = 0.284 ≈ 420

2.2 Bộ khuếch đại vi sai với nguồn dòng lắp trên mạch emitter

Với nguồn vào biên độ 20V (màu đỏ) ta có tín hiệu ra ở C1 vs C2 như sau:

- Tín hiệu ra đồng pha voc = V c1+V c 2

2 = 6 V + 6 V2 = 6V

- Tín hiệu vào đồng pha vic = V1+V2

2 = 20V + 20V2 = 20V

- Hệ số khuếch đại tín hiệu đồng pha Acm = V V oc

ic = 68 = 0.75

* So sánh giá trị hệ số khuếch đại tín hiệu đồng pha Acm với trường hợp bộ khuếch đại dùng trở thiên áp để thấy rõ vai trò của nguồn dòng trong việc tăng tỷ số CMRR Giải

thích ?

Ta thấy Acm trường hợp nguồn dòng lắp trên mạch emitter nhỏ hơn nhiều so với trường hợp bộ khuếch đại dùng trở thiên áp Do đó , tỉ số CMRR sẽ lớn hơn và mạch khuếch đại tốt hơn

Nguyên nhân: Xuất phát từ công thức tính Adm và Acm , ta có:

Adm = -gmRc và Acm ≈−R C

2 R EE , ta thấy: phẩm chất của bộ khuếch đại vi sai được đánh giá qua tỷ số CMRR phụ thuộc vào giá trị trở thiên áp emitter REE càng cao càng tốt (Vì CMRR = A dm

A cm , nên Acm càng nhỏ càng tốt ⇒ REE càng lớn càng tốt ) Để đảm bảo có được điện trở động đủ cao mà vẫn duy trì được mức thiên áp một chiều thông thường, điện trở

REE thường được thay bằng một nguồn dòng điện có giá trị điện trở động cao Nguồn

này được lắp trên một transistor hoạt động ở vùng tích cực thuận, tại vùng đó điện trở

động của transistor có giá trị rất lớn

3 Khảo sát bộ khuếch đại thuật toán lắp trên các transistor rời rạc

3.1 Khảo sát chế độ một chiều DC

Bảng A3-B3:

Thực

nghiệm 11.4V 0.3mA 11.2V 0.38mA -0.75V 0.69mA 0.07V

- Nếu các kết quả thực nghiệm khác quá 25% so với các gíá trị khác thì thử tìm hiểu nguyên nhân và giải thích cách khắc phục

 Vì trong thực tế 2 transistor cùng loại vẫn sẽ có những sai khác về thông số

 Còn trong mô phỏng mọi điều khiện đều là lý tưởng

3.2 Khảo sát hệ số khuếch đại vi sai Aim các tầng trong bộ KĐTT

 Với lối vào biên độ 10mV ta có biên độ lối ra như sau:

 Hệ số khuếch đại A=Vout/Vin = 60mV/10mV=6

Dùng máy kênh 2 dao động ký đo dạng sóng tại lối ra C1,C2 của tầng vi sai lối vào bộ khuếch đại thuật toán Nhận xét ?

Ta cho biên độ lối vào 10mV(màu đỏ) ta có dạng sóng ra ở C1 và C2 như sau:

- Ta thấy dạng sóng C2 có biên độ lớn hơn nhiều sóng ở C1.

- Và hai dạng sóng ngược pha nhau

3.3 Khảo sát đáp ứng tần số của bộ khuếch đại thuật toán với 2 hệ số phản hồi âm khác nhau

Bảng A3-B4:

Tần

số(KHz

)

Điện trở phản hồi 5.1kΩ

Điện trở phản hồi 100kΩ

 Với trở phản hồi 5.1 kΩ

 Ta thấy với tần số từ 0Hz -> 10KHz biên độ Vout sẽ tăng tuyến tính đến giá trị cực đại Vout(max) = 3.9V

 Với tần số trong khoảng 1KHz->200KHz biên độ Vout sẽ giảm rất nhanh về Vout = 0.8V

 Với những tần số > 200KHz biên độ Vout sẽ ở mức bão hòa, giảm rất chậm về mức Vout = 0.16V

 Với trở phản hồi 100 kΩ:

 Ta thấy với tần số từ 0Hz -> 1KHz biên độ Vout sẽ tăng tuyến tính đến giá trị cực đại Vout(max) = 0.68V

 Với tần số trong khoảng 1KHz->200KHz biên độ Vout sẽ giảm rất nhanh về Vout

= 90mV

 Với những tần số > 200KHz biên độ Vout sẽ ở mức bão hòa, giảm rất chậm về mức Vout = 40mV