Thực hành điện tử tương tự tuần 4

Báo cáo thực tập điện tử tương tự tuần 4
TRANSISTOR TRƯỜNG FET - KHÓA CHUYỂN MẠCH DÙNG FET

Họ và tên: Cấn Quang Trường
MSV: 19021527

1.Sơ đồ khuếch đại dùng JFET mắc theo kiểu cực nguồn chung CS (A4-1)

1.1. Khảo sát khuếch đại 1 chiều (DC):
-Nối J3, không nối J1, J2 – để nối cực gate T1 qua trở R3 và P1 xuống đất
(khơng cấp thế ni cho gate của JFET).
-Dịng và thế trên transistor trường: ID = 2.32mA, VDS = 0.17V, VGS = 0V. Chỉnh
P2 để ID ~ 1mA
-Điểm khác biệt giữa transistor trường và transistor lưỡng cực: Giống như
transistor lưỡng cực, transistor trường FET là một linh kiện bán dẫn có khả
năng khuếch đại tín hiệu. Về định tính, chúng hoạt động giống như các
transistor lưỡng cực nhưng có trở kháng vào cao hơn nhiều và có độ hỗ dẫn
cũng như hệ số khuếch đại thế thấp hơn.
- Ngắt J3, nối J1, J2 để phân cực thế cho cực gate của JFET.
- Cố định P1 để UV = 0V, vặn P2.
- Sử dụng đồng hồ vạn năng (Digital Multimeter) để đo thế điều khiển Uv (đo
tại cực gate của JFET) từ biến trở P1, qua trở R3.


- Ghi giá trị dòng ID và thế VDS trên transistor trường tại mỗi giá trị P2
được điều chỉnh vào bảng A4-B2
Bảng A4-B2
UV(V)
ID(mA)
VDS(V)

0
1.18
0.08

0
3.02
0.22

0
5.04
0.4

0
10
2.98

0
10
5.98

0
10
7.99

-Biểu diễn trên đồ thị các giá trị đo được giữa dòng ID (trục y) và thế VDS (trục
x):

-Nhận xét: Trong khoảng 0.08<=VSD<=0.4 JFET hoạt động ở vùng Ohmic nên
dòng ID tăng nhanh, trong khoảng 2.98<=VDS<=7.99 JFET hoạt động ở vùng
Active nên ID tăng chậm, hầu như không đổi.

1.2.

Khảo sát khuếch đại xoay chiều (AC):

Bảng A4-B3
Vin
Vout
A

10mV
100mV 200mV 300mV 400mV 500mV
45mV
440mV 880V
1.33V
1.76V
2.25V
4.5
4.4
4.4
4.4
4.4
4.5

-Giữ biên độ Vin = 100mV. Vẽ dạng tín hiệu ra:


-Đổi chế độ sóng sin. Giữ nguyên biên độ lối vào, thay đổi tần số theo bảng và
ghi kết quả tương ứng.
Bảng A4-B4

F
Vout
A

1k
10k
100k
500k
700k
1M
440mV 437mV 437mV 400mV 387mV 387mV
4.4
4.37
4.37
4
3.87
3.87

-Biểu diễn kết quả phụ thuộc hệ số khuyếch đại vào tần số.

-Nhận xét: Ở tần số cao do ảnh hưởng của tụ ký sinh, hệ số khuyếch đại càng
giảm đi và trở kháng lối vào lớn của JFET cũng làm giảm hệ số khuyếch đại.


2.Sơ đồ khóa nối tiếp dùng JFET (A4-2)

2.1. Khảo sát hoạt động với tín hiệu 1 chiều (DC)
Bảng A4-B5
Vin

0.5V

1V

2V

3V

4V

5V

Vout(V->-12V)

0.18V

0.22V

0.22V

0.22V

0.22V

0.22V

Vout(J1 nối)

0.2V

0.4V

0.8V

1.19V

1.59V

1.99V

-Giải thích: Khi V nối -12V, D2 sẽ thơng và VG = -0.66V làm cổng G phân cực
ngược nhưng tuy nhiên vẫn có dịng rất nhỏ đi qua nên giá trị thế Vout sẽ
khơng bằng 0 và có kết quả như bảng trên. Khi thực hiện nối J1, lúc này VG =
VS => VGS = 0 làm khố đóng và thế ra sẽ được tính theo cơng thức
2.2 Khảo sát hoạt động với tín hiệu xoay chiều (AC)


-Tín hiệu ra màu xanh, tín hiệu vào màu vàng, tín hiệu điều khiển màu đỏ (chốt
V nối nguồn -12V)

-Nhận xét: Tín hiệu lối ra biến đổi theo tín hiệu lối vào và xung điều khiển, khi
xung điều khiển ở mức cao tín hiệu ra được tính theo cơng thức ở phần 2.1,


khi xung điều khiển ở mức thấp, tín hiệu ra duy trì ở ngưỡng nhất định, cụ thể
khi Vin > 0 thì ngưỡng đó là 200mV, khi Vin < 0 thì ngưỡng đó là -1.1V.
-Nối chốt J1, bỏ nguồn -12V, quan sát tín hiệu ra màu xanh.

3.Sơ đồ khóa song song dùng JFET

- Đặt nguồn 0...+15V của thiết bị chính ở +4V và nối tới lối vào IN của sơ đồ
hình A6- 3.
- Đặt máy phát tín hiệu của thiết bị chính ở chế độ: phát dạng sóng vng góc,
tần số 1kHz, biên độ ra 5V..
- Nối lối ra của máy phát tín hiệu của thiết bị chính với lối vào điều khiển (CTRL)
của mạch A4-3.
- Đặt thang đo thế lối vào của dao động ký kênh 1 ở 5V/cm và kênh 2 ở 5V/cm,
thời gian quét của dao động ký ở 1ms/cm. Chỉnh cho cả 2 tia nằm giữa khoảng
phần trên và phần dưới của màn máy hiện sóng.
- Nối kênh 1 dao động ký với lối vào IN/A. Nối kênh 2 dao động ký vào lối ra
OUT/ C.
- Vẽ dạng tín hiệu theo tín hiệu điều khiển ở lối vào điều khiển (CTRL).
- Thay đổi thế vào IN trong khoảng từ 0...+ 5V , đo biên độ tín hiệu ra tương
ứng. Ghi các kết quả vào bảng A4-B6.
-Tín hiệu lối vào IN/A (vàng), OUT(xanh), CTRL(đỏ)


Bảng A4-B6
Vin

0.5V

1V

2V

3V

4V

5V

Vout

4.58mV

9.07mV

18.1mV

27.1mV

36.1mV

45.1mV

-Cấp nguồn xoay chiều ~9V từ nguồn AC SOURCE của thiết bị chính cho lối vào
IN/A sơ đồ A4-3. Chốt ~0V nối đất.
-Quan sát và vẽ dạng xung ra theo xung điều khiển (CTRL) và tín hiệu vào. Lối
vào(vàng), CTRL(xanh), OUT(đỏ)

-Nhận xét: Với sơ đồ khoá song song, khi tín hiệu điều khiển ở mức cao, khố
sẽ đóng, Vout = 0, khi tín hiệu điều khiển ở mức thấp thì khố sẽ mở, Vout =
Vin.
4. Các sơ đồ khuếch đại trên MOSFET
4.1. Sơ đồ source chung CS (A4-4)


-Giá trị dòng và thế ban đầu qua T1.

- Thay đổi biên độ tín hiệu vào từ 20mV đến 500mV. Đo biên độ tín hiệu ra
tương ứng. Ghi các kết quả vào bảng A4-B7.
- Tính hệ số khuếch đại thế A = Vout/Vin. Ghi các kết quả vào bảng A4-B7. Vẽ
dạng tín hiệu vào và ra


Bảng A4-B7
Vin

10mV

100mV

200mV

300mV

400mV

500mV

Vout

100uV

700uV

1.5mA

2.2mV

2.9mV

3.25mV

A

0.01

7.00e-03

6.00e-03

7.33e-03

7.25e-03

6.5e-03

-Vẽ dạng tín hiệu vào và ra tại Vin = 500mV

-Nhận xét: Sơ đồ CS giống với sơ đồ CE của transistor trường, tuy nhiên
MOSFET có hệ số khuyếch đại nhỏ hơn.
-Đặt Vin = 1V, thay đổi f ta có bảng:
Bảng A4-B8
f

100 10k

Vout
A

7mV
7.00E-03

7mV
7.00E-03

100k

500k

700k

1M

7mV

6.76mV

6.5mV

6mV

7.00E-03

6.76E-03

6.50E-03

6.00E-03

-Biểu diễn đồ thị kết quả sự phụ thuộc hệ số khuyếch đại vào tần số:


-Nhận xét: Tần số càng cao thì hệ số khuyếch đại càng giảm do tác động của tụ
ký sinh trong MOSFET so với JFET thì MOSFET có vùng hoạt động tần số rộng
hơn
4.2. Sơ đồ Drain chung CD (A4-5)
-Giá trị dòng và thế ban đầu:


Bảng A4-B9
Vin
Vout
A

10mV
100mV 200mV 300mV 400mV 500mV
9.76mV 100mV 195mV 295mV 390mV 490mV
0.976
1
0.975
0.98
0.975
0.98

-Vẽ tín hiệu vào(vàng) và ra (xanh)

-Nhận xét: Sơ đồ CD tương tự như sơ đồ CC của transistor trường có hệ số
khuyếch đại A ~ 1 nên được dùng làm mạch đệm trong bộ khuyếch đại nối
tầng.
4.3. Sơ đồ Gate chung CG (A4-6)


-Ghi giá trị dòng ban đầu qua T3

-Thay đổi biên độ tín hiệu vào từ 100mV đến 5V. Đo biên độ tín hiệu ra tương
ứng. Tính hệ số khuếch đại thế A = Vout/Vin . Ghi các kết quả vào bảng A4-B10
Bảng A4-B10
Vin
Vout
A

0.1V
1V
2V
3V
4V
5V
0.135V
1.35V
2.3V
3.35V
4.3V
5.25V
1.35
1.35
1.15

1.12
1.075
1.05

-Vẽ dạng tín hiệu vào (vàng), tín hiệu ra (xanh)


-Nhận xét: Sơ đồ CG chung tương tự như sơ đồ CB chung của transistor trường
được sử dụng với mục đích khuyếch đại thế và khơng khuyếch đại dịng.

--Kết thúc---