(Tiểu luận) lab report on analog electronics design – elt3102 24 tuần 2 transistor lưỡng cực bjt và các mạch khuếch đại

VIET NAM NATIONAL UNIVERSITY
UNIVERSITY OF ENGINEERING AND TECHNOLOGY
********

LAB REPORT ON
ANALOG ELECTRONICS DESIGN – ELT3102 24
Student Name: Nguyen The Anh
Student ID: 19021404
Mentors: Pham Dinh Tuan
Chu Thi Phuong Dung

Tuần 2: TRANSISTOR LƯỠNG CỰC BJT
VÀ CÁC MẠCH KHUẾCH ĐẠI.

I.Khảo sát đặc tuyến I-V của transistor loại NPN và PNP:
-Sử dụng sơ đồ mạch A2-1:

h


1.1. Kiểm tra sơ bộ transitor bằng Digital Multimeter
1.2. Đo đặc tuyến lối ra iC= f(vCE) với các iB = const của transistor NPN Bảng số liệu sau khi chạy mơ phỏng:
Dịng
iB(chỉnh P1)
10uA

20uA

30uA

40uA

Chỉnh P2
Vce

5.44 4.69

4

3.09 2.37 1.55 0.2

Ic

1.34 1.33 1.3

1.31 1.3

Vce

4.77 4.54 4.3

4.09 0.84 0.15 0.14 0.12 0.12 0.12

Ic

2.43 2.42 2.4

2.41 2.34 1.83 1.49 1.31 1.19 1.11

Vce

3.88 3.22 2.26 1.62 0.23 0.21 0.18 0.15 0.14 0.13

Ic

3.56 3.54 3.50 3.48 3.38 3.29 3.05 2.59 2.43 2.09

Vce

3.61 3.17 2.7

2.31 0.28 0.16 0.14 0.11 0.09 0.09

Ic

4.72 4.7

4.66 4.54 3.61 2.71 1.89 1.37 1.16

4.7

-Từ bảng số liệu, ta có sơ đồ họ đặc tuyến I-V:

h

0.18 0.17 0.16

1.29 1.24 1.18 1.16 1.1


�� =����2−����1

3.88����−2.43����
����2−����1=
30µ��−20µ��= 145

1.3. Đo đặc tuyến lối ra iC = f(vCE) với các iB = const của transistor
PNP Bảng A2-B2
Kiểu

Dòng ib
(chỉnh P1)

PNP

10uA

20uA

30uA

chỉnh P2
VCE

5.23

4.54

4.2

3

2.2
5

1.58

0.17 0.16 0.14

IC

1.33

1.32

1.3

1.28

1.2
6

1.24

1.16 1.14 1.1

VCE

4.83

4.01

2.3
6

0.23

0.1
7

0.15

0.14 0.13 0.12

IC

2.06

2.06

2.0
6

2.04

1.6
7

1.56

1.45 1.21 1.11

VCE

3.84

2.63

0.2
5

0.18

0.1
6

0.14

0.13 0.12 0.11

IC

3.04

3.04

3.0
3

2.83

2.5

9

2.13

1.83

h

1.7

1.24


40uA

VCE

4.69

3.14

0.8

0.22

0.1
5

0.14

0.12

0.1

0.09

IC

3.89

3.89

3.8
9

3.82

3.1
3

2.65

2.25

1.4

1.3

-Ta có sơ đồ họ đặc tuyến I-V:

�� =����2−����1
3.04����−2.06����
����2−����1=
30µ��−20µ��= 98

II. Khảo sát bộ khuếch đại kiểu Emitter chung CE:
-Sử dụng sơ đồ mạch A2-2:

h


2.1,Đo hệ số khuếch đại:
- Đặt máy phát tín hiệu ở chế độ: phát dạng sin, tần số 1kHz, biên độ sóng ra
50mV (quan sát kiểm tra trước trên máy hiện sóng).
- Nối các chốt theo bảng A2-B3. Nối J3 và khơng nối J7. Ứng với mỗi cấu hình
nối,vẽ dạng tín hiệu và đo biên độ, mặt tăng của xung ra. Chú ý, J = 1 biểu thị có
nối, J = 0 là không nối. Ghi kết quả đo biên độ thế VOUT vào bảng:
Kiểu

Trạng
thái

J1

J2

J4

J5

J6

J8

J9

Biên độ
VOUT

A

1

K = K1

1

0

0

1

0

0

0

240mV

2.4

2

K = K2

0

1

0

1

0

0

0

230mV

4.6

3

K = K3

0

1

0

0

1

0

0

65mV

1.3

4

K = K4

0

1

0

0

1

1

0

575mV

11.5

5

Có tải ra

0

1

0

0

1

1

1

500mV

10

-Hình ảnh mơ phỏng các dạng sóng lối ra đối với các trường hợp nối
khóa : +)K1:

h


+)K2

+)K3:

h


+)K4:

+) Có trở ra:

h


-Nhận xét: Dạng sóng trên hai kênh của máy hiện sóng ngược pha nhau. Nguyên
nhân là do hệ số khuyếch đại của mạch âm, tính theo cơng thức:

-Thử với trạng thái K1 tăng dần biên độ Vin, tại Vin=2V biên độ Vout bắt đầu
bị méo.
-Nguyên nhân méo dạng là do đây là hiện tượng quá biên, lối ra bị bão hồ bởi
nguồn ni khi lối vào q lớn. Thế Vout vượt qua mức ngưỡng L+ và L- như hình
bên dưới. Vùng méo dạng gọi là vùng bão hoà trong chế độ hoạt động của
transistor.

-Chọn điểm làm việc Q nằm ở giữa vùng Acitve để biên độ sóng đầu ra đạt cực
đại.

h


2.2. Đo đáp ứng tần số của bộ khuếch đại
Bảng A2-B4
f
Vin

100Hz
50mV

1KHz

100KHz

1MHz

2MHz

5MHz

7MHz

10MHz

50mV

50mV

50mV

50mV

50mV

50mV

50mV

75mV

61.25mV

Vout 118.75mV 118.75mV 118.75mV 113.75mV 106.25mV 91.25mV
A

4.75

4.75

4.75

4.55

4.25

3.65

3

-Sự phụ thuộc của A vào f (f càng tăng A càng giảm)

-

h

2.45


Nguyên nhân suy giảm ở các tần số thấp và cao là do các tụ ký sinh bên trong lớp
tiếp giáp p-n và các tụ ghép tầng trong mạch khuyếch đại.
2.3. Khảo sát các mạch phản hồi âm cho tầng khuếch đại emitter
chung. 2.3.1. Xác định hệ số khuếch đại:
Bảng A2-B5
Kiểu

Trạng thái

J1

J2

J4

J7

Vin

Vout

A

1

Khơng có phản hồi âm

1

0

0

1

50mV

5.6V

112

2

Có phản hồi âm 1

1

0

0

0

50mV

250mV

5

3

Có phản hồi âm 2

0

1

1

1

50mV

3.8V

76

4

Có phản hồi âm 1+2

0

1

1

0

50mV

200mV

4

2.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của các kiểu phản hồi âm lên đặc trưng tần số:
Bảng A2-B6
f

100Hz

1KHz

100KHz

1MHz

2MHz

7MHz

Vin khi nối
J1,J5,J7

50mV

50mV

50mV

50mV

50mV

50mV

50mV

Vout khi nối
J1,J5,J7

10V

10V

10V

9.75V

8.35V

1.6V

800mV

A

200

200

200

195

167

32

16

Vin khi nối
J2,J4,J5

50mV

50mV

50mV

50mV

Vout khi nối
J2,J4,J5

210mV 210mV

210mV

200mV

A

4.2

4.2

4.2

10MHz 20MHz

4

-Các mục bỏ trống không thể đo do máy yếu không thể tải được ở tần số cao.
-Mục này cũng không thể thực hiện tiếp do điều kiện máy tính khơng hoạt động
ở tần số cao.
2.3.3. Khảo sát ảnh hưởng phản hồi âm lên tổng trở vào:

h


Bảng A2-B7
Trạng thái

J1

J2

J4

J5

J7

J8

Vm(0)

Vm(1)

Rin

Khơng có phản hồi âm

1

0

0

1

1

0

200mV

200mV

oo

Có phản hồi âm 1+2

0

1

1

1

0

0

200mV

200mV

oo

-Do phần mềm mô phỏng Proteus dùng các nguồn lý tưởng có trở Rin = vơ cùng
cho nên ta khơng thể tính được cụ thể.
-Tác động của phản hồi âm lên mạch CE chung: Tuy làm hệ số khuếch đại của
mạch giảm đi (1 + β) lần nhưng các mạch phản hồi âm này đem lại các tính chất
quý báu khác cho bộ khuếch đại, đó là:
+Làm tăng tính ổn định của bộ khuếch đại.
+ Làm tăng dải truyền qua bộ khuếch đại lên (1 + β) lần.
+ Làm tăng trở vào của bộ khuếch đại lên (1 + β) lần.
+ Làm giảm trở ra của bộ khuếch đại xuống (1 + β) lần.
III. Khảo sát bộ khuếch đại kiểu Collector chung CC (bộ lặp lại emitter):
-Sử dụng sơ đồ mạch A2-3:

-Nối chốt J2 và thay đổi giá trị điện trở P1, do đó làm thay đổi dịng base transistor

h


T1 theo các
lần đo. Ta được bảng số liệu sau:
Dòng iB /T1 (chỉnh P1)

Dòng iE /T1

1

IB1 = 0.2 mA

IE1 = 34 mA

2

IB2 = 0.3 mA

IE2 = 45.5 mA

-Hệ số khuếch đại dòng DC:
��1(��) =����2−����1
45.5−34
����2−����1=
0.3−0.2= 115

-Lặp lại thực nghiệm với các chốt J1,J3. Ta có kết quả bảng số liệu sau
+)Nối J1:
Dòng iB /T1 (chỉnh P1)

Dòng iE /T1

1

IB1 = 0.02 mA

IE1 = 5.23 mA

2

IB2 = 0.03 mA

IE2 = 6.09 mA

��2(��) =����2−����1
6.09−5.23
����2−����1=
0.03−0.02= 86

+)Nối J3:

Dòng iB /T1 (chỉnh P1)

Dòng iE /T1

1

IB1 = 0.2 mA

IE1 = 34.6 mA

2

IB2 = 0.3 mA

IE2 = 47 mA

��3(��) =����2−����1
47−34.6
����2−����1=
0.3−0.2= 124

-Nhận xét: Hệ số khuếch đại dòng DC A3(I) > A1(I) > A2(I).
Do đó, ta có thể thấy nếu giá trị trở R tại chân E của transistor càng nhỏ thì hệ số khuếch đại

h


dòng DC sẽ càng lớn.

IV. Khảo sát bộ khuếch đại kiểu Base chung CB:
-Sử dụng sơ đồ mạch A2-4:

- Đo hệ số truyền dòng α: Chỉnh biến trở P1 để dòng emitter iE ứng với các giá
trị cho trong bảng A2-B9. Ghi giá trị dòng collector iC vào bảng.
Dòng IE/T1(chỉnh P1)

Dòng IC/T1

1

IE1 = 0.1 mA

IC1 = 0.06 mA

2

IE2 = 0.15 mA

IC2 = 0.12 mA

- hệ số truyền dòng:

�� =����2−IC1

0.12−0.06
����2−����1=
0.15−0.1=

1.2

Hệ số khuếch đại thế khi khơng có trở tải
Hệ số khuếch đại thế khi có trở tải
So sánh sự mất mát biên độ sóng khi nối trở tải cho 3 bộ khuếch đại emitter
chung CE, collector chung CC và base chung CB. Kết luận sơ bộ về khả năng
ứng dụng của mỗi loại.

h


Ở cả 3 trường hợp nối trở tải đều làm giảm hệ số khuếch đại trong đó CE là giảm
lớn nhất do hệ số khuếch đại cao. Về khả năng ứng dụng CE thường được dùng với
mục đích khuếch đại do hệ số khuếch đại cao và Zin cao. CC được dùng làm bộ đệm
còn CB được dùng chung với mạch nối tầng để loại bỏ hiệu ứng Miller và tăng
băng thông.

h