Báo cáo thí nghiệm mạch điện tử bài 2 kiểm chứng mạch khuếch đại ghép vi sai dùng bjt

Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh
Trường đại học Bách Khoa

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MẠCH ĐIỆN TỬ
Bài 2: KIỂM CHỨNG MẠCH KHUẾCH ĐẠI GHÉP VI SAI DÙNG BJT
Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Quốc Tuấn
Nhóm thí nghiệm: Nhóm B – L30
Danh sách thành viên :
STT
1
2
3

Họ và tên
Huỳnh Huy Hoàng
Nguyễn Nam Phú
Nguyễn Thanh Tín

MSSV
1913421
2011830
1910611


Bài 2: KIỂM CHỨNG MẠCH KHUẾCH
ĐẠI GHÉP VI SAI DÙNG BJT
1. Mục tiêu thí nghiệm
Kiểm chứng được mạch khuếch đại vi sai dùng BJT:
Biết cách lắp mạch ghép BJT tạo thành mạch khuếch đại vi sai từ module
thí nghiệm, hiểu rõ nguyên lý hoạt động của mạch khuếch đại vi sai dùng BJT
với điện trở RE ở cực phát và nguồn dịng ở cực phát

Đảm bảo mạch có nguồn DC duy trì hoạt động, dùng máy đo đa năng đo
được phân cực DC của mạch và cách li thành phần DC với ngõ ra bằng cách
ghép nối tụ điện.
Biết cách sử dụng máy phát sóng để tạo sóng ngõ vào phù hợp: điều
chỉnh biên độ phù hợp, tần số dãy giữa để quan sát ngõ ra không méo dạng, biết
cách tạo hai tín hiệu v1, v2 cùng pha, ngược pha từ những luật mạch cơ bản áp
dụng trên module thí nghiệm theo yêu cầu của bài thí nghiệm.
Sử dụng hiệu quả dao động ký để quan sát sóng ngõ vào, ngõ ra, đọc
được các giá trị đỉnh đỉnh trên dao động ký để phục vụ cho việc tính tốn độ lợi
áp.
Đo đạc, kiểm chứng độ lợi áp cách chung AC khi hai sóng ngõ vào chân B
cùng pha, độ lợi áp vi sai Ad khi hai sóng ngõ vào chân B ngược pha của cả hai
mạch, so sánh với lý thuyết, rút ra nhận xét, đánh giá và giải thích về sự khác
nhau giữa các kết quả.
Từ kết quả đo được độ lợi áp cách chung, độ lợi áp vi sai, tính được tỷ lệ
triệt tín hiệu đồng pha CMRR.
2.

Các giả thuyết cần kiểm chứng
2.1. Mạch khuếch đại vi sai với RE ở cực phát:

●

Nguyên lý hoạt động: Mạch gồm 2 BJT giống nhau về mọi thông số,

ghép chung chân C, chân E, tín hiệu đầu vào đưa vào chân B, điện trở RE hồi
tiếp âm giúp mạch luôn hoạt động ở chế độ tích cực, tín hiệu ngõ ra lấy ở
chân C là khuếch đại hiệu giữa 2 tín hiệu đầu vào ( tín hiệu bé).

Hình 2.1: Mạch khuếch đại vi sai với RE ở cực phát
● Sơ đồ tương đương:

● Các thông số quan trọng:
ICQ =

=β

.(12−)

+ 2( + 1)

AC=

− ( // )

A=
+ +2( +1)

( // )


2( +

)


2.2.

Mạch khuếch đại vi sai với nguồn dòng ở cực phát:

● Nguyên lý hoạt động: Mạch gồm 2 BJT giống nhau về mọi thông số,
ghép chung chân C, chân E, tín hiệu đầu vào đưa vào chân B, nguồn dịng ở
chân E cung cấp dịng cho mạch ln hoạt động ở chế độ tích cực, tín hiệu
ngõ ra lấy ở chân C là khuếch đại hiệu giữa 2 tín hiệu đầu vào ( tín hiệu bé).

Hình 2.3: Mạch khuếch đại vi sai với nguồn dòng ở cực phát
● Sơ đồ tương đương:

● Các thông số quan trọng:


3.
Lựa chọn dữ kiện đầu vào và phương pháp đo đạc các đại lượng 3.1.
Mạch khuếch đại vi sai dùng BJT với điện trở R E ở cực phát
a)
Dữ kiện DC và đo phân cực DC:

Nguồn DC: 12V và -12V
chung bằng 5.6kΩ nối tiếp với

=
1

BJT Q1,Q2 là 2SD468:

= 5.6

=

2

= 1.2

1

2

,

,

nguồn -12V là điện trở hồi tiếp âm, đảm bảo
cả hai BJT như nhau về các thông số, thực hiện được mạch khuếch đại vi sai và
mạch luôn hoạt động ở chế độ tích cực.
Đo phân cực DC: ngắn mạch thành phần DC đo
,
bằng máy đo đa
,
bằng máy đo đa năng ( đo song song). thuyết
,
tầm mA, đo
năng (đo nối tiếp), thang đo 100mA do tính tốn lý

b) Dữ kiện để đo AC, Ad
Đo

:

Cho sóng ngõ vào là tín hiệu bé, đảm bảo ngõ ra khơng bị méo dạng, có
giá trị khác nhau chênh lệch để được ngõ ra khác nhau, các giá trị
được chọn: 1.32V, 4.0V, 6.2V ( đều có ngõ ra không méo dạng).
qua

vào

1

đỉnh đỉnh
1

=

Chỉnh t ần số dãy gi ữa để ,

ngược pha, t ần số chọn tha ng đo 10kHz ,

1

quan sát thấy

,

ngược pha.

chân B của 2 BJT

Cho tín hiệu

1

2

(cùng biên độ, cùng pha)


Tín hiệu ngõ ra

lấy ra ở chân C của BJT Q2, mắc tụ ghép có giá trị

100 để ở tần số dãy giữa, tụ xem như ngắn mạch, mắc với tải 12kΩ, quan sát

da o động ký trị đỉnh- đỉnh và ghi l ại kết quả.

trên

Tính được: AC

=

1+ 2

2

=1


Đo
Cho sóng

ngõ vào là tín hiệu bé, đảm bảo ngõ ra khơng bị méo dạng, có

:

giá trị khác nhau chênh lệch để được ngõ ra khác nhau, các giá trị

1

đỉnh đỉnh

được chọn: 52mV, 26mV, 14mV ( đều có ngõ ra khơng méo dạng).
vào chân B

1

tín hiệu

Chỉnh t ần số dãy gi ữa để ,

1

sát thấy

,

1

2

(cùng biên độ, ngược pha) qua

ngược pha, t ần số chọn tha ng đo 10k, quan

,

ngược pha. Cho
của 2 BJT : hai đầu của máy phát sóng nối với 2 nhánh của 2 điện
trở bằng nhau, nổi tiếp nhau, điểm nối giữa 2 điện trở nối đất, 2 đầu còn lại nổi
với , giá trị của hai điện trở rất nhỏ so với , chọn giá trị hai điện trở là 33Ω

<< 1.2kΩ.
trên

Tín hiệu ngõ ra lấy ra ở chân C của BJT Q2, mắc tụ ghép có giá trị

100 để ở tần số dãy giữa,

tụ xem như ngắn mạch, mắc với tải 12kΩ, quan sát

dao động ký trị đỉnh- đỉnh và ghi lại kết quả.
=

−

1

2

3.2. Mạch khuếch đại vi sai ùng BJT với nguồn dòng ở cực phát

a) Dữ kiện DC và đo phân cực DC:
Nguồn DC: 12V và -12V
nối chung của cả 2 BJT nối
BJT Q1,Q2 là 2SD468:

1

=

2

= 5.6

1=

2

= 1.2

,

, chân E

tiếp với nguồn dòng dùng BJT Q3, xem như nguồn
dòng lý tưởng, hai BJT như nhau về các thông số, thực hiện được mạch khuếch
đại vi sai và mạch luôn hoạt động ở chế độ tích cực.

Đo phân cực DC: ngắn mạch thành phần DC đo
thuyết

, , bằng máy đo đa
tầm mA, đo


năng (đo nối tiếp), thang đo 100mA do tính tốn lý


,

bằng máy đo đa năng ( đo song song).


b) Dữ kiện để đo Ac, Ad
Đo

:

Cho sóng ngõ vào là tín hiệu bé, đảm bảo ngõ ra khơng bị méo dạng, có
giá trị khác nhau chênh lệch để được ngõ ra khác nhau, các giá trị
đỉnh đỉnh
được chọn: 1.080V, 0.8V, 0.4V ( đều có ngõ ra khơng méo dạng).

1

Chỉnh tần số dãy cao để quan sát được tín hiệu vào và ra, thang tần số ở
1

100kHz.

2

Cho tín hiệu

trên

(cùng biên độ, cùng pha) qua

vào chân B của 2

mắc tụ ghép có giá trị

lấy ra ở chân C của BJT Q2,

=

BJT. Tín hiệu ngõ ra

dã y giữa, tụ xe m như ngắn mạch, mắc với tải 12k, quan sát

100 để ở tần số
dao động ký trị đỉnh- đỉnh và ghi lại kết quả.
Tính được: AC

=

Đo :

1+ 2

2

=

1

Cho sóng ngõ vào là tín hiệu bé, đảm bảo ngõ ra khơng bị méo dạng, có
giá trị khác nhau chênh lệch để được ngõ ra khác nhau, các giá trị

đỉnh đỉnh

được chọn: 54mV, 42mV, 19mV ( đều có ngõ ra khơng méo dạng). 1
Chỉnh tần số dãy cao để quan sát được tín hiệu vào và ra, thang tần số ở
1

100kHz.
Cho tín hiệu
BJT: hai đầu của

2

(cùng biên độ, ngược pha) qua

vào chân B của 2
máy phát sóng nối với 2 nhánh của 2 điện trở bằng nhau, nổi

,

tiếp nhau, điểm nối giữa 2 điện trở nối đất, 2 đầu còn lại nổi với , giá trị của

hai điện trở rất nhỏ so với , chọn giá trị hai điện trở là 33Ω << 1.2kΩ.

trên

Tín hiệu ngõ ra

lấy ra ở chân C của BJT Q2, mắc tụ ghép có giá trị

100 để ở tần số dãy giữa, tụ xem như ngắn mạch, mắc với tải 12kΩ, quan sát
dao động ký trị đỉnh- đỉnh và ghi lại kết quả.


4. Các kết quả thí nghiệm:
4.1. Mạch khuếch địa vi sai BJT với điện trở RE ở cực phát:
a. Phân cực DC:
Kết quả đo phân cực DC của Q1, Q2:
1.047 (mA)

0.004 (mA)

6.885

(V)
261.75
b. Độ lợi cách chung:

0.572 (V)

Bảng 4.1: Kết quả đo độ lợi cách chung mạch khuếch đại vi sai với R E ở cực
phát

Vi-pp

Vo-pp

AC

1,32 (V)

0,432 (V)

-0,3273

4 (V)

1,36 (V)

-0,34

6,2 (V)

2,06 (V)

-0,3323


Kết quả đo Ac1

Kết quả đo Ac2

Kết quả đo Ac3

Với

v

Áp dụng cơng thức trên ta tính được: AC 1=
Tương tự ta tính được:

v1 =

−0,432
1,32 =−0,3273

AC2 = - 0,34
A +A +A
C1

AC =

¿

o

C2

AC3 = - 0,3323
C3

=

3

−0,3273−0,34−0,3323
3

=−0,3332

|−0,3332−(−0,3273)|+|−0,3332−(−0,34)|+|−0,3332−(−0,3323)|

= 0,0045

3

Vậy AC = -0,3332 ± 0,0045
c. Độ lợi vi sai:
Bảng 4.2: Kết quả đo độ lợi áp vi sai mạch khuếch đại vi sai với RE ở cực phát


Vi-pp

Vo-pp

Ad

52 mV

2,8 V

26,9231

26 mV

1V

19,2308

14 mV

0,412 V

14,7143

Kết quả đo Ad1


Kết quả đo Ad2

Kết quả đo Ad3

Với


Áp dụng cơng thức trên ta tính được:

= 26,9231

Tương tự ta tính được:
A +A
d1

Ad =

¿

Ad2 = 19,2308
Ad3 = 14,7143
+ Ad 3

d2

3

=

26,9231+19,2308+14,7143
3

=20,2894

|20,2894−26,9231|+|20,2894−19,2308|+|20,2894−14,7143| = 4,4225

3

Vậy Ad = 20,2894 ± 4,4225
4.2. Mạch khuếch địa vi sai BJT với nguồn dòng ở cực phát:
a. Phân cực DC:
0.998 (mA)

0.0032 (mA)

311.875

7.15 (V)

0.5659 (V)

b. Độ lợi cách chung:
Bảng 4.3: Kết quả đo độ lợi cách chung mạch khuếch đại vi sai với nguồn
dòng ở cực phát
Vi-pp

Vo-pp

AC

1,08 (V)

11,4 (mV)

- 0,0106

0,8 (V)

13,2 (mV)

- 0,0165

0,4 (V)

10,0 (mV)

- 0,0250


Kết quả đo Ac1