Báo cáo thí nghiệm điện tử tương tự-Bài 2 : Mạch Khuếch Đại Dùng potx

Bài 2 : Mạch Khuếch Đại Dùng Transistor Lưỡng Cực (BJT)

11
constICEC
B
)V(fI
=
=
BÀI 2 : MẠCH KHUẾCH ĐẠI DÙNG
TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BJT)


Điểm đánh giá CBGD nhận xét và ký tên
Chuẩn bị
Lý thuyết
Báo cáo
kết quả TN

Kiểm tra

Kết quả





PHẦN I : CÁC CÂU HỎI CHUẨN BỊ Ở NHÀ
Căn cứ vào kiến thức đã học ở các môn Điện Tử 1,ĐIện Tử 2,Phần Cơ Sở Lý Thuyết gợi ý
của Giáo Trình Hướng Dẫn Thí Nghiệm Điện Tử Tương Tự, và cũng nhằm mục đích hiểu kỹ
tiến trình thí nghiệm, kiểm chứng bằng thực nghiệm những kiến thức lý thuyết đã học, sinh
viên phải chuẩn b

ị trước ở nhà những kiến thức sau đây trước khi vào Phòng Thí Nghiệm
:

I.1. Cho mạch điện cùng các trị số như Hình 2-1. Ngắn mạch các mA kế. Giả thiết các
thông số của Transistor C1815 như sau : h
fe
= = 220, Vγ= 0,5V , bỏ qua điện trở ra 1/h
oe
.
Biến trở P1 được đặt tại điểm giữa.




I.1.1 Tính điểm làm việc tĩnh Q(I
CQ
, V
CEQ
) của mạch :







I.1.2 Xác định trạng thái hoạt động của BJT
:
Theo anh (chị), điểm làm việc tĩnh Q của transistor đang được phân cực thuộc vùng nào
trên họ đặc tuyến ngõ ra :

Hình 2-1 Phân cực transistor NPN mắc kiểu CE
Bài 2 : Mạch Khuếch Đại Dùng Transistor Lưỡng Cực (BJT)
12
constICEC
B
)V(fI
=
=
I.2. Cho mạch điện cùng các trị số như Hình 2-2. Ngắn mạch các mA kế. Giả thiết các
thông số của Transistor A 1015 như sau : hfe = = 220, Vγ= 0,5V , bỏ qua điện trở ra 1/hoe.
Biến trở P1 được đặt tại điểm giữa.





I.2.1 Tính điểm làm việc tĩnh Q(I
CQ
, V
CEQ
) của mạch :

I.2.2 Xác định trạng thái hoạt động của BJT :
Theo anh (chị), điểm làm việc tĩnh Q của transistor đang được phân cực thuộc vùng nào
trên họ đặc tuyến ngõ ra :



I.3. Cho mạch điện cùng các trị số như Hình 2-3. Giả thiết các thông số của Transistor
C1815 như sau : h
fe
= 220, bỏ qua điện trở ra 1/h
oe
. Bỏ qua nội trở của nguồn tín hiệu

Hình 2-2 Phân cực transistor PNP mắc kiểu CE
Bài 2 : Mạch Khuếch Đại Dùng Transistor Lưỡng Cực (BJT)

13



I.3.1 Khảo sát DC :

a.
Vẽ mạch tương đương DC và xác định điểm làm việc tĩnh Q (I
CQ
, V
CEQ
) :

b.
Cho biết trạng thái hoạt động của transistor :










I.3.2 Khảo sát AC của mạch khuếch đại ở dãy tần giữa :
a.
Vẽ mạch tương đương AC ở dãy tần giữa của mạch :

b.
Viết công thức và tính các thông số sau của mạch :

-
Tổng trở vào Z
i
:

-
Tổng trở ra Z
o
:

-
Độ lợi dòng điện A
i
:

Hình 2-3 Khuếch đại xoay chiều (AC) ghép CE dùng BJT-NPN

M
ạ
ch tư
ơ
n
g
đư
ơ
n
g
DC
Bài 2 : Mạch Khuếch Đại Dùng Transistor Lưỡng Cực (BJT)
14
]A[
PR
VV
I
23
CECC
C
+
−
=]A[
R
V
I
2
2R

B
=
- Độ lợi điện áp A
v
:


I.4. Cho mạch điện cùng các trị số như Hình 2-4. Ngắn mạch J2, J3, J5 để khảo sát mạch
Darlington. Giả thiết h
fe
Transistor T1 C1815 là : h
fe
= 220 và của Transistor T2 H1061 là
h
fe
= 100. Biến trở P1 đặt ở giữa.




Vẽ mạch tương đương DC và xác định hệ số khuếch đại dòng β của toàn mạch :






PHẦN II : KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
Phần này bao gồm các kết quả và số liệu thu nhận được từ thực nghiệm của Phần II : Tiến Trình Thí
Nghiệm (trong Giáo Trình Thí Nghiệm) và nhận xét của sinh viên khi đối chiếu với lý thuyết đã học.

II.1. PHÂN CỰC BJT NPN
II.1.1. Phân cực :

Vẽ lại sơ đồ nguyên lý của mạch:









Bảng A2-1
Thông số hiệu
chỉnh
(Điện áp V
CE
)
[V]
Thông số
cần đo
Thông số tính toán Nhận xét
V
R2

[V]

β

= h
fe

= I
c
/ I
b

Trạng thái hoạt động của
BJT (Ngưng dẫn, Khuếch
đại, Bão hòa)
≈ 12



5.5 ÷ 6.5



0.1 ÷ 0.2



Mạch tương đương DC
Hình 2-4:
Khuếch đại ghép Darlington
Bài 2 : Mạch Khuếch Đại Dùng Transistor Lưỡng Cực (BJT)

15
54

CEQA
CQ
RR
VV
I
+
−
=
]A[
PR
VV
I
23
CECC
C
+
−
=
]A[
R
V
I
2
2R
B
=
II.1.2. Cho biết điểm làm việc tĩnh Q trong cả 3 trường hợp phân cực nêu trên
của V
CE
:

Q
1
(I
C
Q
, V
CE
Q
) Trạng thái hoạt động
Q
1
(I
C
Q
1
, V
CE
Q
1
)
Q
2
(I
C
Q
2
, V
CE
Q
2

)
Q
3
(I
C
Q
3
, V
CE
Q
3
)

II.2. PHÂN CỰC BJT PNP:
II.2.1. Phân cực :

Vẽ lại sơ đồ nguyên lý của mạch






Bảng A2-2

Thông số hiệu
chỉnh
(Điện áp V
CE
)

[V]
Thông số
cần đo
Thông số tính toán Nhận xét
V
R2

[V]

β
= h
fe

= I
c
/ I
b

Trạng thái hoạt động của
BJT (Ngưng dẫn, Khuếch
đại, Bão hòa)
≈ -12



-5.5 ÷ -6.5



-0.1 ÷ -0.2

II.2.2. Cho biết điểm làm việc tĩnh Q trong cả 3 trường hợp phân cực nêu trên
của V
CE
:
Q
1
(I
C
Q
, V
CE
Q
) Trạng thái hoạt động
Q
1
(I
C
Q
1
, V
CE
Q
1
)
Q
2
(I

C
Q
2
, V
CE
Q
2
)
Q
3
(I
C
Q
3
, V
CE
Q
3
)

II.3. MẠCH KHUẾCH ĐẠI GHÉP CE:
II.3.1. Khảo sát DC:
Xác định điểm làm việc tĩnh Q(I
CQ
, V
CEQ
) của mạch :
-
Đo điện áp V
CEQ

=
-
Đo điện áp tại điểm A : V
A
=
-
Tính dòng :
=

⇒ Điểm làm việc tĩnh Q(I
CQ
, V
CEQ
) =

Cho biết trạng thái hoạt động của BJT :
…………………………………………












Bài 2 : Mạch Khuếch Đại Dùng Transistor Lưỡng Cực (BJT)

16
II.3.2. Khảo sát đặc tính khuếch đại ở dãy tần giữa :

Bảng A2-3
Thông số cần đo Trị số điện áp vào V
IN
(p-p) = 30 mV
V
OUT

Độ lợi điện áp A
v
=
p)-IN(p
p)-OUT(p
V
V


Độ lệch pha ΔΦ


Quan sát trên dao động ký và vẽ trên cùng một hệ trục tọa độ dạng tín hiệu điện
áp ngõ vào (V
IN
) và tín hiệu điện áp ngõ ra (V
OUT
) trong trường hợp :
Khi V
IN

= 30 mV












♦
Nhận xét về các đặc trưng của mạch khuếch đại CE (về hệ số khuếch đại dòng
β
, hệ
số khuếch đại áp Av, độ lệch pha
ΔΦ
)









II.3.3. Khảo sát đáp ứng tần số của mạch khuếch đại :

II.3.3.A.
Đọc biên độ đỉnh - đỉnh V
OUT(pp)
tại ngõ ra. Ghi nhận độ lợi A
v
tại f =
1KHz


Độ lợi điện áp A
v
=
p)-IN(p
p)-OUT(p
V
V
=

II.3.3.B.
Giữ nguyên biên độ điện áp tín hiệu vào V
IN (pp)
= 30mV. Đo biên độ
đỉnh - đỉnh tại ngõ ra V
OUT(pp)
, ghi nhận độ lợi Av tại các tần số khảo sát vào
bang A 2-4.
Bảng A2- 4
Tần số 100Hz 200Hz 1Khz 10Khz 20Khz 50Khz 100Khz
Biên độ V
OUT

(p
-
p)

(V)
Av
Bài 2 : Mạch Khuếch Đại Dùng Transistor Lưỡng Cực (BJT)

17
]A[
R
V
I
2
2R
B
=
][
5
5
A
R
V
I
R
C
=

II.3.3.C. Vẽ biểu đồ Bode thể hiện quan hệ Biên độ – Tần số theo Bảng A2-
4 (A

v
theo tần số f)





|A
V

|









0



f (Hz)

Xác định tần số cắt dưới theo thực nghiệm :


II.4. MẠCH KHUẾCH ĐẠI GHÉP CC
II.4.1. Khảo sát chế độ DC :
II.4.1.A. Chỉ dùng 1 BJT (T1- NPN C1815) - Tải R5= 100
Ω
♦ Vẽ lại sơ đồ nguyên lý của mạch khi ngắn mạch J1, J5:








Bảng A2- 5
Thông số cần đo Thông số tính toán
V
R2
[V] V
OUT
[V]


β = h
fe
= I
c

/ I
b

0,05V

0,1V

♦ Dựa vào kết qủa bảng A2- 5, nhận xét gì về hệ số khuếch đại dòng điện
β
của mạch
ghép CC với mạch ghép CE (Cùng dùng chung một loại BJT C1815-NPN) ở phần thí
nghiệm II.1 ở bảng A2-1 (khi BJT hoạt động chế độ khuếch đại)






f
CL
=
…
………………………
Bài 2 : Mạch Khuếch Đại Dùng Transistor Lưỡng Cực (BJT)
18
]A[
R
V
I
2

2R
B
= ][
5
5
A
R
V
I
R
C
=
II.4.1.B. Ghép Darlington 2 BJT (T1- NPN C1815 và T2 – NPN C1061) - Tải R5=
100
Ω
♦ Vẽ lại sơ đồ nguyên lý của mạch khi ngắn mạch J2, J3, J5:










Bảng A2-6
Thông số cần đo Thông số tính toán
V
R2

[V] V
R5
[V]

β = h
fe
= I
c
/ I
b

0,05V

0,1V


♦ Trên cơ sở đo hệ số khuếch đại dòng β , so sánh kết quả đo giữa tầng lặp lại
đơn ở bảng A2-5 và tầng lặp lại Darlington của bảng A2-6. Giải thích sự
khác nhau về 2 cách ghép này :




II.4.2. Khảo sát chế độ AC :
II.4.2.A. Chỉ dùng 1 BJT (T1- NPN C1815) - Tải 100
Ω
Bảng A2-7
Thông số cần đo Trị số điện áp vào V
IN
(p-p) = 100 mV

V
OUT


Độ lợi điện áp A
v1
=
p)-IN(p
p)-OUT(p
V
V


Độ lệch pha ΔΦ


♦ Quan sát trên dao động ký và vẽ trên cùng một hệ trục tọa độ dạng tín hiệu điện
áp ngõ vào (VIN) và tín hiệu điện áp ngõ ra (VOUT) ) (chú ý biên độ và pha) :

Bài 2 : Mạch Khuếch Đại Dùng Transistor Lưỡng Cực (BJT)

19
♦ Giữ nguyên biên độ và tần số ngõ vào. Thay tải R5 bằng các tải R4 và R6, xác
định V
OUT
. Tính hệ số khuếch đại Av khi dùng các tải khác nhau, ghi kết quả vào
bảng A2-8 .

Bảng A2-8
Tải
V
IN
(p-p) V
OUT
(p-p) Độ lợi điện áp A
v

R4 =1K
R5 = 100
R6 = 5,1K

♦
Kết luận về vai trò tầng đệm CC ?

♦
Nhận xét về các đặc trưng của mạch khuếch đại CC (về hệ số khuếch đại
dòng
β, hệ số khuếch đại áp Av, độ lệch pha ΔΦ)







II.4.2.B. Ghép Darlington 2 BJT (T1- NPN C1815 và T2 – NPN C1061) - Tải
100
Ω:
Bảng A2-9
Thông số cần đo Trị số điện áp vào V
IN
(p-p) = 100 mV
V
OUT


Độ lợi điện áp A
v2
=
p)-IN(p
p)-OUT(p
V

V


Độ lệch pha ΔΦ


♦ Quan sát trên dao động ký và vẽ trên cùng một hệ trục tọa độ dạng tín hiệu điện
áp ngõ vào (VIN) và tín hiệu điện áp ngõ ra (VOUT) (chú ý biên độ và pha) :















Bài 2 : Mạch Khuếch Đại Dùng Transistor Lưỡng Cực (BJT)
20
♦ Trên cơ sở đo hệ số khuếch đại dòng và hệ số khuếch đại thế, so sánh kết quả
đo giữa tầng lặp lại đơn và tầng lặp lại Darlington.

II.5. MẠCH KHUẾCH ĐẠI GHÉP CB (Mạch A2-5B)
Vẽ lại sơ đồ mạch nguyên lý







II.5.1. Đo hệ số truyền dòng α :
Bảng A2-10
Dòng Ie /T1 (Chỉnh P1) Dòng Ic / T1
1 Ie1 = 1 mA Ic1 = ……………………mA
2 Ie2 = 2 mA Ic2 = ………………… mA

Tính hệ số truyền dòng:
α
= (Ic2 - Ic1) / (Ie2 - Ie1) = …………………………

II.5.2. Khảo sát chế độ AC :
II.5.2.A. Đo các giá trị V
OUT
, độ lệch pha
ΔΦ
ghi vào bảng A2-11, tính Av.

Bảng A2-11
Thông số cần đo Trị số điện áp vào V
IN
(p-p) = 100 mV
V
OUT


Độ lợi điện áp A
v
=
p)-IN(p
p)-OUT(p
V
V


Độ lệch pha ΔΦ











Bài 2 : Mạch Khuếch Đại Dùng Transistor Lưỡng Cực (BJT)

21
II.5.2.B. Quan sát trên dao động ký và vẽ trên cùng một hệ trục tọa độ dạng tín
hiệu điện áp ngõ vào (V
IN
) và tín hiệu điện áp ngõ ra (V
OUT
) ) (chú ý biên độ và
pha) :

















II.5.2.C. Tính hệ số khuếch đại Av khi có tải (Ura có nối J4) và khi không có
tải (Ura không nối J4), ghi kết quả vào bảng A2-12 .
Bảng A2-12

Tải V
IN
(p-p) V
OUT
(p-p) Độ lợi điện áp A
v

Không nối J4

Nối J4


II.5.2.D. So sánh sự mất mát biên độ xung khi nối chốt tải cho 3 bộ khuếch
đại emitter chung, collector chung và base chung. Kết luận sơ bộ về khả
năng ứng dụng của mỗi loại.