BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MẠCH ĐIỆN TỬ Nguyên nhân: Khi có tụ thì trở kháng của tụ sẽ lọc bớt phần lớn dòng xoay
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.32 MB, 22 trang )
<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">
<b>ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG</b>
<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ</b>
<b>BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MẠCH ĐIỆN TỬ</b>
NHĨM 1:
<b> </b>
<b>Đà Nẵng, ngày 02 tháng 10 năm 2023</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2"><b>Bài 1: MẠCH CHỈNH LƯU</b>
1. Thực hiện thí nghiệm / mơ phỏng các trường hợp sau và ghi lại kết quả thí nghiệm/mơ phỏng (dạng sóng tín hiệu vào/ra)
- Trường hợp 1: Nối J1, J2
- Trường hợp 2: Nối J1, J5
- Trường hợp 3: Nối J1, J2, J3
2. Đánh giá, so sánh kết quả mô phỏng giữa các trường hợp sau:
<i>Trường hợp 1 và trường hợp 2 (khác nhau về trở tải): trường hợp 1 có biên độđiện áp ngõ ra lớn hơn trường hợp 2.</i>
Nguyên nhân: Trở càng lớn có trở kháng càng lớn => trở hạn chế dòng xoay chiều chạy qua một cách khó khăn hơn => biên độ điện áp ngõ ra càng lớn
<i>Trường hợp 2 và trường hợp 3 (có tụ lọc và khơng có tụ lọc): trường hợp 3 cótụ thì biên độ điện áp ngõ ra nhỏ hơn nhiều so với trường hợp 2 không có tụ</i>
</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">Nguyên nhân: Khi có tụ thì trở kháng của tụ sẽ lọc bớt phần lớn dịng xoay chiều => tín hiệu ngõ ra nhỏ
<i> Trường hợp 3 và trường hợp 5 (tụ có điện dung khác nhau): trường hợp 3 cóbiên độ điện áp ngõ ra lớn hơn trường hợp 5. </i>
Nguyên nhân: Tụ càng lớn, trở kháng trên tụ càng nhỏ => lọc được nhiều tín
</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4"><b>Bài 2: MẠCH KHUẾCH ĐẠI EC&BC</b>
<b>(COMMON BASE/EMITTER AMPLIFIER)</b>
- Lập cơng thức tính và xác định hệ số khuếch đại của mạch
- Phân tích ảnh hưởng của điện trở R1, R3, R5 đến quá trình phân cực của mạch - Phân tích ảnh hưởng của điện trở R3, R5 đến hệ số khuếch đại của mạch
</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5"><b>2. Thí nghiệm 1: Khảo sát chế độ phân cực(chế độ tĩnh,DC) mạch EC&BC</b>
- B1: Thiết lập mạch hoạt động ở chế độ bình thường(các chuyển mạch tạo PAN trên bo nguồn SW = 0)
- B2: Nối Jump J6 để cấp nguồn cho mạch, tạo nên mạch KĐ mắc kiểu EC - B3: Cấp nguồn cho mạch(Power ON)
- B4: Đo điện áp DC. Sử dụng đồng hồ đo ở chế độ đo điện áp một chiều(DC Volts) )để đo điện áp các cực BJT(V<small>B</small>, V<small>C</small>, V<small>E</small>).
- B5: Từ kết quả đo điện áp DC, gián tiếp xác định các giá trị dòng điện I<small>B</small>, I<small>C</small>, I<small>E</small>
- B6: Lập bảng đo các tham số tĩnh của mạch trong trạng thái mạch hoạt động
Tính tốn là ở điều kiện lý tưởng.
Khi thực hiện thực tế sẽ có: sự suy hao điện áp trên các dây dẫn, nhiệt độ tang lam linh kiện cho sai số, thiết bị đo, sử dụng nhìu dẫn đến đo khơng cịn chính xác.
<b>3. Thí nghiệm 2: Khảo sát chế độ khuếch đại(chế độ động_AC) mạch EC&BC</b>
- B1: Sử dụng máy phát tín hiệu (Functions Generator) để tạo ra tín hiệu Sine với tần số 1KHz, biên độ 1Vpp để tạo tín hiệu đầu vào cho mạch
- B2: Cấp tín hiệu từ máy phát cho mạch(nối mass đến GND và tín hiệu đến GEN trên bo mạch No1)
- B3: Nối Jump J1, J5, J6(khơng nối J4- khơng có tụ C3) để cấp nguồn DC và tín tín hiệu từ máy phát(GEN) cho mạch KĐ EC
- B4: Sử dụng máy hiện sóng_OSC (Oscilloscope )để khảo sát(đo) dạng sóng, biên độ và pha tín hiệu tại các điểm cực B, C và V<small>OUT</small>(V<small>R6</small>) trên mạch. Ghi chép lại kết quả khảo sát. Chú ý khảo sát tín hiệu ở cả 2 chế độ DC và AC
</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">Hình 3: Biểu diễn tín hiệu ngõ vào Vin = 1Vpp, 1KHz (Tín hiệu hiển thị ở V/D = 0,25V; T/D = 2ms, DC offset = 0)
<i><b>a. Tín hiệu tại cực C trong mạch EC(chế độ hiển thị DC và AC)</b></i>
</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7"><i><b> Nhận xét 2: Cho các nhận xét về biên độ, pha so với tín hiệu đầu vào. Hệ số </b></i>
khuếch đại thực tế; Sự khác nhau khi khảo sát tín hiệu ở chế độ AC và chế độ DC trên OSC. Sự khác nhau khi khơng có và có ảnh hưởng của tụ thốt C3 :
- Khi có tụ, trở kháng vào giảm, đi qua R4, qua tụ, xuống đất. Tín hiệu rơi vào vùng khơng dẫn và vùng bão hồ. Dẫn đến tín hiệu ra bị xén .
- Khi gỡ tụ, tính hiệu khơng bị méo, trở kháng vào lớn dẫn đến tín hiệu vào nhỏ. Suy ra, tín hiệu ra khơng méo dạng( không xén trên, xén dưới).
<i><b> Nhận xét 3: Cho các nhận xét về biên độ, pha so với tín hiệu đầu vào. Hệ số </b></i>
khuếch đại thực tế; Sự khác nhau khi khảo sát tín hiệu ở chế độ AC và chế độ DC trên
<i>Lưu ý: Trong chế độ sự cố sử dụng các công tắc SW12, SW13 cho mạch BC; các</i>
công tắc SW14 đến SW17 cho mạch EC. Khi tạo PAN(sự cố) các chuyển mạch SWx = I.
Thực hiện lại các Thí nghiệm 1 và 2 như ở trên trong các tính huống có sự cố như bên dưới. Trong các tình huống có sự cố, sử dụng đồng hồ đo để đo điện áp DC các cực BJT, sử dụng OSC để đo dạng sóng các điểm. Từ kết quả khảo sát trên OSC và đo điện áp tĩnh DC, phân tích, chẩn đốn và xác định sự cố(PAN) của mạch.
- <b>PAN 1(Sự cố 1): Chuyển mạch SW14 = 1; SW 15 = SW16= SW17= 0</b>
- <b>PAN 2(Sự cố 2): Chuyển mạch SW15 = 1 ; SW 14 = SW16= SW17= 0</b>
- <b>PAN 3(Sự cố 3): Chuyển mạch SW16 = 1; SW 14 = SW15= SW17= 0</b>
- <b>PAN 4(Sự cố 4): Chuyển mạch SW17 = 1; SW 14 = SW15= SW16= 0</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9"> <i><b>Tín hiệu cực C khi có PAN 4(SW 17 = 1)</b></i>
<i>(V/D = 2V; T/D = 1kHz)</i>
<i><b> Nhận xét 4 : Cho nhận xét giữa kết quả khảo sát khi có PAN và khi mạch </b></i>
hoạt động bình thường:
- Khi có PAN thì tín hiệu có sự thay đổi Xén trên hoặc xén dưới
Mất một pha
Khơng xuất hiện tín hiệu ở ngõ ra
<i><b>Nhận xét 5: Dựa trên kết quả khảo sát điện áp DC, AC và dạng sóng cực C </b></i>
khi có PAN 1( SW14 = 1), phân tích tác động của công tác SW14? - Nằm trong vùng ngưng dẫn (Vb giảm, xén trên)
- R1 tăng, Vb giảm. Dẫn đến tín hiệu nằm trong vùng ngưng dẫn
<i><b>Nhận xét 6: Dựa trên kết quả khảo sát điện áp DC, AC và dạng sóng cực C </b></i>
khi có PAN 2( SW15 = 1), phân tích tác động của cơng tác SW15?
- Xén trên nhiều. Vì I giảm nhiều so với lý thuyết, dẫn đến tín hiệu nằm vùng ngưng dẫn
- R2 giảm, BJT dẫn yếu, tín hiệu nằm trong vùng ngưng dẫn . suy ra xén trên
<i><b>Nhận xét 7: Dựa trên kết quả khảo sát điện áp DC, AC và dạng sóng cực C </b></i>
khi có PAN 3( SW16 = 1), phân tích tác động của cơng tác SW16?
- Xén trên, tín hiệu nằm ở vùng bão hoà
- R3 tăng, dẫn đến Vout giảm. Suy ram xén dưới
<i><b>Nhận xét 8: Dựa trên kết quả khảo sát điện áp DC, AC và dạng sóng cực C </b></i>
khi có PAN 4( SW17 = 1), phân tích tác động của cơng tác SW17? - Vcc hở mạch (tín hiệu biến thiên nhỏ, xem như khơng có tín hiệu ra) - Khơng có tín hiệu ngõ vào
- Khơng có tín hiệu qua BJT
</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10"><b>I. KẾT LUẬN</b>
<b>+ Kết luận 1: Chế độ phân cực tĩnh(tính tốn lý thuyết và khảo sát thực tế): </b>
- Chênh lệch khơng đáng kể. Vì trong q trình khảo sát có sự ho mịn điện áp trong truyền tải.
<b>+ Kết luận 2: Hệ số khuếch đại điện áp Ku(tính tốn lý thuyết và khảo sát thực tế, pha </b>
tín hiệu vào và ra):
- Hệ số khuếch đại bị ảnh hưởng bởi nhiều lý do - Đúng ở điều kiện lí tưởng 𝑅𝑐 \ 𝑅𝑒1 + 𝑅𝑒2 = 7,95 - Khi đo thực tế 4,2 \ 0,8 = 5,25
<b>+ Kết luận 3: Yếu tố ảnh hưởng đến hệ khuếch đại điện áp Ku: </b>
- CE làm tăng hệ số Ku vì ở chế độ AC thì C<small>E</small> dẫn: - >A<small>V</small> =R<small>C</small>/R<small>E</small>=10
<b>+ Kết luận 4: Các sự cố( nguyên nhân, tác động đến tín hiệu ngõ ra…)</b>
- Xén chu kỳ dương, ngõ vào chu kỳ âm. Suy ra, do R<small>1</small>, R<small>2 </small>
- Xén chu kỳ âm, ngõ vào chu kỳ dương. Suy ra, do R<small>E1</small>, R<small>E2</small>, R<small>C </small>
- Khơng có tín hiệu ngõ ra, ngõ vào hở mạch cực C của BJT
</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11"><b>Bài 3: MẠCH KHUẾCH ĐẠI VI SAI</b>
c. Lập cơng thức tính và xác định hệ số khuếch đại của mạch
d. Phân tích ảnh hưởng của điện trở R1, R2, R7 đến quá trình phân cực của
</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12"><b>3. Mô phỏng</b>
<b>Mô phỏng 1: Khảo sát chế độ phân cực (chế độ tĩnh, DC) mạch EC & BC</b>
<i><b>Ghi chép kết quả mô phỏng:</b></i>
- Kết quả chênh lệch không đáng kể.
<b>Mô phỏng 2: Khảo sát chế độ khuếch đại chế độ động AC mạch vi sai</b>
Sử dụng máy phát tín hiệu (Functions Generator) để tạo ra tín hiệu Sine với <b>tần số</b>
<b>1KHz, biên độ 0,2V(p-p)</b>để tạo tín hiệu đầu vào cho mạch
<i><b>Ghi chép kết quả mô phỏng: (chế độ hiển thị DC và AC)</b></i>
Tín hiệu tại:
Cực C cả Q<small>1</small> (V<small>CQ1</small>)
</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">Cực C cả Q<small>2</small> (V<small>CQ2</small>)
<i><b>Nhận xét 2: Cho các nhận xét về biên độ, pha của V</b></i><small>C1</small>, V<small>C2</small> so với tín hiệu đầu vào. Hệ số khuếch đại thực tế; Sự khác nhau khi mô phỏng tín hiệu ở chế độ AC và chế độ DC trên
<i><b>OSC </b></i>
- Ngõ ra, tín hiệu của 2 đầu ổn định
- Ngõ ra ngược pha ở cả 2 đầu VC1 và VC2 - Hệ số khuếch đại thực tế là: 𝑲𝒖 = <i><sup>V</sup><sub>V</sub><sup>out</sup></i>
- Khác nhau giữa AC và DC là: bị xén xuyên tâm
<b>4. Mạch có sự cố: Dựa vào các kết quả mô phỏng DC và AC sau, hãy cho biết </b>
nguyên nhân của các sự cố và giải thích nguyên nhân của từng PAN.
<b>+ Dữ liệu mạch ở chế độ tĩnh: TN3, TN4, TN5 (mạch sự cố)</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14"><b>+ TN1: Dạng sóng Vin & Vc/Q1 mạch hoạt động bình thường</b>
<i><b>+ TN3: Dạng sóng Vin & Vc/Q1 mạch có sự cố 1</b></i>
<small>TN11</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15"><i><b>+ TN4: Dạng sóng Vin & Vc/Q1 mạch có sự cố 2</b></i>
</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16"><i><b>+ TN5: Dạng sóng Vin & Vc/Q1 mạch có sự cố 5</b></i>
Nhận xét 3: Cho nhận xét giữa kết quả khảo sát khi có PAN và khi mạch hoạt động bình thường:
- PAN1 và PAN3 tín hiệu khơng thay đổi nhiều - PAN2 khơng có tín hiệu
Nhận xét 4: Dựa trên kết quả khảo sát điện áp DC, AC và dạng song cực C/Q2 khi có PAN1 (SW1 = 1), phân tích tác động của cơng tác SW1?
- Khi có tác dụng của cơng tắc SW1 thì làm dịng điện trong mạch khi qua Q1 - Đầu ra của mạch khuếch đại nhỏ hơn so với mạch hoạt động bình thường
Nhận xét 5: Dựa trên kết quả khảo sát điện áp DC, AC và dạng song cực C/Q2 khi có PAN2 (SW2=1), phân tích tác động của cơng tác SW2?
- SW2 = 1 thì ngõ ra = 0(V)
- Khi có tác động của SW2 thì ngăn khơng cho dịng điện qua Q1
- Đầu ra Vc của Q1 của mạch khi có SW2 là đừng thẳng có tín hiệu điện áp là 0V Nhận xét 6: Dựa trên kết quả khảo sát điện áp DC, AC và dạng song cực C/Q2 khi có
PAN3 (SW3 = 1), phân tích tác động của cơng tắc SW3?
- SW3 = 1, tín hiệu ngõ ra có biên độ nhỏ hơn khi tín hiệu ngõ ra bình thường
<b>KẾT LUẬN</b>
<b>+ Kết luận 1: Chế độ phân cực tĩnh (tính tốn lý thuyết và khảo sát thực tế)</b>
- Không bị chênh lệch nhiều
<b>+ Kết luận 2: Hệ số khuếch đại điện áp Ku (tính tốn lý thuyết và khảo sát thực tế, pha</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">tín hiệu vào và ra)
- Hệ số khuếch đại điện áp Ku
<b>+ Kết luận 4: Các sự cố (giải thích tác động đến tín hiệu ngõ ra)</b>
- Ngõ ra méo, R<small>E</small> của Q<small>2</small> thay đổi, V<small>CEQ</small> thay đổi, biên bộ ngõ rất hay đổi, nguyên
- Phân tích ảnh hưởng của điện trở R2 đến quá trình phân cực của mạch
- Phân tích ảnh hưởng của điện trở R4, R5 đến hiệu suất và độ ổn đinh, an toàn của
</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18"><b>Mô phỏng 1: Khảo sát chế độ phân cực (chế độ tĩnh, DC) </b>
<b>Ghi chép kết quả khảo sát:</b>
- Do khi đo đạc thực nghiệm điện áp dây dẫn ccó thể thay đổi.
<b>Mơ phỏng 2: Khảo sát chế độ khuếch đại chế độ động AC </b>
Sử dụng máy phát tín hiệu (Functions Generator) để tạo ra tín hiệu Sine với <b>tần số</b>
<b>1KHz, biên độ 10V(p-p)</b>để tạo tín hiệu đầu vào cho mạch
<i><b>Ghi chép kết quả mô phỏng: (chế độ hiển thị DC và AC)</b></i>
- Tín hiệu V<small>RT </small>(V<small>R6</small>) ở chế độ hiển thị DC và AC
<i><b>Nhận xét 2: Cho các nhận xét về biên độ, pha của V</b></i><small>R6</small> so với tín hiệu đầu vào. Hệ số khuếch đại khi mơ phỏng; Sự khác nhau khi khảo sát tín hiệu ở chế độ AC và chế độ DC trên mô phỏng:
</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">- Biên độ lớn, cùng pha.
- Hệ số khuếch đại nhỏ hơn so với lí thuyết.
<b>8. Mạch có sự cố: Dựa vào các kết quả mô phỏng DC và AC sau, hãy cho biết </b>
nguyên nhân của các sự cố và giải thích nguyên nhân của từng PAN.
<b>+ Dữ liệu mạch ở chế độ tĩnh:</b>
<b>1. Thực nghiệm TN1_mạch bình thường Vin = 12Vpp</b>
<b>2. Chế độ tĩnh (PAN1_ TN3_mạch sự cố)</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">PAN1 (SW 1 = 1) (V/D = 1 V; T/D = 1kHz )
<b>Chế độ tĩnh (PAN2_ TN3_mạch sự cố)</b>
PAN2 (SW 2 = 1) (V/D = 1 V; T/D = 1kHz)
<b>Chế độ tĩnh (PAN3_ TN3_mạch sự cố)</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">- PAN1: xén xuyên tâm - PAN2: biên độ không đổi - PAN3: xén xuyên tâm
- PAN4: mất đi 1 phần chu kỳ dương
Nhận xét 4: Dựa trên kết quả khảo sát điện áp DC, AC và dạng song cực VRT khi có PAN1 (SW8=1), phân tích tác động của công tắc SW8?
- SW8=1
- R<small>1 </small>tăng tín hiệu đầu ra giảm
</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">- Khi SW8 bật làm RPC ở Q1 thay đổi, dẫn đến méo tín hiệu
Nhận xét 5: Dựa trên kết quả khảo sát điện áp DC, AC và dạng song cực VRT khi có PAN2 (SW9=1), phân tích tác động của công tắc SW9?
- SW9 = 1, 𝑉<small>BCTT ≫ 𝑉BCCT, 𝑑ẫ𝑛 đế𝑛 𝐾𝑢𝑄2 > 𝐾𝑢𝑄1</small> - R<small>2</small> giảm.
Nhận xét 6: Dựa trên kết quả khảo sát điện áp DC, AC và dạng song cực VRT khi có PAN3 (SW10=1), phân tích tác động của cơng tắc SW10?
- SW10 = 1: bị xén xuyên tâm, VE1Q1 và VC2 lớn. Suy ra, bị xén về Q - Nguyên nhân đứt tại EQ<small>1</small>
Nhận xét 7: Dựa trên kết quả khảo sát điện áp DC, AC và dạng song cực VRT khi có PAN4(SW11=1), phân tích tác động của công tắc SW11?
- SW11=1, IE1 giảm, R1 tăng, VE1 nên tín hiệu diện áp ngõ ra Q1 quyết định sẽ giảm đáng kể so với bình thường
- Nguyên nhân ngắn mạch BQ<small>1</small> và BQ<small>2 </small>,V<small>BE</small> nhỏ hơn 0,7V
- VÌ R1 tăng nên IB giảm, dẫn đến IE2 giảm ênn điện áp ngõ ra do phần Q2 quyết định sẽ giảm
<b>KẾT LUẬN</b>
<b>+ Kết luận 1: Chế độ phân cực tĩnh (tính tốn lý thuyết và khảo sát thực tế):</b>
- Sai lệch không đáng kể và không ảnh hưởng đến tín hiệu của mạch.
<b>+ Kết luận 2: Hệ số khuếch đại điện áp Ku(tính tốn lý thuyết và khảo sát thực tế, pha </b>
tín hiệu vào và ra):
- Ku
<small>JT</small>nhỏ hơn so với lý thuyết
<b>+ Kết luận 3: Yếu tố ảnh hưởng đến chế độ tĩnh và hiệu suất:</b>
- R
<small>PC</small>ảnh hưởng đến chế độ tĩnh và hiệu suất
<b>+ Kết luận 4: Các sự cố( nguyên nhân, tác động đến tín hiệu ngõ ra…)</b>
