Báo cáo thực tập điện tử tương tự

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
********

Báo cáo thực tập Điện tử tương tự tuần 1
Họ tên sinh viên: Nguyễn Trọng Mạnh
Lớp tín chỉ: 2122I_ELT3102_25
Mã sinh viên: 19021484

1


Chương 1, Khảo sát đường đặc tuyến I-V của các loại diode

1.1 Đo đặc tuyến I-V của diode Si và Ge
1.1.1. Đo trong vùng điện áp thuận
 Diode Si
100%

50%

30%

20%

10%

5%

3%

1%

0%

VD

0.53V

0.56V

0.58V

0.59V

0.62V

0.64V

0.66V

0.69V

0.72V

ID

0.11mA 0.23m
A

0.37m

A

0.55m
A

1.07m
A

2.00m
A

3.08mA 6.73m
A

16.6mA

30%
0.63V
0.37m
A

20%
0.64V
0.55m
A

10%
0.66V
1.06m
A

5%
0.67V
1.99m
A

3%
0.68V
3.07mA

1%
0.7V
6.72m
A

0%
0.73V
16.6mA

3%

1%

0%

 Diode Ge
VD
ID

100%

0.6V
0.11mA

50%
0.62V
0.22m
A

1.1.2. Đo trong vùng điện áp nghịch
 Diode Si
100%

50%

30%

20%

10%
2

5%


VD
ID

11.9V
0.52uA

12V
0.52uA

12V
0.52uA

12V
0.52uA

12V
0.52uA

12V
0.52uA

12V
0.52uA

12V
0.52uA

12V
0.52uA

30%
12V
0.52uA

20%
12V

0.52uA

10%
12V
0.52uA

5%
12V
0.52uA

3%
12V
0.52uA

1%
12V
0.52uA

0%
12V
0.52uA

 Diode Ge
VD
ID

100%
11.9V
0.52uA

50%
12V
0.52uA

 Với kết quả đo được trên 2 bảng, vẽ đồ thị biểu diễn đặc tuyến I-V của các
diode Si và Ge theo thang độ tuyến tính.o sát đặc tuyến I-V của các loại điode

 Trở Rs là trở bảo vệ bởi vì khi P1 ở giá trị bằng 0 (Ohm) thì Rs sẽ giúp hạn dịng
và diode sẽ khơng bị đánh thủng. Khơng có biểu hiện của hai điện trở trên đường
đặc tuyến I-V vì theo cơng thức của I_D và V_D thì I_D chỉ phụ thuộc vào sự thay
đổi của V_D.
 Von của Diode (Si) là 0.7V, còn của Diode (Ge) là 0.3V. Dải biến đổi thế nhỏ
0.69V < V < 0.73V cho dải biến đổi dòng lớn 4.22mA < I < 16.6mA
1.2 Đo đặc tuyến I-V cho diode Zener
1.2.1. Đo trong vùng thiên áp thuận
VD
ID

100%
0.63V
0.11mA

50%
0.65V
0.22mA

30%
0.66V
0.37mA

20%
0.67V
0.55mA

10%
0.69V
1.06mA

3

5%
0.71V
1.99mA

3%
0.72V
3.07mA

1%
0.74V
6.7mA

0%
0.77V
16.5mA


1.2.2. Đo trong vùng thiên áp nghịch
V
ID

VD

-8.2V
0.16mA
8.09V

-9V
1.25mA
8.15V

-10V
2.68mA
8.17V

-11V
4.14mA
8.19V

-12V
5.59mA
8.20V

-13V
7.05mA
8.20V

-14V
8.52mA
8.21V

-15V
9.98mA
8.21V

 Đồ thị đặc tuyến I-V

 Hệ số ổn áp
 

β(%) = (8.21-8.09)x100/(15-8.2) = 1,7647 %
 Nhận xét kết quả : 
Đặc điểm mắc thuận - ngược và vai trò ổn áp của zenner diode : Khi được
phân cực thuận diode zener hoạt động giống diode bình thường. Khi được phân
cực nghịch, lúc đầu chỉ có dòng điện thật nhỏ qua diode. Nhưng nếu điện áp
nghịch tăng đến một giá trị lớn hơn điện áp VZ của nó thì nó cho phép dịng
điện ngược đi qua, đồng thời ghim lại một hiệu điện thế ổn định bằng VZ giữa
hai đầu của nó. 
So sánh với diode Si và Ge thơng thường : 
 Phân cực thuận thì diode zener và diode Si hoạt động giống nhau.  
 Phân cự ngược thì diode Si khơng cho dịng điện đi qua, còn diode zener
lại cho phép dòng điện ngược đi qua , ghim lại một điện thế bằng VZ. 
o Vai trò của diode zener trong mạch ổn áp : giúp điện áp đầu ra ổn định với
độ gợn sóng thấp trong các điều kiện dòng tải khác nhau.
4


1.3 Đo đặc tuyến đối với các diode phát quang
1.3.1. Đo trong vùng điện áp thuận
LED red

Điểm bắt đầu
sáng

Sáng trung bình

Sáng rõ

Thế ni +V

4.48

7.23

8.77

Dịng qua LED - ID4

3.34

7.37

9.62

Sụt thế trên LED -VD4

2.2
Điểm bắt đầu
sáng

2.22

2.23

Sáng trung bình

Sáng rõ

LED green
Thế ni +V

2.65

4.48

8.77

Dịng qua LED - ID5

0.72

3.34

9.62

Sụt thế trên LED -VD5

2.17
Điểm bắt đầu
sáng

2.2

2.23

Sáng trung bình

Sáng rõ

2.65

7.6

9

0.72

7.92

9.96

2.17
Điểm bắt đầu
sáng

2.22

2.23

Sáng trung bình

Sáng rõ

LED yellow
Thế ni +V
Dòng qua LED - ID6
Sụt thế trên LED -VD6
LED blue
Thế ni +V

4.48

7.94

9

Dịng qua LED - ID7

3.34

8.41

9.96

Sụt thế trên LED -VD7

2.2
2.22
2.23
 Nhận xét: Dòng và thế sử dụng cho các LED sẽ tăng dần từ: Red Green
Yellow Blue

Chương 2, Khảo sát mạch chỉnh lưu

5


2.1 Sơ đồ chỉnh lưu nửa sóng và lọc gợn sóng

 Kết quả đo

 Nhận xét: Sóng vàng là sóng tại A, sóng xanh là sóng OUT, Vout là dạng
chỉnh lưu nửa chu kỳ của V tại A, Vout có giá trị đỉnh ít hơn V_A là 0.62V
do sụt thế trên diode D1.
 Khảo sát bộ chỉnh lưu có lọc gợn sóng

6


 Thế gợn sóng: Vr= 0.04V, thế trung bình Vdc = 3.25 => Vr/Vdc = 0.04/3.25 = 1.23
%
 Hiện tượng gợn sóng xảy ra do sự nạp nhanh và phóng chậm của tụ C1. Tỷ lệ
ripple phụ thuộc vào các thông số là điện trở, tụ điện và tần số.
 Khảo sát sự phụ thuộc của thế gợn sóng vào trở tải và tụ lọc
Kết quả

Vr

0.98

 Tỷ lệ gợn sóng r = Vdc = 2.76 =35.5 %

 Dạng gợn sóng sau khi nối thêm J4

7


Vr

0.21

r=
=
=6.75 %
 Tỷ lệ gợn sóng 2lúc
là .02
Δt này sẽ2.0
Vdc
3.11
θ=π −
π =π−
π =0.92
π
T
0.5
 Góc dẫn

Vẽ lại

2

 Tỷ lệ gợn sóng sẽ tăng lên khi thay R1 bằng R2 do R2 < R1 nên hằng số thời gian t

= RC sẽ giảm làm thời gian phóng điện của tụ nhanh hơn hoặc ta có thể giải thích
bằng phương trình sau
V r=

Vp
fRC

 Khi R giảm đi thì Vr sẽ tăng lên
 Khi mắc thêm tụ C2 thì tỷ lệ gợn sóng sẽ giảm đi do điện dung của tụ tăng làm
tăng hằng số thời gian dẫn tới thời gian phóng điện của tụ sẽ lâu hơn, hoặc ta có
thể giải thích như phương trình trên, khi tăng C làm Vr giảm.
 Góc dẫn sẽ không đổi khi thay R1 bằng R2 do nó chỉ phụ thuộc vào đặc tính của
diode.
2.2 Sơ đồ chỉnh lưu tồn sóng dùng thứ cấp biến thế ra có điểm giữa.

 Khảo sát mạch chỉnh lưu tồn sóng gồm 2 diode D1, D2 và trở R1

8


 Trường hợp chỉnh lưu toàn chu kỳ khác với chỉnh lưu nửa sóng ở 2.1.
Khảo sát bộ chỉnh lưu tồn sóng có lọc gợn sóng

 Suy đốn: nếu mắc thêm tụ lọc thì sẽ có hiện tượng nạp và xả của tụ trong cả 2 chu
kỳ âm và dương và tỷ lệ gợn sóng sẽ nhỏ hơn so với chỉnh lưu nửa chu kỳ.

Vr

0.03

 Vr = 0.03V, tỷ lệ gợn sóng r = Vdc = 5.62 =0.53 %
 Thế gợn sóng và tỷ lệ gợn sóng nhỏ hơn so với trường hợp chỉnh lưu nửa chu
kỳ. Vậy suy đoán trên hoàn toàn hợp lý.
2.3 Sơ đồ chỉnh lưu toàn sóng bằng cầu diode
 Khảo sát mạch chỉnh lưu gồm cầu diode

9


 Vin = 8.07V, Vout = 7.17V do sụt thế trên 2 diode là 0.9V, chu kỳ là 1mS.
 Trường hợp này, do máy biến thế sử dụng điểm tham chiếu là đất trong khi nguồn
AC sử dụng điểm tham chiếu là -9V vì vậy phần âm của dạng sóng Vin sẽ bị mất.
 Nhận xét: So với trường hợp dùng 2 diode sử dụng máy biến áp có điểm nối ở giữa
thì sụt thế của trường hợp sử dụng diode cầu sẽ nhiều hơn
 Khảo sát bộ chỉnh lưu mạch cầu có lọc gợn sóng

10


 Vr = 0.04V, Vdc = 6.92v => r = Vr/Vdc = 0.04/6.92 = 0.58%
 Nhận xét: Tỷ lệ r không thay đổi nhiều so với trường hợp sử dụng 2 diode và biến
thế có sử dụng điểm nối ở giữa. Ngoại trừ việc sụt thế trong trường hợp dùng cầu
diode sẽ lớn hơn.
Chương 3, Khảo sát quá trình chuyển trạng thái của 2 loại diode tiếp điểm, tiếp mặt

11


3.1 Khảo sát với diode tiếp mặt 1N 4001


Tại tần số 50Hz



Tại tần số 500Hz

 Tại tần số 50kHz

12


 Tại tần số 50kHz

 Nhận xét: Khi tăng tần số sóng ở lối vào thì sống ở lối ra sẽ càng trở nên giống với
sóng ở lối vào.
 Do tụ điẹn hoạt động ở tần số cao làm diode khơng hoạt đơng đúng chức năng. Từ
50khz có sự khác biệt lớn, thể hiện sự phóng nạp của tụ.
3.2 Khảo sát với diode tiếp điểm 1N 4148
 Tại tần số 50Hz

13


 Tại tần số 500Hz

 Tại t ần số 50kHz

 Tại tần số 500kHz

-

14


 Nhận xét: Từ tần số 50 KHz trở đi, dạng sóng đầu ra khác với dạng sóng đầu vào.
 Cấu tạo của diode tiếp điểm bao gồm hai chất bán dẫn P, N tiếp xúc với nhau tại
một điểm nhằm tránh điện dung ký sinh cho nên nó hoạt động được trong các
mạch cao tần, còn diode tiếp mặt có mặt tiếp giáp P-N cho nên điện dung ký sinh
là lớn, khi hoạt động ở tần số cao dẫn tới sự phóng nạp của tụ ký sinh làm ảnh
hưởng tới q trình tách sóng.
 Trên thực tế, diode tiếp điểm thường được ứng dụng để tách sóng tín hiệu trong
các mạch cao tần có biên độ nhỏ, cịn diode tiếp mặt chỉ sử dụng để tách sóng tín
hiệu trong các mạch có tần số thấp.
Chương 4, Bộ dịch mức một chiều DC của tín hiệu

4.1 Dịch mức dương của tín hiệu
Tăng dần Vc
 Vc = 0.25V

15


 Vc = 1V

Vc = 2V

 Vc = 4V

16






Đường trung bình của các tín hiệu đầu ra Vtb = Vin + Vdc - Vd
Nguyên tắc dịch mức dương: Ta coi như tụ đã được sạc với thế Vin.
Tại nửa chu kỳ dương của tín hiệu diode cấm thế Vout = 2Vin +Vdc – Vd
Tại nửa chu kỳ âm của tín hiệu diode thơng thế Vout = Vdc – Vd

4.2 Dịch mức phần âm của tín hiệu
 Vc = -0.25

 Vc = --1V

17


 Vc = -2V

 Vc = -4V

-Đường trung bình của tín hiệu đầu ra: Vtb = - (Vin +Vdc - Vd)
-Nguyên tắc hoạt động của mạch dịch âm:
+Tại nửa chu kỳ dương: Diode thông => Vout = - (Vdc - Vd).
+Tại nửa chu kỳ âm: Diode cấm => Vout = - (2Vin + Vdc – Vd).
18

Bộ hạn chế tín hiệu.
4.3 Hạn chế phần dương của tín hiệu.
 Vc = 0.25V

 Vc = 1V

 Vc = 2V

19


 Vc = 4V

 Nguyên tắc hoạt động mạch hạn chế phần dương:
 Tại phần chu kỳ dương: Diode dẫn => Lúc Vin < Vdc + Vd => Vout = Vin, lúc
Vin > Vdc + Vd => Vout = Vdc + Vd.
 Tại phần chu kỳ âm: Diode cấm => Vout = Vin.
4.4 Hạn chế phần âm của tín hiệu
 Vc = -0.25V

20


 Vc = -1V

 Vc = -2V

21

 Vc = -4V

 Nguyên tắc hoạt động của mạch hạn chế phần âm:
 Trong nửa chu kỳ dương của tín hiệu: Diode cấm => Vout = Vin
 Trong nửa chu kỳ âm của tín hiệu: Diode dẫn => Lúc Vin < Vdc+Vd => Vout =
Vin, lúc Vin > Vdc => Vout = -(Vdc+Vd)

22