BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MẠCH ĐIỆN TỬ KHẢO SÁT đáp ỨNG TẦN SỐ MẠCH KHUẾCH đại GHÉP e CHUNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ
***********

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM
MẠCH ĐIỆN TỬ
BÀI 4: KHẢO SÁT ĐÁP ỨNG TẦN SỐ
MẠCH KHUẾCH ĐẠI GHÉP E CHUNG
Giàng viên hướng dẫn

:

Nguyễn Thanh Phương

Sinh viên thực hiện
1910237

:

Võ Dân Anh Kha

Nguyễn Huy Hoàng
1910170

1911198

Huỳnh Nguyễn Đức Phúc Hậu

Link record báo cáo

:
/>

Thành phố Hồ Chí Minh – 2021

I. Mục tiêu thí nghiệm
Bài thí nghiệm có mục đích cơ bản giúp chúng ta kiểm chứng
nguyên lý hoạt động và các thông số cơ bản của hai mạch khuếch
đại dùng BJT: Mạch khuếch đại ghép E chung không hồi tiếp và mạch
khuếch đại ghép E chung có hồi tiếp. Hiểu rõ cơng dụng cũng như
các nguyên lý hoạt động của các mạch, góp phần trong việc hiểu
chính xác các cách tính tốn lý thuyết cúng như vận dụng mạch vào
thực tiễn và nâng cao trình độ cũng như hiểu biết.
Cụ thể, bài thí nghiệm kiểm chứng tính tốn lý thuyết của độ lợi
áp dãy giữa của mạch, tần số cắt thấp, tần số cắt cao từ các thông
số đã cho, các thông số cịn thiếu lấy từ kết quả thí nghiệm của bài
thí nghiệm 1.
Tiếp theo đó, bài thí nghiệm u cầu sử dụng dao động ký để
quan sát dạng sóng ngõ vào và ngõ ra của mạch ở các tần số khác
nhau tính tồn được độ lơi áp. Từ các độ lơi áp tính được từ tần số
thấp đến tần số cao, vẽ đáp ứng tần số của các mạch.
Trong quá trình thí nghiệm, bài thí nghiệm đã giúp các bạn hiểu
và thành thạo các thao tác trong việc sử dụng các thiết bị đo trong
phịng thí nghiệm giả lập (hộp thí nghiệm chính, máy dao động ký…)
cũng như trong thao tác thực hiện đi dây trong mạch và thực hiện đo
đạc để lấy số liệu cần thiết.

II. Thí nghiệm kiểm chứng

1. Mạch khuếch đại ghép E chung khơng hồi tiếp

Hình 1: Mạch khuếch đại ghép E chung không hồi tiếp

Thay BJT 2SD468 bằng BJT 2SD592 được sử dụng trong kit thí
nghiệm, theo datasheet, ta có β = 128 (phân tích DC với hai mạch là
tương tự nhau).
a. Kiểm chứng lý thuyết mạch DC
- Tính tốn lý thuyết:

Ta có:
;

;
Hình 2:Mạch phân tích DC

-

Kiểm chứng lý thuyết bằng LTspice


.op
Sơ đồ mạch
kiểm chứng:

-

IC

VCC

0

12

.

.

.

.

.

.

.

R22

C3

R16

R14

R12

R10

R3

C1

R8

R7

.
.

R23

R21

IB
FEEE - BEE

BK

C&M LAB

TP.HCM

0

2SD592/ 3
Q3

S/ N: BJTLABSN004

2SD592/ 1
C2

.

R9

.

Q2

Q1

.

.
R17

R4

.

2SD592/ 2

R11

.

R20

.

R19

R18

IE
0
Hình 3: Sơ đồ đi dây LTspice kiểm chứng DC

Khi đo ta thu được:

I(Ic):
I(Vcc):
I(Ib):
I(Ie):

0.00444359
-0.0049749
3.48145e-005
0.00447841

device_current
device_current
device_current
device_current

Bên cạnh đó, chúng ta có thể xem các thông số khác trong mục Text

(tại thư mục lưu mạch hiện làm):

Semiconductor Device Operating Points:
--- Bipolar Transistors --Name:
q:u1:3
q:u1:2
q:u1:1
Model:
u1:2sd592q3 u1:2sd592q2 u1:2sd592q1
Ib:
0.00e+00 0.00e+00 3.48e-05
Ic:
0.00e+00 0.00e+00 4.44e-03


Vbe:
Vbc:
Vce:
BetaDC:
Gm:
Rpi:
Rx:
Ro:
Cbe:
Cbc:
Cjs:
BetaAC:
Cbx:
Ft:

0.00e+00 0.00e+00 6.12e-01
0.00e+00 0.00e+00 -4.62e+00
0.00e+00 0.00e+00 5.24e+00
0.00e+00 0.00e+00 1.28e+02
0.00e+00 0.00e+00 1.71e-01
1.84e+10 1.84e+10 9.06e+02
0.00e+00 0.00e+00 0.00e+00
1.15e+11 1.15e+11 2.34e+04
5.00e-12 5.00e-12 1.79e-10
3.92e-11 3.92e-11 1.53e-11
0.00e+00 0.00e+00 0.00e+00
0.00e+00 0.00e+00 1.55e+02
0.00e+00 0.00e+00 0.00e+00
1.96e-01 1.96e-01 1.40e+08

Date: Mon Nov 15 16:58:06 2021
Total elapsed time: 0.069 seconds.

Các thông số chính có thể kể đến như:

Kết luận:
Có thể thấy được giữa tính tốn lý thuyết và phép đo có sự chênh
lệch rất nhỏ, một vài sai số có thể là do sự chênh lệnh giá trị của các
thiết bị đo giả lập, nhưng không đáng kể.
b. Khảo sát độ lợi áp tần số dãy giữa A M của mạch không

hồi tiếp:
Tính tốn lý thuyết:

Hình 4: Sơ đồ mạch tín hiệu nhỏ tần số dãy giữa của mạch không hồi tiếp

với

-

Sơ đồ mạch LTspice:
Các thơng số chính:
Vin hình sin, 10mV, tần số f = 10kHz, các tụ có giá trị đều là
100uF, thời gian giả lập là 0.4ms.


Vout

VCC

.

VCC

.

.

.

.

FEEE - BEE

BK

C&M LAB

R4

R21

2SD592/ 3
Q3

S/ N: BJTLABSN004

2SD592/ 2

.

2SD592/ 1
C2

.

R9

.

R23

.

R22

C3

R16

R14

R12

.

TP.HCM

12

R10

R3

.

Q1

Q2

.

.
R17

Vi

C1

R7

.
R8

Vi

VCC

Vi

SINE(0 10m 10k)

R11

.

R20

.

R19

R18

.tran 0.4m

Hình 5: Sơ đồ mạch kiểm chứng Am

-

Dạng sóng ngõ ra quan sát được so với dạng sóng ngõ vào:
V(vi)

10mV
8mV
6mV
4mV
2mV
Vin

0mV
-2mV
-4mV
-6mV
-8mV
-10mV

V(vout)

700mV
600mV
500mV

619.1616mV

400mV
300mV
200mV
100mV
0mV

Vout

-100mV
-200mV
-300mV
-400mV
-500mV

-649.20114mV

-600mV
-700mV
0µs

40µs

80µs

120µs

160µs

200µs

240µs

280µs

320µs

360µs

400µs


So sánh, nhận xét và kết luận:
Ta có giá trị

c. Khảo sát đáp ứng tần số mạch
- Tính tốn lý thuyết tần số cắt cao và thấp:
- Đối với tần số cắt thấp, ta có:

Hình 6a: Xét tụ Ci

Từ đó ta tính được:

Vậy, ta có được
Với

Hình 6b: Xét tụ Co

Hình 6c: Xét tụ CE

-

Đối với tần số cắt cao, áp dụng hiệu ứng Miller ta có:

Hình 7: Mạch tín hiệu nhỏ tần số cắt cao

F

Suy ra:

Vậy
d.
-

Thí nghiệm kiểm chứng
Sơ đồ nối dây LTspice

Trước hết ta vào Simulate – Edit Simulatin Cmd – AC Analysis


Vin

Hình 8: Cấu hình AC Analysis

VCC

VCC

Vin

SINE()
AC 1
out

.ac dec 100 1 1G

.

VCC

.

.

.

.

FEEE - BEE

BK

C&M LAB
2SD592/ 2

R4

2SD592/ 1
C2

.

R9

.

Q1

R11

Q2

.

.

Hình 9: Sơ đồ mạch kiểm chứng fL và fH

Kết quả dạng sóng quan sát được

R23

R21

2SD592/ 3
Q3

S/ N: BJTLABSN004

.

-

.

R22

C3

R16

R14

R12

.

TP.HCM

12

R10

R3

.

R17

Vin

C1

R8

R7

.

.

R20

R19

R18

.


V(out)

45dB

-60°

140.8604KHz,33.12286dB

142.31214Hz,32.934934dB

36dB

-90°

27dB

-120°

18dB

-150°

9dB

-180°

0dB

-210°

-9dB

-240°

-18dB

-270°

-27dB

-300°

-36dB

-330°

-45dB

-360°

-54dB

-390°

-63dB
1Hz

10Hz

100Hz

1KHz

10KHz

100KHz

1MHz

10MHz

100MHz

Hình 10: Đồ thị dạng sóng ngõ ra khi khảo sát

-

Các giá trị quan sát được:

2. Mạch khuếch đại ghép E chung có hồi tiếp

Hình 11: Mạch khuếch đại ghép E chung có hồi tiếp

-420°
1GHz


a.

Khảo sát độ lợi áp tần số dãy giữa AM của mạch hồi

Hình 12: Sơ đồ mạch tín hiệu nhỏ tần số dãy giữa của mạch hồi tiếp

tiếp:
Tính tốn lý thuyết:
,

-

Sơ đồ mạch LTspice:

Các thơng số chính:
Vin hình sin, 5mV, tần số f = 10kHz, các tụ có giá trị đều là
100uF, thời gian giả lập là 0.4ms.


.
Vin

VCC

.

.

Vout

.

.

.

.

FEEE - BEE

BK

C&M LAB

TP.HCM

2SD592/ 2

2SD592/ 1
C2

.

R9

.

Q2

Q1

.

.
R17

R4

.

R11

R23

R21

2SD592/ 3
Q3

S/ N: BJTLABSN004

12

.

R22

C3

R16

R14

R12

R10

R3

C1

R7

.

R8

Vin

VCC

Vin

VCC

SINE(0 5m 10k)

.

R20

.

R19

R18

.tran 0.4m

Hình 13: Sơ đồ mạch kiểm chứng Am

-

Dạng sóng ngõ ra quan sát được so với dạng sóng ngõ
V(vin)

5mV
4.9946418mV

4mV
3mV
2mV
1mV

Vin

0mV
-1mV
-2mV
-3mV
-4mV

-4.9934297mV

-5mV

V(vout)

120mV
100mV

102.89254mV

80mV
60mV

40mV
20mV

Vout

0mV
-20mV
-40mV
-60mV
-80mV

-102.43456mV

-100mV
-120mV
0µs

40µs

80µs

120µs

160µs

200µs

240µs

280µs

Hình 14: Dạng sóng ngõ ra so với dạng sóng ngõ vào mạch hồi tiếp

vào:
So sánh lý thuyết:

320µs

360µs

400µs


Ta có giá trị

b.
-

Khảo sát đáp ứng tần số mạch
Tính toán lý thuyết tần số cắt cao và thấp:
Đối với tần số cắt thấp, ta có:

(tương tự mạch khơng hồi tiếp)

Hình 15a: Khảo sát Ci

Hình 15b: Khảo sát Ce

Từ đó ta tính được:

Vậy, ta có được
Với

-

Đối với tần số cắt cao, áp dụng hiệu ứng Miller ta có:

;
Theo hiệu ứng Miller ta có:


Hình 16: Khảo sát R'i

Suy ra:

Vậy
c. Thí nghiệm kiểm chứng
- Các bước tương tự như thực hiện với mạch không hồi tiếp
- Sơ đồ nối dây LTspice và kết quả quan sát được
V(vout)

-40°

SINE()
AC 1

.ac dec 100 1 1G

.

R22

C3

R16

R14

.
.

-80°

R23

-120°

R21

-160°

VCC
FEEE - BEE

BK

C&M LAB

TP.HCM

12

0dB

-10dB

2SD592/ 3
Q3

S/ N: BJTLABSN004

2SD592/ 2

.
R4

10dB

R12

R3

422.29483KHz,23.297066dB
.
.
.
.

.

2SD592/ 1
C2

.

R9

.

R11

Q1

Q2

.

.
R17

Vin

C1

R8

51.08866Hz,23.354713dB

R10

.

30dB

R7

Vin

VCC

40dB

20dB

Vout

Vin

VCC

50dB

.

R20

R19

.
-200°

R18

-240°

-280°

Hình 17: Sơ đồ mạch LTspice cho mạch hồi tiếp khảo sát fL, fH

-20dB

-320°

-30dB

-360°

-40dB

-400°

-50dB
1Hz

10Hz

100Hz
1MHz
Hình 8: dạng1KHz
sóng quan 10KHz

sát ở ngõ ra100KHz
với các tần số
cắt cao và10MHz
thấp

100MHz

-440°
1GHz


-

Các giá trị quan sát được:

III. Nhận xét và kết luận
•

Cả hai mạch đều cùng dạng DC nên khi khảo sát DC ta

•

khảo sát cho cả hai mạch.
LTspice text giúp cung cấp thêm các công cụ cũng như
số liệu để có thể tính tốn mạch lý thuyết một cách

•
•

chính xác hơn.

Kiểm chứng DC với sai số rất nhỏ, không đáng kể.
Đối với độ lợi áp dãy giữa , mạch không hồi tiếp có sai
số cao hơn mạch hồi tiếp nhưng đều ở ngưỡng có thể

-

chấp nhận, cụ thể:
Với mạch khơng hồi tiếp :
Với mạch hồi tiếp
:
Sai số này là do các khâu làm trịn trong tính tốn lý
thuyết, thơng số của mạch mơ phỏng, bên cạnh đó cịn là
do sai số trong chọn khoảng của người thực hiện.
• Bên cạnh đó, đáp ứng tần số có sai số nhỏ hơn tại tần

-

số thấp nhưng sai số cao hơn tại tần số cao, cụ thể:
Với mạch không hồi tiếp :;
Với mạch hồi tiếp
: ;
Sai số lớn tại tần số cao có thể được giải thích là do sự
đánh giá chủ quan, cũng như sự làm trịn qua nhiều khâu
tính tốn, sai số trong phân cùng đồ thị để đánh dấu tần
số cắt.

Kết luận chung:
Bài thí nghiệm đã thực hiện tồn bộ mục tiêu đề ra, giúp sinh viên
nâng cao kiến thức, hiểu được cách nối dây, trình tự khảo sát và
cách thực hiện khảo sát một mạch khuếch đại BJT không hồi tiếp và

hồi tiếp. Nhìn chung, mơ phỏng thí nghiệm có thể giúp sinh viên
kiểm chứng lý thuyết khá an tồn và chắc chắn, nhưng có điểm yếu


là không thể cung cấp tới cho sinh viên những kỹ năng làm thí
nghiệm thực tế nên có.