Báo cáo thực tập điện tử tương tự - tuần 1

VIET NAM NATIONAL UNIVERSITY
UNIVERSITY OF ENGINEERING AND TECHNOLOGY
********

THỰC NGHIỆM 1
CÁC LOẠI DIODE VÀ MẠCH ỨNG DỤNG


1. Khảo sát đặc tuyến I-V của các loại diode
1.1. Đo đặc tuyến I-V với diode Si (D1) và Ge (D2)

 Đo vùng thiên áp thuận

60%

VD(v)
ID

100%
0.53
0.1mA

VD
ID

100%
0.13
11mA

60%
0.17

0.19m
A

0.14m
A

35%
0.57
0.32m
A

10%
5%
0.62
0.64
1.07m
2mA
A
Bảng của diode Si

3%
0.66
3.08m
A

1%
0.69
6.73m
A

0%
0.72V
16.6mA

35%
10%
5%
0.23
0.38
0.48
0.32m
1mA
2mA
A
Bảng của diode Ge

3%
0.58
3mA

1%
0.81
6mA

0%
1.29
15mA


 Đo vùng thiên áp ngược

VD
ID

100%
60%
35%
10%
5%
3%
1%
0%
11.9V
12V
12V
12V
12V
12V
12V
12V
0.52uA 0.52uA 0.52uA 0.52uA 0.52uA 0.52uA 0.52uA 0.52uA
Bảng của diode Si

VD
ID

100%
60%
35%
10%

5%
3%
1%
0%
11.9V
12V
12V
12V
12V
12V
12V
12V
0.52uA 0.52uA 0.52uA 0.52uA 0.52uA 0.52uA 0.52uA 0.52uA
Bảng của diode Ge

Khi mắc thuận diode cho dịng đi qua cịn mắc ngược thì khơng.
Điện trở Rs là trở bảo vệ cho diode vì nó bảo vệ diode khỏi bị đánh thủng khi điện áp
ngược lớn.
1.2 Đo đặc tuyến I-V của diode Zener (D3)
 Đo trong vùng thiên áp thuận:

100%

50%

30%

20%

10%

5%

3%

1%

0%


VD
ID

0.18
0.11mA

0.2V
0.23m
A

0.22V
0.38m
A

0.23V
0.56m
A

0.25V 0.28V
1mA 2mA

0.31V
3.1m
A

0.37
6.9m
A

0.51V
6mA

 Đo trong vùng thiên áp ngược:

V
ID
VD

-8.2V
0.16m
A
8.09V

-9V
1.25m
A
8.15V

-10V
2.68m

A
8.17V

-11V
4.14m
A
8.19V

-12V
5.59m
A
8.20V

-13V
7.05m
A
8.20V

-14V
8.52m
A
8.21V

-15V
9.98m
A
8.21V

Hệ số ổn áp:

- Khi mắc thuận diode Zener giống với diode khác cịn khi mắc ngược thì diode
zener có một vùng trong đặc tuyến phân cực ngược của nó với điện áp âm gần như không
đổi.
- Diode zener trong bộ ổn áp có vai trị giúp điện áp đầu ra ổn định với độ gợn
sóng thấp trong các điều kiện dịng tải khác nhau.


1.3 Đo đặc tuyến I-V với các diode phát quang LED: D4, D5, D6, D7
LED đỏ
Thế ni +V
Dịng qua LED ID4
Sụt thế trên LED
-VD4
LED xanh lá
Thế ni +V
Dịng qua LED ID5
Sụt thế trên LED
-VD5
LED vàng
Thế ni +V
Dịng qua LED ID6
Sụt thế trên LED
-VD6
LED xanh dương
Thế ni +V
Dịng qua LED ID7
Sụt thế trên LED
-VD7

Điểm bắt đầu sáng

4.48
3.34

Sáng trung bình
7.23
7.37

2.2
Điểm bắt đầu sáng
2.65
0.72

2.22
Sáng trung bình
4.48
3.34

2.16
Điểm bắt đầu sáng
2.26
0.72

2.23
Sáng rõ
8.77
9.61

2.2
Sáng trung bình
7.6

7.91

2.17
Điểm bắt đầu sáng
4.48
3.34

Sáng rõ
8.77
9.62

2.23
Sáng rõ
9
9.96

2.22
Sáng trung bình
7.94
8.41

2.2

2.23
Sáng rõ

2.22

Nhận xét: Dịng và thế sử dụng cho các LED sẽ tăng dần từ: RGYB
2. Khảo sát mạch chỉnh lưu

2.1 Sơ đồ chỉnh lưu nửa sóng và lọc gợn sóng

9
9.96
2.23


Bỏ D2 đi ta được chỉnh lưu nửa sóng.


-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 do sụt thế trên diode D1.


• Khảo sát bộ chỉnh lưu có lọc gợn sóng:
-Dạng sóng lối ra OUT sau khi mắc tụ

-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
-Vẽ lại lối ra OUT khi nối J2 và J3, bỏ nối J1.

-Tỷ lệ gợn sóng
-Dạng gợn sóng sau khi nối thêm J4


-Tỷ lệ gợn sóng lúc này sẽ là
-Góc dẫn

-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


-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 khơng đổi khi thay R1 bằng R2 do nó chỉ phụ thuộc vào đặc tính của diode.
2.2 Sơ đồ chỉnh lưu toàn sóng dùng thứ cấp biến thế ra có điểm giữa

• 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.
-Nối J3, vẽ lại dạng sóng OUT


-Vr = 0.03V, tỷ lệ gợn sóng
-Thế gợn sóng và tỷ lệ gợn sóng nhỏ hơn so với trường hợp chỉnh lưu nửa chu kỳ. Vậy
suy đốn trên hồn tồn hợp lý.


2.3 Sơ đồ chỉnh lưu toàn sóng bằng cầu diode

- Nhận xét : Mạch cầu sử dụng 4 diode nên sụt thế nhiều hơn trường hợp dùng 2 diode sử
dụng máy biến áp có điểm nối ở giữa


3. Khảo sát quá trình chuyển trạng thái của 2 loại diode tiếp điểm và tiếp mặt

3.1 Khảo sát với diode tiếp mặt 1N-4001
o

Tần số 50Hz:


o

Tần số 500Hz:

o

Tần số 50kHz:


o

Tần số 500kHz:

-Nhận xét: Lối ra sẽ giống lối vào khi tần số tăng. Do điện dung ký sinh trên diode tích
và phóng ở tần số cao làm diode khơng hoạt động ở chức năng chỉnh lưu. Từ tấn số 50
KHz có sự khác biệt, thể hiện rõ sự phóng nạp của tụ ký sinh.


3.2 Khảo sát với diode tiếp điểm 1N-4148
o

Tần số 50Hz:

o

Tần số 500Hz:


o

Tần số 50kHz:

o

Tần số 500kHz:

-Khi tần số tăng lên 50kHz thì dạng sóng lối ra khác dạng sóng 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.
- diode tiếp điểm (1N4148) thường được ứng dụng để tách sóng tín hiệu trong các mạch
cao tần có biên độ nhỏ, cịn diode tiếp mặt (1N4001) chỉ sử dụng để tách sóng tín hiệu
trong các mạch có tần số thấp .


4. Các mạch dịch mức tín hiệu và hạn biên dùng diode
4.1 Bộ dịch mức một chiều DC của tín hiệu


• Dịch mức dương của tín hiệu

- Nối J2, khơng nối J1 để tạo sơ đồ dịch mức dương cho tín hiệu.
1.Vc = 0.25

2. Vc = 1V


3.Vc = 2V

4. Vc=4V


Sơ đồ ngun lý:

- 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

• Dịch mức phần âm của tín hiệu
- Nối J1, khơng nối J2 để tạo sơ đồ dịch mức âm cho tín hiệu.



1. Vc = -0.25V

2.Vc = -1V


3.Vc = -2V

4.Vc = -4V