Mạch điện tử - Bài thí nghiệm số 3: Mạch transistor ghép liên tầng, mạch khuếch đại công suất đẩy kéo
Trong bài thí nghiệm số 2, chúng ta đã khảo sát cách phân cực và các cách
nối cơ bản của một Transistor lưỡng cực (BJT). Trong bài thí nghiệm này,
ta sẽ khảo sát một vài cách ghép nối liên tầng các BJT và cuối cùng là
khảo sát mạch khuếch đại công suất, khối mạch quan trọng nhất giao tiếp
với thiết bị đầu cuối, như loa, anten phát
Có bốn cách chủ yếu để ghép nối liên tầng các BJT, đó là: ghép liên tầng,
ghép vi sai, ghép Darlington và ghép Cascode. Tùy theo mục đích, yêu cầu
của khối khuếch đại mà người ta lựa chọn cách ghép BJT cho phù hợp. Ví
dụ cần khuếch đại biên độ tín hiệu vào áp hoặc dòng lớn lên rất nhiều lần
người ta lựa chọn cách ghép liên tầng, hay cần khuếch đại sự sai lệch giữa
hai tín hiệu vào và tránh ảnh hưởng của nhiễu, người ta chọn cách ghép vi
sai. BJT ghép Darlington nhằm ghép hai hay nhiều BJT thành một BJT có
độ lợi dòng hfe tăng lên nhiều lần. Sau khi ghép Darlington, nối BJT theo
kiểu C chung sẽ cho độ lợi công suất lớn, nó thường được dùng như là
mạch khuếch đại công suất cho những tải có công suất nhỏ. BJT ghép
Cascode có lợi nhất về mặt tần số cao. Vì thời gian thí nghiệm có hạn và
khả năng khảo sát mạch trong thực tế bị hạn chế, nên ta chỉ đi sâu khảo sát
hai mạch khuếch đại ghép vi sai và ghép Darlington.
Tóm tắt nội dung Mạch điện tử - Bài thí nghiệm số 3: Mạch transistor ghép liên tầng, mạch khuếch đại công suất đẩy kéo, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút "TẢI VỀ" ở trên
n hình 10(b), với RE có giá trị tìm được trong phần yêu cầu trước khi vào thí nghiệm của mạch khuếch đại ghép vi sai. Máy phát sóng chỉnh sóng sin tần số 1kHz, biên độ điều chỉnh sao cho v1p - p = v2p - p = 50mV. Dùng dao động ký để ở AC vẽ lại dạng sóng của v1, v2, v01, v02 trên cùng một hệ trục tọa độ theo thời gian. Bằng dao động ký, hãy xác định biên độ của v01 và v02. Từ đó xác định độ lợi vi sai Ad của mạch, ghi các giá trị vào bảng 4. So sánh các kết quả thu được với tính toán và mô phỏng. Bảng 4. Bảng đo độ lợi Ad của mạch ghép vi sai với điện trở cực phát RE v1m[mV] v2m[mV] v01m[V] v02m[V] Ad Hình 11. (a) Mạch TN đo Ac, (b) Mạch TN đo AV c. Khảo sát chế độ cách chung (Common mode) Thực hiện mạch trên hình 11(a), với RE có giá trị tìm được trong phần yêu cầu trước khi vào thí nghiệm của mạch khuếch đại ghép vi sai. Máy phát Q1Q2 (a) vO1 vO2 v2 VCC VEE v1 RC RC RB RB RE Máy phát sóng vi Q1Q2 (b) vO1 vO2 VCC VEE RC RC RB RB Máy phát sóng v1 RE sóng chỉnh sóng sin tần số 1kHz, biên độ điều chỉnh sao cho v1p - p = v2p - p = 2V. Dùng dao động ký để ở AC vẽ lại dạng sóng của v1, v2, v01, v02 trên cùng một hệ trục tọa độ theo thời gian. Bằng dao động ký, hãy xác định biên độ của v01 và v02. Từ đó xác định độ lợi cách chung Ac của mạch, ghi các giá trị vào bảng 5. So sánh các kết quả thu được với tính toán và mô phỏng. Bảng 5. Bảng đo độ lợi Ac của mạch ghép vi sai với điện trở cực phát RE v1m[mV] v2m[mV] V01m[V] v02m[V] Ac d. Xác định tỉ số CMRR Từ kết quả ở b và c hãy xác định tỉ số CMRR, so sánh kết quả thu được với tính toán và mô phỏng mạch. e. Khảo sát mạch với tín hiệu vào bất kỳ Thực hiện mạch trên hình 11(b), với RE có giá trị tìm được trong phần yêu cầu trước khi vào thí nghiệm của mạch khuếch đại ghép vi sai. Máy phát sóng chỉnh sóng sin tần số 1kHz, biên độ điều chỉnh sao cho v1p - p = 50mV. Dùng dao động ký để ở AC vẽ lại dạng sóng của v1, v2, v01, v02 trên cùng một hệ trục tọa độ theo thời gian. Bằng dao động ký, hãy xác định biên độ của v01 và v02. Từ đó xác định độ lợi áp Av = v01/v1, ghi các giá trị vào bảng 6. So sánh các kết quả thu được với tính toán và mô phỏng. Bảng 6. Bảng đo AV của mạch ghép vi sai với điện trở cực phát RE v1m[mV] v01m[V] v02m[V] AV f. Khảo sát mạch tăng tỉ số CMRR i) Thực hiện mạch trên hình 12(a), dùng máy đo Fluke 45 nhấn phím VDC đo điện áp trên cực C của Q1 và Q2 (VC1 và VC2), điều chỉnh biến trở VRref sao cho VC1 = VC2 và bằng với mạch hình 10(a). Thực hiện đo tất cả điện áp trên các cực của Q1 và Q2, xác định điểm làm việc của Q1 và Q2. Ghi các giá trị đo và tính vào bảng 7, so sánh kết quả thu được so với mạch hình 10(a). Bảng 7. Bảng đo phân cực của mạch ghép vi sai với nguồn dòng cực phát VB1 [V] VB2 [V] VE1 [V] VC1 [V] VC2 [V] VCEQ1 [V] VCEQ2 [V] ICQ1 [mA] ICQ2 [mA] ii) Thực hiện mạch trên hình 12(b), máy phát sóng chỉnh sóng sin tần số 1kHz, biên độ điều chỉnh sao cho v1p - p = v2p - p = 50mV. Dùng dao động ký xác định biên độ của v01 và v02, độ lợi vi sai Ad của mạch, ghi kết quả vào bảng 8. So sánh với mạch hình 10(b). Bảng 8. Bảng đo độ lợi Ad của mạch ghép vi sai với nguồn dòng cực phát v1m[mV] v2m[mV] v01m[V] v02m[V] Ad Hình 12. Mạch tăng CMRR bởi nguồn dòng cực phát (a) Mạch TN đo phân cực, (b) Mạch TN đo Ad Q1Q2 (b) vO1 vO2 v2 VCC IO v1 RC RC RB RB 39Ω 39Ω vi Máy phát sóng (a) Q4Q3 8.2 KΩ IO VEE VRref Q1Q2 VCC RC RC RB RB iii) Thực hiện mạch trên hình 13(a), máy phát sóng chỉnh sóng sin tần số 1kHz, biên độ điều chỉnh sao cho v1p - p = v2p - p = 2V. Dùng dao động ký xác định biên độ của v01 và v02, độ lợi cách chung Ac của mạch, ghi kết quả vào bảng 9. So sánh với mạch hình 11(a). Bảng 9. Bảng đo độ lợi Ac của mạch ghép vi sai với nguồn dòng cực phát v1m[mV] v2m[mV] V01m[V] v02m[V] Ac iv) Xác định tỉ số CMRR, so sánh với kết quả ở phần d. g. Mạch khuếch đại vi sai hoạt động khi có tải Thực hiện mạch trên hình 13(b), máy phát sóng chỉnh sóng sin tần số 1kHz, biên độ điều chỉnh sao cho v1p - p = v2p - p = 50mV. Dùng dao động ký xác định biên độ của v01 và v02. So sánh kết quả thu được so với mạch trên hình 12(b). Mạch khuếch đại vi sai này có thể kéo trực tiếp tải 220Ω được không? Hình 13. Mạch tăng CMRR bởi nguồn dòng cực phát (a) Mạch TN đo Ac, (b) Mạch TN vi sai có tải RL Với mạch trên hình 13(b), thay tụ CO và tải RL bởi ngõ vào của mạch ghép Darlington ở hình 9(b). Dùng dao động ký để ở AC xác định biên độ của v01, v02. Hãy so sánh kết quả với trường hợp kéo trực tiếp tải RL. Quan sát tín hiệu ngõ ra của mạch ghép Darlington, nhận xét vai trò của mạch ghép Darlington trong trường hợp này. Q1Q2 (a) vO1 vO2 v2 VCC v1 RC RC RB RB IO Máy phát sóng vi Q1Q2 (b) vO1 vO2 v2 VCC IO v1 RC RC RB RB 39Ω 39Ω vi Máy phát sóng RL100Ω CO 220Ω III. Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo 1. Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo lớp B a. Phân cực DC Thực hiện mạch trên hình 8(a). Không cấp nguồn tín hiệu vi. Dùng máy đo Fluke 45, nhấn DC để đo các giá trị đã tính trong bảng 10. So sánh các giá trị này với các giá trị đã tính toán. b. Chế độ AC i) Nối máy phát sóng vào ngõ vào vi. Chỉnh máy phát sóng dạng sin với biên độ 4V, tần số 1Khz. Dùng dao động ký để ở mode AC, quan sát đồng thời tín vào vi và tín hiệu ra vo. Ghi nhận giá trị điện áp đỉnh trên tải. Từ đó tính giá trị PL. Vẽ chúng trên cùng một hệ trục toạ độ. ii) Dùng probe quan sát đồng thời tín hiệu dòng điện qua các chân E của BJT Q1 và Q2 thông qua đo điện áp trên các điện trở R3 và R4. Chúng có dạng chỉnh lưu bán kỳ không ? Ghi nhận giá trị biên độ của chúng. Các giá trị biên độ này có bằng nhau không ? Giải thích. Tính giá trị trung bình của các dòng điện này. iii) Dùng máy đo Fluke 45 nhấn DC đo dòng điện trung bình Iav1 của BJT Q1 và Iav2 của Q2 thông qua đo điện áp trên các điện trở R3 và R4, so sánh giá trị đo được với giá trị tính toán ở ii). Dùng các giá trị này để tính toán giá trị trung bình của nguồn VCC1 (Pcc1) và VCC1 (Pcc2). iv) Tính hiệu suất η của mạch. v) Thay đổi biên độ ngõ vào theo các giá trị cho trên bảng 11. Lần lượt đo và tính lại VLm, PL, Pcc1 và Pcc2, η. Vẽ đường cong hiệu suất η(vi). Bảng 10. Bảng đo phân cực của mạch khuếch đại đẩy kéo lớp B IR1 [mA] IR2 [mA] VB1 [V] VB2 [V] VO [V] VBEQ1 [V] VBEQ2 [V] VL [V] Tính Đo Bảng 11. Bảng đo các thông số cơ bản ở chế độ AC của mạch khuếch đại đẩy kéo lớp B Vim [V] 4 5 6 7 8 9 10 VLm [V] PL [mW] Iav1[mA] PCC1[mW] Iav2[mA] PCC2[mW] η 2. Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo lớp AB a. Phân cực DC Thực hiện mạch trên hình 8(b). Không cấp nguồn tín hiệu vi. Dùng máy đo Fluke 45, nhấn DC để đo các giá trị đã tính trong bảng 12. So sánh các giá trị này với các giá trị đã tính toán. b. Chế độ AC i) Nối máy phát sóng vào ngõ vào vi. Chỉnh máy phát sóng dạng sin với biên độ 3.4V, tần số 1Khz. Dùng dao động ký để ở mode AC, quan sát đồng thời tín vào vi và tín hiệu ra vo. Ghi nhận giá trị điện áp đỉnh trên tải. Từ đó tính giá trị PL. Vẽ chúng trên cùng một hệ trục toạ độ. ii) Dùng probe quan sát đồng thời tín hiệu dòng điện qua các chân E của BJT Q1 và Q2 thông qua đo điện áp trên các điện trở R3 và R4. Chúng có dạng chỉnh lưu bán kỳ không ? Ghi nhận giá trị biên độ của chúng. Các giá trị biên độ này có bằng nhau không ? Giải thích. Tính giá trị trung bình của các dòng điện này. iii) Dùng máy đo Fluke 45 nhấn DC đo dòng điện trung bình Iav1 của BJT Q1 và Iav2 của Q2 thông qua đo điện áp trên các điện trở R3 và R4, so sánh giá trị đo được với giá trị tính toán ở ii). Dùng các giá trị này để tính toán giá trị trung bình của nguồn VCC1 (Pcc1) và VCC1 (Pcc2). iv) Tính hiệu suất η của mạch. v) Thay đổi biên độ ngõ vào theo các giá trị cho trên bảng 11. Lần lượt đo và tính lại VLm, PL, Pcc1 và Pcc2, η. Vẽ đường cong hiệu suất η(vi). vi) So sánh dạng tín hiệu và các giá trị đã đo được trong khuếch đại lớp AB với khuếch đại lớp B. Bảng 12. Bảng đo phân cực của mạch khuếch đại đẩy kéo lớp AB IR1 [mA] IR2 [mA] VB1 [V] VB2 [V] VO [V] VBEQ1 [V] VBEQ2 [V] VL [V] Tính Đo Bảng 13. Bảng đo các thông số ở chế độ AC của mạch khuếch đại đẩy kéo lớp AB Vim [V] 4 5 6 7 8 9 10 VLm [V] PL [mW] Iav1[mA] PCC1[mW] Iav2[mA] PCC2[mW] η F. BÁO CÁO THÍ NGHIỆM Trong bài báo cáo thí nghiệm sinh viên cần trình bày tối thiểu các vấn đề sau: 1. Các mạch thí nghiệm. 2. Các số liệu thiết kế . 3. Các số liệu mô phỏng. 4. Các số liệu chạy mạch thực tế. 5. Các nhận xét, giải thích và so sánh. G. GIÁ TRỊ ĐIỆN TRỞ 3 VẠCH MÀU Hai vạch màu đầu tiên có trên thị trường cho điện trở 3 vạch màu sai số 20% là : 10, 12, 15, 18, 20, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82.
File đính kèm:
mach_dien_tu_bai_thi_nghiem_so_3_mach_transistor_ghep_lien_t.pdf
