Tài liệu Thí nghiệm Mạch điện tử - Lab2: Diode and power supply

g số là độ gợn 
sóng và hệ số ổn áp. Nếu xét tải cố định, bộ nguồn DC dù tốt thế nào thì cũng không thể 
tạo ra điện áp ngỏ ra không thay đổi theo thời gian, tức độ gợn bằng 0, khi mà điện áp ngỏ 
vào thay đổi. Do vậy nếu hai bộ nguồn DC có cùng giá trị tầm điện áp ngõ vào, cùng điện 
áp và dòng tối đa ngõ ra sẽ được so sánh dựa trên độ gợn sóng tối đa. Bộ nguồn nào có độ 
gợn sóng càng nhỏ thì chất lượng của nó càng tốt. Ví dụ xét 2 bộ nguồn có thông số ngõ ra 
lần lượt là: 5V, Line Regulation <0.25V và 5V, Line Regulation <0.5V sẽ có dạng sóng 
ngõ ra trong trường hợp xấu nhất như H1.2. Ngược lại nếu xét ngõ vào cố định, bộ nguồn 
DC dù tốt thế nào thì cũng không thể cho điện áp ra cố định, tức hệ số ổn áp bằng 0, với tất 
cả các tải. Xét 2 bộ nguồn với thông số ngõ ra như sau: 5V, Load Regulation <10% và 5V, 
Load Regulation <5%. Đồ thị thể hiện sự thay đổi của áp ra theo giá trị của tải cho trên 
H1.3 
Electronic circuit Lab FEEE-University of Technology 
Page 2 
Ta có công thức tính độ gợn sóng và hệ số ổn áp như sau: 
- Hệ số gợn sóng: AC
DC
V
r
V
= hoặc gần đúng cho độ gợn sóng nhỏ: 
2 DC
V
r
V
∆
= 
- Hệ số ổn áp: | |% 100%FL NL
NL
V VVR
V
−
= × 
1.2. Mạch chỉnh lưu bán sóng 
Sơ đồ mạch chỉnh lưu bán sóng được trình bày trên H1.4a, tín hiệu ngỏ vào và ngõ ra được 
trình bày trên H1.4b&c. Diode chỉ được phân cực thuận và dẫn trong bán kỳ dương của 
ngõ vào, do vậy trong nữa chu kỳ âm sẽ có điện áp ngược đặt lên diode, dạng tín hiệu trên 
Diode được trình bày trên H1.4c. 
D
R
vi(t) vo(t)
H1.4a
Ngõ ra là điện áp một chiều tuy nhiên độ gợn rất lớn. Để giảm độ gợn, người ta dùng bộ 
lọc thông thấp để giữ lại thành phần DC, trên thực tế ta thường dụng tụ lọc như trên H1.5a. 
H1.2 
H1.3 
Electronic circuit Lab FEEE-University of Technology 
Page 3 
Muốn độ gợn sóng càng nhỏ thì giá trị điện dung càng lớn (thông thường là vài nghìn µF). 
Dạng điện áp ra khi có tụ lọc được trình bày trên H1.5b. 
D
R
vi(t) vo(t)
H1.5a C
1.3. Mạch chỉnh lưu toàn sóng 
Mạch chỉnh lưu toàn sóng được trình bày trên H1.6. H1.6a trình bày mạch chỉnh lưu toàn 
sóng dùng 2 diode và H1.6b trình bày mạch chỉnh lưu toàn sóng dùng cầu diode. Trong 
trong cả 2 mạch thì dòng qua tải R đều theo 1 chiều trong cả 2 bán kỳ. Tín hiệu vào và tín 
hiệu ra được trình bày trên H1.6c &d. 
D2
R
vi2(t) vo(t)
H1.6a
D1
vi1(t)
vi2(t) bằng nhau 
ngược pha với vi1(t)
Ngõ ra là điện áp một chiều tuy nhiên độ gợn rất lớn. Để giảm độ gợn, người ta dùng bộ 
lọc thông thấp để giữ lại thành phần DC, trên thực ta thường dụng tụ lọc được trình bày 
trên H1.7a. Muốn độ gợn sóng càng nhỏ thì giá trị điện dung càng lớn (thông thường là vài 
ngàn µF). Dạng điện áp ra khi có tụ lọc được trình bày trên H1.7b. 
D2
R
vi2(t) vo(t)
H1.7a
D1
vi1(t)
C
Electronic circuit Lab FEEE-University of Technology 
Page 4 
1.4. Mạch ổn áp 
1.4.1. Mạch ổn áp dùng Zener 
Mạch ổn áp dùng Zener được trình bày trên H1.8a 
Để thiết kế mạch ổn áp này, ta dựa trên đặc tuyến Volt-ampere của phần tử ổn áp Zener Dz 
như trên H1.8b, cùng với các yêu cầu đặc ra cho ngõ vào và ngỏ ra của mạch. Dz chỉ hoạt 
động ổn áp khi có dòng phân cực ngược nằm trong khoảng Izmin đến Izmax. Izmax có được dựa 
vào công suất cho phép của Dz, Izmin thông thường được chọn bằng 0.1Izmax. Vậy thiết kế 
mạch ổn áp dùng zener chính là chọn Dz và chọn Ri sao cho thỏa mãn các yêu cầu đặt ra. 
1.4.2. Mạch ổn áp hồi tiếp 
Các mạch ổn áp đơn giản dùng Zener nói chung cho độ ổn áp không cao cũng như công 
suất ra không lớn. Để đạt được độ ổn áp cao hơn, công suất ngõ ra lớn hơn người ta dùng 
các mạch ổn áp có hồi tiếp. Sơ đồ khối mạch ổn áp có hồi tiếp như H1.9. 
Phaàn töû ñieàu khieån
Boä khueách ñaïi
Boä so saùnhAÙp chuaån
Laáy
maãu
aùp
ra
vovi
H1.9
Nguyên lý hoạt động của mạch : Một phần điện áp ra được lấy mẫu hồi tiếp về bộ so sánh 
để so sánh với điện áp chuẩn. Kết quả so sánh được khuếch đại lên và đưa tới phần tử điều 
khiển. Phần tử điều khiển thay đổi tham số làm cho áp ra thay đổi tiệm cận dần tới giá trị 
áp chuẩn mong muốn. 
Một mạch ổn áp hồi tiếp đơn giản được trình bày trên H1.10. 
Electronic circuit Lab FEEE-University of Technology 
Page 5 
Q1: phần tử điều khiển, hoạt độn ở chế độ khuếch đại 
R1: phân cực cho Q1 và Q2 hoạt động 
R4 và Zener tạo điện áp tham khảo (điện áp chuẩn) 
R2, R3 phần tử hồi tiếp lầy mẫu điện áp ra để so sánh với điện áp chuẩn 
Q2 phần tử khuếch đại sai lệch giữa điện áp hồi tiếp và điện áp chuẩn 
Vì một nguyên nhân nào đó làm Vo tăng lên, sẽ làm cho điện hồi tiếp Vf tăng, Q2 dẫn mạnh 
hơn, Q1 dẫn yếu hơn và cuối cùng là Vo giảm 
 ổn định tại giá trị mong muốn. Ngược lại 
vì một nguyên nhân nào đó làm Vo giảm xuống, sẽ làm cho điện hồi tiếp Vf giảm, Q2 dẫn 
yếu hơn, Q1 dẫn mạnh hơn và cuối cùng là Vo tăng 
 ổn định tại giá trị mong muốn. 
Giá trị áp ra ổn định được tính theo công thức : ( )2 2 2
3 3
1 1o f z BEQ
R RV V V V
R R
   
= + = + +   
   
2. Chuẩn bị thí nghiệm 
- Đọc lại lý thuyết về mạch dùng diode : Microelectronic Circuits, fifth Edition, 
Sedra/Smith, pages 140-216. 
- Đọc trước bài thí nghiệm 
- Viết bài chuẩn bị thí nghiệm bao gồm: 
 Sơ đồ nguyên lý các mạch cần thí nghiệm 
 Viết các công thức (biểu thức chữ cuối cùng) cho các đại lượng cần đo và kết quả 
tính toán lý thuyết cho các đại lượng đó (nếu đủ dữ kiện) 
 Phương pháp đo đạc các đại lượng (trình bày các bước ngắn gọn) 
 Photo các bảng biểu trong tài liệu hướng dẫn thí nghiệm 
3. Dụng cụ thí nghiệm 
- Bộ thí nghiệm chính ELECTRONIC LAB ANA-MAIN 
- Module: Diode & Power supply 
- Dao động ký: GRS-6052A 
- Máy đo: Fluke 45 
- Bộ dây nối 
4. Thực hiện thí nghiệm 
4.1. Mạch chỉnh lưu 
- Thực hiện mạch điện trên H4.1a dùng BLOCK-A trên Module - Diode & Power 
Supply như H4.1b. Trong đó: C chọn C2, C3 hoặc không gắn tụ điện, RLoad bao gồm R 
nối tiếp VR1, giá trị RLoad chỉnh được bằng cách chỉnh VR1. Dùng dao động ký, máy đo 
Fluke 45 để hoàn thành Bảng 4.1a & b phần mạch chỉnh lưu bán sóng 
Electronic circuit Lab FEEE-University of Technology 
Page 6 
BLOCK A - Rectifier & Filter circuits 
D1
D2 D3
D4
C1
C2 C3
VR1
R
gnd
vo
Oscilloscope
~ ~
9V 0V 9V
H4.1b
- Thực hiện mạch điện trên H4.1c dùng BLOCK-A trên Module - Diode & Power 
Supply như H4.1d. Trong đó: C chọn C2, C3 hoặc không gắn tụ điện, RLoad bao gồm R 
nối tiếp VR1, giá trị RLoad chỉnh được bằng cách chỉnh VR1. Dùng dao động ký, máy đo 
Fluke 45 để hoàn thành Bảng 4.1a phần mạch chỉnh lưu toàn sóng 
Electronic circuit Lab FEEE-University of Technology 
Page 7 
Electronic circuit Lab FEEE-University of Technology 
Page 8 
Electronic circuit Lab FEEE-University of Technology 
Page 9 
4.2. Mạch ổn áp 
- Thực hiện mạch trên H4.2a dùng BLOCK-B trên Module - Diode & Power Supply 
như H4.2b. Ri bao gồm R1 nối tiếp VR2, RLoad bao gồm R2 nối tiếp VR3, Dz là Z1. Hãy 
thực hiện đo đạc các số liệu để hoàn thành Bảng 4.2a, phần mạch ổn áp dùng zener. 
- Thực hiện mạch trên hình H4.2c dùng BLOCK-A&B trên Module - Diode & Power 
Supply như H4.2d. Hãy thực hiện đo đạc các số liệu để hoàn thành Bảng 4.2a, phần 
mạch ổn áp dùng zener. 
- Thực hiện mạch trên H4.2e dùng BLOCK-C trên Module - Diode & Power Supply 
như H4.2f. Chỉnh VR4 để VRi (R1 nối tiếp R4) bằng 2kΩ, chỉnh VR6 để RLoad (R5 nối 
tiếp VR6) bằng 220Ω, chỉnh nguồn DC để Vi=10V. Chỉnh VR5 để ngỏ ra Vo=5.1V. Hãy 
thực hiện đo đạc các số liệu để hoàn thành hàng 1 trong Bảng 4.2a, phần mạch ổn áp 
hồi tiếp. 
Electronic circuit Lab FEEE-University of Technology 
Page 10 
BLOCK C - Feedback Regulator 
vi
gnd
VR4
Q1
Q2
Z
R2
VR5
R4
R3
R5
VR6
vo
R1
gnd
V+
GND
Nguồn DC 
H4.2f
- Thực hiện mạch trên H4.2g dùng BLOCK-A&C trên Module - Diode & Power 
Supply như H4.2h. Hãy thực hiện đo đạc các số liệu để hoàn thành hàng 2 trong Bảng 
4.2a, phần mạch ổn áp hồi tiếp. 
BLOCK C - Feedback Regulator 
vi
gnd
VR4
Q1
Q2
Z
R2
VR5
R4
R3
R5
VR6
vo
R1
gnd
H4.2h
BLOCK A - Rectifier & Filter circuits 
D1
D2 D3
D4
C1
C2 C3
VR1
R
gnd
vo
~ ~
9V 0V 9V
Electronic circuit Lab FEEE-University of Technology 
Page 11 
Mạch ổn áp dùng zener
Vi 0 3 5 117 9
Mạch ổn áp hồi tiếp
VOLTS/DIV: 5V, TIME/DIV: 5ms, Mode:DC
0
VOLTS/DIV: 5V, TIME/DIV: 5ms, Mode:DC
0
Vo
13 15 17 Vi 0 3 5 117 9
Vo
13 15 17
Vi[V]
6
1 3 5 7 9 11 13 15 17
V
o[
V
]
1
2
3
4
5
1 3 5 7 9 11 13 15 17
V
o[
V
]
1
2
3
4
5
Vi[V]
Vi(t); C=C3=47uF
Vimax=[V] Vimin=[V]
VOLTS/DIV: 5V, TIME/DIV: 5ms, Mode:DC
0
Vi(t); C=C2+C3=22uF+47uF
Vimax=[V] Vimin=[V]
Vo(t); C=C3=47uF
∆Vo=[V]VoDC=.[V] r=.
VOLTS/DIV: 5V, TIME/DIV: 5ms, Mode:DC
0
∆Vo=[V]VoDC=.[V] r=.
Vo(t); C=C2+C3=22uF+47uF
Bảng 4.2a - Khảo sát ngỏ ra theo sự thay đổi của ngỏ vào
Electronic circuit Lab FEEE-University of Technology 
Page 12 
- Thực hiện mạch như trên H4.2b, nguồn V+ chỉnh 12V, đo đạc số liệu để hoàn thành 
Bảng 4.2b, phần mạch ổn áp dùng Zener. 
- Thực hiện mạch như trên H4.2f, nguồn V+ chỉnh 12V, đo đạc số liệu để hoàn thành 
Bảng 4.2b, phần mạch ổn áp hồi tiếp. 
Mạch ổn áp dùng zener
RLoad1000 900 800 500700 600
Mạch ổn áp hồi tiếp
Vo
400 300 200 RLoad 1000 900 800 500700 600
Vo
400 300 200
6
VR%=[%]
RLoad[ ]
1000 900 800 700 600 500 400 300 200
V
o[
V
]
1
2
3
4
5
(None Load) (Full Load)
VNL=.[V] VFL=.[V]
RLoad[ ]
1000 900 800 700 600 500 400 300 200
V
o[
V
]
1
2
3
4
5
(None Load) (Full Load)
VNL=.[V] VFL=.[V] VR%=[%]
Bảng 4.2b - Khảo sát ngỏ ra theo sự thay đổi của tải
5. Báo cáo kết quả thí nghiệm 
5.1. Mạch chỉnh lưu : dựa trên kết quả thí nghiệm. 
- Phân tích ảnh hưởng của giá trị tụ điện C. 
- Phân tích ảnh hưởng của RLoad. 
- Phân tích so sánh 2 dạng mạch chỉnh lưu 
5.2. Mạch ổn áp: dựa trên kết quả thí nghiệm 
- Phân tích so sánh chất lượng của 2 dạng mạch ổn áp do sự thay đổi của điện áp vào. 
- Phân tích so sánh chất lượng của 2 dạng mạch ổn áp do sự thay đổi của tải.