Tài liệu Thí nghiệm Mạch điện tử - Lab4: Basic modes of MOSFET AMP

Electronic circuit Lab FEEE-University of Technology 
Page 1 
Lab4- Basic modes of MOSFET AMP 
--------------------------------------------------------------------------------------------------------- 
Mục ñích 
[1] Nắm vững các kiểu ghép cơ bản CS, CG, CD và các thông số ñặc trưng của chúng. 
[2] Hiểu rõ ảnh hưởng của hồi tiếp lên các thông số ñặc trưng (Av, Ai, Zi, Zo, ñáp ứng 
tần số) của mạch khuếch ñại dùng MOSFET. 
[2] ðo ñạc các thông số ñặc trưng (Av, Ai, Zi, Zo, ñáp ứng tần số) ñể so sánh giữa các 
kiểu ghép cơ bản của mạch khuếch ñại dùng MOSFET. 
1. Chuẩn bị thí nghiệm 
- ðọc lại lý thuyết về mạch khuếch ñại dùng MOSFET : Microelectronic Circuits, fifth 
Edition, Sedra/Smith, pages 235-335. 
- Trình bày ñặc tuyến VGS-ID của MOSFET và cách xác ñịnh các thông số: Vt, 
( )'nK=k W/L , gm tại ñiểm làm việc tĩnh biết trước dựa trên ñặc tuyến này. 
- Cho mạch phân cực cho MOSFET như H1.1, nếu biết trước ID, RD, RS, RG1, K, Vt, hãy 
viết các biểu thức liên quan ñể xác ñịnh RG2. 
- Cho mạch ñiện tử như H1.2, biết ñầy ñủ các thông số mạch và giả sử MOSFET ñược 
phân cực ñể hoạt ñộng ở chế ñộ bão hòa, hãy viết các biểu thức của AV, Zi, Zo tại tần số 
dải giữa (bỏ qua ảnh hưởng của tụ ngoài và tụ ký sinh) 
- Làm tương tự cho mạch ñiện tử trên H1.3, H1.4 và H1.5. 
- Dựa trên các thông số trên AV, Zi, Zo, hãy rút ra nhận xét cho các mạch khuếch ñại trên 
H1.2, H1.3, H1.4 và H1.5. 
- Cho mạch ñiện tử trên H1.6, biết ñầy ñủ các thông số mạch và giả sử MOSFET ñược 
phân cực ñể hoạt ñộng ở chế ñộ bão hòa. Hãy trình bày mô hình mạch ở tần số thấp và 
Electronic circuit Lab FEEE-University of Technology 
Page 2 
tần số cao, từ ñó xác ñịnh biểu thức tần số cắt thấp (f1) và cắt cao (f2) của mạch ñiện tử 
này. 
- ðọc phần 3, thực hiện thí nghiệm, sau ñó tóm tắt các công việc chính phải làm trong 
buổi thí nghiệm. 
- Xem lại cách sử dụng dao ñộng ký và máy ño vạn năng ñể ño các ñại lượng liên quan 
trong buổi thí nghiệm. 
- Download và ñọc datasheet của MOSFET 2N7000 
2. Dụng cụ thí nghiệm 
- Bộ thí nghiệm chính ELECTRONIC LAB ANA-MAIN 
- Module: Basic modes of MOSFET AMP 
- Dao ñộng ký: GRS-6052A 
- Máy ño: Fluke 45 
- Bộ dây nối 
3. Thực hiện thí nghiệm 
MOSFET là linh kiện rất dễ bị hỏng do tĩnh ñiện. Do ñó trong quá trình thao tác thí 
nghiệm phải hết sức thận trọng tuân thủ ñúng một số nguyên tắc sau: 
- Không chạm tay vào cực G của MOSFET vì rất dễ gây nguy hiểm cho MOSFET do 
tĩnh ñiện của tay. 
- Tắt toàn bộ các nguồn cung cấp và tín hiệu, máy ño chức năng ño ñiện trở, test diode 
trước khi thực hiện thao tác nối hoặc thay ñổi mạch. 
- Khi nối mạch, thực hiện các phần của mạch không liên quan tới MOSFET trước, nối 
MOSFET vào sau cùng. 
- Nếu có bất cứ nghi ngờ nào liên quan tới sự hư hỏng của MOSFET, phải ngay lập tức 
báo cho cán bộ quản lý PTN biết ñể kiểm tra và thay thế nếu MOSFET bị hỏng. Chú ý: 
số lượng MOSFET cho mỗi buổi thí nghiệm là có hạn, do vậy cán bộ quản lý PTN có 
quyền từ chối thay thế cho nhóm TN làm hư hỏng quá nhiều MOSFET. 
3.1. Dựng ñặc tuyến VGS-ID và xác ñịnh Vt, K, gm 
- Thực hiện mạch ñiện tử trên H3.1a dùng module Basic modes of MOSFET AMP như 
H3.1b. 
Electronic circuit Lab FEEE-University of Technology 
Page 3 
- Dao ñộng ký chọn mode X-Y, cả 2 kênh chọn mode DC, kênh 2 chọn INV. Chỉnh biến 
trở VR2 và quan sát ñiểm sáng trên màn hình, quỹ ñạo của ñiểm sáng chính là ñặc tuyến 
VGS-ID của MOSFET, vẽ lại ñặc tuyến này vào bảng 3.1. 
- Dựa vào ñặc tuyến VGS-ID hãy ño ñạc Vt, K và gm tại ñiểm làm việc tĩnh có ID=20mA, 
ghi nhận lại các giá trị vào bảng 3.1. 
Electronic circuit Lab FEEE-University of Technology 
Page 4 
3.2. Khảo sát mạch ghép S chung (CS) 
a. Thực hiện mạch ñiện tử trên H3.2a dùng module Basic modes of MOSFET AMP như 
H3.2b. 
b. Hở khóa K chỉnh biến trở VR2 ñể ñiện áp trên R7 bằng 2V (tức ID=20mA). Dùng dao 
ñộng ký quan sát tín hiệu vào và ra, máy phát sóng chọn sóng sin tần số 5KHz, biên ñộ 
chọn nhỏ nhất. ðóng khóa K, tăng dần biên ñộ máy phát sóng ñể ngõ ra có vop-p=4V, vẽ 
lại dạng sóng của ngõ vào và ra vào bảng 3.2, từ ñó xác ñịnh ñộ lợi áp của mạch. 
c. Giữ nguyên biên ñộ của máy phát sóng, tắt nguồn cung cấp, tắt máy phát sóng, nối nối 
tiếp biến trở VR1 với C1, VR1 chỉnh về nhỏ nhất. Mở nguồn cung cấp và máy phát 
sóng, tăng dần biến trở VR1 cho tới khi vop-p=2V. Tắt nguồn cung cấp, tắt máy phát 
sóng, cách ly biến trở VR1, dùng Fluke 45 ñể ño ñiện trở của VR1, ñó chính là Zi. 
d. Tháo VR1 ra khỏi mạch, nối lại mạch như H3.2b, biên ñộ máy phát sóng giữ nguyên, 
nối tải là biến trở VR4 vào ngỏ ra qua tụ ghép C5, VR4 chỉnh lớn nhất. Mở nguồn cung 
cấp và máy phát sóng, giảm dần VR4 cho tới khi vop-p=2V. Tắt nguồn cung cấp, tắt máy 
phát sóng, cách ly biến trở VR4, dùng Fluke 45 ñể ño ñiện trở của VR4, ñó chính là Zo. 
e. Thay ñổi mạch ñiện tử trên H3.2a & b bằng cách tháo bỏ C4 ra khỏi mạch. Thực hiện 
lại các bước từ b tời d, ghi giá trị vào bảng 3.2. 
Electronic circuit Lab FEEE-University of Technology 
Page 5 
Electronic circuit Lab FEEE-University of Technology 
Page 6 
3.3. Khảo sát mạch ghép G chung (CG) 
a. Thực hiện mạch ñiện tử trên H3.3a dùng module Basic modes of MOSFET AMP như 
H3.3b. 
b. Hở khóa K chỉnh biến trở VR2 ñể ñiện áp trên R7 bằng 2V (tức ID=20mA). Dùng dao 
ñộng ký quan sát tín hiệu vào và ra, máy phát sóng chọn sóng sin tần số 5KHz, biên ñộ 
chọn nhỏ nhất. ðóng khóa K, tăng dần biên ñộ máy phát sóng ñể ngõ ra có vop-p=4V, vẽ 
lại dạng sóng của ngõ vào và ra vào bảng 3.2, từ ñó xác ñịnh ñộ lợi áp của mạch. 
c. Giữ nguyên biên ñộ của máy phát sóng, tắt nguồn cung cấp, tắt máy phát sóng, nối nối 
tiếp biến trở VR1 với C2, VR1 chỉnh về nhỏ nhất. Mở nguồn cung cấp và máy phát 
sóng, tăng dần biến trở VR1 cho tới khi vop-p=2V. Tắt nguồn cung cấp, tắt máy phát 
sóng, cách ly biến trở VR1, dùng Fluke 45 ñể ño ñiện trở của VR1, ñó chính là Zi. Lưu 
ý: trong quá trình chỉnh VR1 mà thấy giá trị biên ñộ của máy phát sóng thay ñổi so 
với bước a thì phải ñiều chỉnh lại cho ñúng. 
d. Tháo VR1 ra khỏi mạch, nối lại mạch như H3.3b, biên ñộ máy phát sóng giữ nguyên 
như bước a, nối tải là biến trở VR4 vào ngỏ ra qua tụ ghép C5, VR4 chỉnh lớn nhất. Mở 
nguồn cung cấp và máy phát sóng, giảm dần VR4 cho tới khi vop-p=2V. Tắt nguồn cung 
cấp, tắt máy phát sóng, cách ly biến trở VR4, dùng Fluke 45 ñể ño ñiện trở của VR4, ñó 
chính là Zo. 
Electronic circuit Lab FEEE-University of Technology 
Page 7 
3.4. Khảo sát mạch ghép D chung (CD) 
a. Thực hiện mạch ñiện tử trên H3.4a dùng module Basic modes of MOSFET AMP như 
H3.4b. 
b. Hở khóa K chỉnh biến trở VR2 ñể ñiện áp trên R7 bằng 2V (tức ID=20mA). Dùng dao 
ñộng ký quan sát tín hiệu vào và ra, máy phát sóng chọn sóng sin tần số 5KHz, biên ñộ 
chọn nhỏ nhất. ðóng khóa K, tăng dần biên ñộ máy phát sóng ñể ngõ ra có vop-p=4V, vẽ 
lại dạng sóng của ngõ vào và ra vào bảng 3.2, từ ñó xác ñịnh ñộ lợi áp của mạch. 
c. Giữ nguyên biên ñộ của máy phát sóng, tắt nguồn cung cấp, tắt máy phát sóng, nối nối 
tiếp biến trở VR1 với C1, VR1 chỉnh về nhỏ nhất. Mở nguồn cung cấp và máy phát 
sóng, tăng dần biến trở VR1 cho tới khi vop-p=2V. Tắt nguồn cung cấp, tắt máy phát 
sóng, cách ly biến trở VR1, dùng Fluke 45 ñể ño ñiện trở của VR1, ñó chính là Zi. 
d. Tháo VR1 ra khỏi mạch, nối lại mạch như H3.4b, nối thêm tải là biến trở VR4 vào ngỏ 
ra qua tụ ghép C6, VR4 chỉnh lớn nhất. Mở nguồn cung cấp và máy phát sóng, chỉnh 
biên ñộ máy phát sóng ñể ngỏ ra có giá trị là vop-p=100mV. Giữ nguyên biên ñộ máy 
phát sóng, giảm dần VR4 cho tới khi vop-p=50mV. Tắt nguồn cung cấp, tắt máy phát 
sóng, cách ly biến trở VR4, dùng Fluke 45 ñể ño ñiện trở của VR4, ñó chính là Zo. 
Electronic circuit Lab FEEE-University of Technology 
Page 8 
3.5. Khảo sát ñáp ứng tần số của mạch ghép CS 
a. Thực hiện mạch ñiện tử trên H3.5a dùng module Basic modes of MOSFET AMP như 
H3.5b. 
b. Hở khóa K chỉnh biến trở VR2 ñể ñiện áp trên R7 bằng 2V (tức ID=20mA). Dùng dao 
ñộng ký quan sát tín hiệu vào và ra, máy phát sóng chọn sóng sin tần số 5KHz, biên ñộ 
chọn nhỏ nhất. ðóng khóa K, tăng dần biên ñộ máy phát sóng ñể ngõ ra có vop-p=2V, 
giữ nguyên biên ñộ máy phát sóng, thực hiện ño ñạc và hoàn thành bảng 3.3. 
c. ðo 2 tần số cắt thấp và cao của mạch ñiện tử này, ghi số liệu vào bảng 3.3. Lưu ý: tần 
số cắt là tần số tại ñó biên ñộ của ngỏ ra bằng 1 / 2 giá trị biên ñộ ngỏ ra tại dải giữa 
Electronic circuit Lab FEEE-University of Technology 
Page 9 
4. Báo cáo thí nghiệm 
- Phân tích so sánh kết quả lý thuyết với thực nghiệm 
- So sánh các kiểu ghép cơ bản của mạch dùng MOSFET 
- Kết luận, giải thích về vai trò của hồi tiếp