Thực tập Kỹ thuật Điện tử Bộ môn Điện tử -Viễn thơng Bài SƠ ĐỒ DAO ĐỘNG TÍN HIỆU KHÁC SIN MỤC ĐÍCH Mục đích thực hành tìm hiểu mạch dao động khác sin như: mạch tạo dao động đa hài (tạo dãy xung vuông), mạch đơn hài hay mạch tạo xung tam giác , 2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT Để thực hành tốt thí nghiệm yêu cầu sinh viên cần nắm rõ số điểm sau: Q trình phóng nạp tụ điện qua điện trở khóa điện tử( transistor) Sự chuyển trạng thái khóa điện tử vị trí ngưỡng, q trình tạo dao động mạch đa hài (dao động có nhiều tần số khác thường có phổ tần số gần liên tục đoạn đó) Đặc trưng điện trở âm UJT (trong trình dao động có lúc diode có điện trở âm tức Rdiode> Trong K hệ số khuếch đại transistor β hệ số hồi tiếp mạch 3.3.1.2 Ngun lý hoạt động Việc hình thành xung vng cửa thực sau thời gian, τ1 = t1-t0 cửa ra1, τ2 = t2 - t1 cửa Nhờ trình đột biến chuyển trạng thái sơ đồ thời điểm to, t1, t2 … Trong khoảng thời gian τ1, tranzitor T1 khoá T2 mở Tụ C1 nạp đầy điện tích trước lúc t0 phóng điện qua đường C1->T2CE -> GND->Vcc-> R1-> C1 làm điện bazơ T1 thay đối theo hình5 - b2 Đồng thời thời gian này, Tụ C2 nguồn Vcc nạp theo đường C2->T2BE -> GND->Vcc->C2 làm điện Bazơ T2 thay đổi theo hình - b4 Chú ý: B, E, C cực transistor Lúc t = t1, UB1 = 0.6V tranzitor T1 mở, xẩy trình đột biến lần thứ nhất, nhờ mạch hồi tiếp dương làm sơ đồ lật trạng thái T1 mở, T2 đóng Trong khoảng thời gian τ2 = t2 - t1 trạng thái giữ nguyên, tụ C2 (đã nạp trước lúc ta bắt đầu phóng điện tụ Cl bắt đầu trình nạp điện tương tự nêu lúc t= t2, UB2 = 0.6V làm T2 mở xảy đột biến lần thứ hai, chuyển sơ đồ trạng thái ban đầu T1 khoá, T2 mở Chu kì xung lối ra: Tra= τl + τ2 61 Thực tập Kỹ thuật Điện tử Bộ môn Điện tử -Viễn thơng Ở chu kì tín hiệu chủ yếu phụ thuộc vào R1 , R2, Cl , C2 bỏ qua yếu tố điện trở transistor R3 ,R4>>R1, R2 ta có cơng thức gần sau : τl -R1C1ln2 ≈ 0.7 R1C1 τ2 R2C2ln2 ≈ 0.7 R2C2 Nếu Chọn đối xứng R1 = R2, Cl = C2, T1 giống hệt T2 ta có τ1= τ2 nhận đa hài đối xứng, ngược lại ta đa hài không đối xứng τ1 khác τ2 Biên độ xung xác định gần với giá trị nguồn Vcc cung cấp Để tạo xung có tần số thấp lớn 1000Hz, tụ C1 , C2 sơ đồ cần có điện dung lớn Còn cần tạo xung có tần số cao 10KHz ảnh hưởng quán tính, điện dung kí sinh transistor làm xấu thông số xung vuông Như mạch đa hài dùng tranzitor dùng tần số trung bình, vùng tần số thấp cao người ta đưa sơ đồ đa hài dùng IC tuyến tính, tần số cao, xác người ta dùng máy phát thạch anh 3.3.1.3 Các bước thực Cấp nguồn +12V cho mảng sơ đồ A5-l Chưa nối J, để ngắt mạch phản hồi cho T1 , T2 Kiểm tra chế độ chiều cho transistor T1 , T2 Đo sụt trở R1 , R2, tính dòng qua T1 , T2 Các transistor phải dẫn gần bão hoà bão hoà (thế collector T1 , T2 gần 0) Dùng dao động kí để quan sát đo tín hiệu Nối kênh dao động ký với lối OUT1, kênh dao động ký với lối OUT2 Hình A5-1 Bộ dao động đa hài Nối cặp chốt J theo bảng A5 - Tại cặp nối, quan sát vẽ lại dạng tín hiệu Đo chu kỳ T xung ra, tính tần số máy phát: f-1/T(giây) Nối J1&J4 Nối J2&J5 Dạng xung 62 Nối J3&J6 Nối J1&J5 Nối J2&J4 Thực tập Kỹ thuật Điện tử Tính CR F.Ω =sec) Cl.R3= C4.R4= Bộ mơn Điện tử -Viễn thông C2.R3= C5.R4- C3.R3= C6.R4= Cl.R3= C5.R4- C2.R3= C4.R4= T(giây) F(Hz)=1/T K-T/RC ~ Giải thích nguyên tắc hoạt động sơ đồ Kết luận vai trò mạch CR việc hình thành xung ra.(Hiểu nguyên tắc hoạt động thành phần sơ đồ, ảnh hưởng thông số R, C tạo chu kì xung ra) 3.3.2 SƠ ĐỒ ĐƠN HÀI 3.3.2.1 Nhiệm vụ Tìm hiểu nguyên tắc làm việc đặc trưng đơn hài hình thành dạng tín hiệu Chú ý : xem dạng xung lối vào có ảnh hưởng xung lối 3.3.2.2 Nguyên lý hoạt động Hình - 2a Sơ đồ nguyên lý mạch đơn hài Mạch đa hài đợi mạch có trạng thái ổn định bền Trạng thái thứ ổn định thời gian định sau lại quay trở lại trạng thái cân bền ban đầu Như sơ đồ T1 khố, T2 mở bão hồ nhờ điện trở R1 T2 mở bão hoà nên làm cho UTBI ≈ Uc2 ≈ nên làm cho T1 khoá trạng thái ổn định bền Khi lối vào có xung kích dương đủ lớn làm cho T1 mở Lúc điện cực C tụ C giảm từ +Vcc xuống gần Bước nhảy điện áp qua mạch RIC đặt toàn lên cực B T2 làm cho điện B T2 mức thông (khoảng 0.6V) giảm xuống -Vcc + 0.6 ≈ -Vcc làm cho T2 bị khố T1 trì trạng thái mở khoảng thời gian điện áp vào Tụ C bắt đầu nạp điện từ T1 > GND làm cho điện cực B T2 tăng dần sau thời gian T2 mở qua mạch hồi tiếp dương R, R2 đưa mạch trạng thái ban đầu đợi xung kích 63 Thực tập Kỹ thuật Điện tử Bộ môn Điện tử -Viễn thông Như ứng với xung lối vào ta có xung lối độ rộng xung phụ thuộc vào tham số mạch Nói cách đơn giản mạch tác dụng sửa độ rộng xung Thường người ta chọn T>tx>t Ở T chu kì xung vào tx độ rộng xung t độ rộng xung vào Hình - 2b Giản đồ xung mạch đơn hài 3.3.2.3 Các hước thực Cấp nguồn +12V cho mảng sơ đồ A5-2 Hình A5-2 Sơ đồ đơn hài dùng transistor Đặt thang đo lối vào dao động ký 5V/cm, thời gian quét 1ms/cm 64 Thực tập Kỹ thuật Điện tử Bộ môn Điện tử -Viễn thông - Chỉnh cho hai tia nằm khoảng phần phần dao động ký Nối kênh dao động ký với lối vào IN/A Nối kênh dao động ký với lối OUT/C Kiểm tra chế độ chiều cho transistor T1, T2 Đo sụt trở R3, R6 tính dòng qua T1, T2 Chỉnh biến trở Pl để T1 cấm, khơng có dịng qua T2 dẫn Đặt máy phát tín hiệu FUNCTION GENERATOR thiết bị ATS- 11N chế độ: phát dạng vng góc (cơng tắc FUNCTION vị trí vẽ hình vng góc), tần số 1kHz (cơng tắc khoảng RANGE vị trí 1k chỉnh bổ sung biến trở chỉnh tinh FREQUENCY) Biên độ ra100mV (chỉnh biến trở biên độ AMPLITUDE) Nối lối máy phát xung với lối vào A/IN mạch A5-2 Tăng dần biên độ máy phát xung lối có tín hiệu Đo biên độ xung vào điện base T1(thế ngưỡng) Emitter T1 -T2 Đặt biên độ xung máy phát = 500mV Vặn biến trở Pl lối xuất tín hiệu Giải thích mối liên hệ base T1 biên độ xung cần để khởi động sơ đồ Đo độ rộng xung ra, tìm hệ số k liên hệ độ rộng xung với C2 R5: τ = k.C2.R5 Vẽ lại dạng tín hiệu tương ứng điểm - Tín hiệu vào - Tín hiệu collector T1 - Tín hiệu base T - Tín hiệu collector T2 (lối ra) Giải thích trình hình thành độ rộng xung ra? 3.3.3 SƠ ĐỒ MÁY PHÁT UJT 3.3.3.1 Nhiệm vụ Tìm hiểu nguyên tắc làm việc, tính chất đóng mở UJT sao, lúc UJT lại có điện trở âm nguyên tắc phóng nạp tụ điện 3.3.3.2 Nguyên lý hoạt động Sơ đồ nguyên lý dạng sóng dao động trình bầy hình : a) Tranzitor chuyển tiếp (UJT) Tranzitor chuyển tiếp (Unijuntion tranzitor - UJT) đơi cịn gọi điốt 65 Thực tập Kỹ thuật Điện tử Bộ môn Điện tử -Viễn thông đáy Tuy gọi tranzitor có ngun lý hoạt động khác hồn toàn so với tranzitor lưỡng cực hay tranzitor trường UJT chế tạo phiến bán dẫn N pha tạp Người ta tạo vùng bán dẫn loại P pha tạp nhiều sau từ miền bán dẫn loại P nối điện cực gọi Emitơ (E) Hai đầu phiến N nối hai điện cực gọi Bazơ bazơ hình vẽ bên Từ cấu tạo UJT ta có sơ đồ tương đương sau: Nếu đặt vào B1 , B2 điện áp hình vẽ ta tính điện áp điểm C so với B1khi E hở mạch U1 = UBBRB1/ (RB1 + RB2) = UBB/RBB Điện áp U1 điện áp đặt vào catot diốt D E hở mạch có dịng IB2 chạy từ B2 đến Bl IB2 = UBB / RBB : Nếu E nối đất hay hở mạch điốt D bị phân cực ngược qua emitơ E có dịng ngược IEO qua Bây ta xét trường hợp đặt vào EB1 điện áp dương Khi tăng UEB1 từ giá trị đến U1 IE0 giảm xuống điện áp catốt anốt điốt D Tiếp tục tăng UBB1 điốt D phân cực thuận, tạo dòng thuận chạy từ cực E vào phiến bazơ UJT Khi dòng thuận xuất hạt dẫn phun từ miền Emitơ vào miền Bazơ làm cho số hạt dẫn miền Bazơ B1 tăng lên đột ngột, làm cho điện trở RB1 giảm Vì RB1 giảm làm cho U1 ngày giảm làm cho điện áp phân cực thuận đặt lên D co xu hướng tăng lên, dòng IE thuận tăng làm cho U1 tiếp tục giam Như IE có xu hướng ngày tăng UEB có xu hướng ngày giảm Đó nguyên nhân xuất hiệu ứng điện trở âm UJT Tuy nhiên IE khơng thể tăng mà bị giới hạn điện trở nội nguồn Kí hiệu tranzitor UJT sau: b) Mạch tạo xung dùng tranzitor UJT Sơ đồ nguyên lý dạng sóng dao động trình bầy hình 66 Thực tập Kỹ thuật Điện tử Bộ môn Điện tử -Viễn thông Sơ đồ ngyên lý mạch Dạng sóng mạch tạo tạo xung dùng UJT xung dùng UJT c) Nguyên lý làm việc sau Tụ C nạp điện từ nguồn +Vcc qua RE' Khi điện áp tụ ~ +0.7V UJT mở tụ C phóng điện qua UJT làm cho điện áp hai cực tụ giảm xuống điện áp bão hồ UJT UJT đóng tụ C lại nạp lần nữa, trình lập lặp lại nên điện áp tụ điện có dạng cưa Nếu mắc B1 UJT với điện trở R1 lối dãy xung có độ rộng xung nhỏ Sơ đồ nguyên lý mạch Dạng sóng mạch tạo xung dùng UJT 3.3.3.4 Các bước thực a Cấp nguồn +12V cho mảng sơ đồ A5-3 b Đặt thang đo lối vốn dao động ký 2V/cm/ thời gian quét 1ms/cm Chỉnh cho hai tia nằm khoảng phân phần dao động ký Nối kênh dao động ký với lối OUT/C 67 Thực tập Kỹ thuật Điện tử Bộ môn Điện tử -Viễn thơng Hình A5-3 Máy phát xung sử dụng UJT c Quan sát tín hiệu Vẽ lại dạng tín hiệu Thay đổi biến trở P1, quan sát thay đổi chu kì xung Giải thích ngun tắc hoạt động sơ đồ? Chú ý: Thay đổi biến trở P liên quan đến thời gian tích điện tụ Thay đổi giá trị điện dung C1 , điện trở R2 liên quan tới độ kéo dài xung 3.3.4 SƠ ĐỒ HÌNH THÀNH TÍN HIỆU DẠNG TAM GIÁC 3.3.4.1 Nhiệm vụ Để hiểu nguyên tắc làm việc ta phải tìm hiểu nguyên tắc làm việc đặc trưng tụ điện phóng điện qua transistor với điều kiện dòng ổn dòng (chú ý có dịng ổn áp lối xung tam giác) 3.3.4.2 Nguyên lý hoạt động Bộ hình thành xung tam giác dựa vào phóng nạp tụ điện Ở chế độ ảnh, T1 thông, Ura ~ +) Q trình qt thuận: Trong thời gian có xung điều khiển vng cực tính âm đưa tới base T1 T1 đóng, tụ Cl nạp điện qua T2 với nguồn dịng gần khơng đổi điện (vì iC số) Đây hàm áp lấy tụ điện Cl tuyến tính bậc theo t +) Quá trình quét ngược Khi hết xung điều khiển T1 lại mở bão hòa, tụ điện C phóng điện qua T1 Vì điện trở thông mạch T1 nhỏ nên thời gian phóng tụ nhỏ nói tức thời nên trình quét thuận xảy với thời gian ngắn 68 Thực tập Kỹ thuật Điện tử Bộ mơn Điện tử -Viễn thơng Hình - 4.a dạng xung lôi vào mạch tạo xung tam giác T thuận>> T ngược 3.3.4.3 Các hước thực Cấp nguồn +12V cho mảng sơ đồ A5-4 Đặt thang đo lối vào dao động ký 2V/cm, thời gian quét 1ms/cm Chỉnh cho hai tia nằm khoảng phần phần dao động ký Nối kênh dao động ký với lối OUT/C Hình A5-4 Bộ hình thành xung dạng tam giác Kiểm tra chế độ chiều cho transistor T1, T2 Nối lối vào IN/A lên nguồn 10V Đo sụt trở R5 tính dịng qua T1 , T2 Chỉnh biến trở P1 để T2 dẫn dịng ≈ ÷ 6mA Sụt collector T1 ≈ T1 mở bão hồ Đặt máy phát ân hiệu FUNCTION GBNERATOR thiết bị ATS-11N chế độ: phát dạng vng góc (cơng tắc FUNCTION vị trí vẽ hình vng góc), tần số lkHz (cơng tắc khoảng Range vị trí 1k chỉnh bổ sung biến trở chỉnh tinh FREQUENCY) Biên độ 5V (chỉnh biến trở biên độ AMPLITUDE) Quan sát tín hiệu Vẽ lại dạng tín hiệu Thay đổi biến trở P1, quan sát thay đồi chu kỳ xung Giải thích nguyên tắc hoạt động sơ đồ ? 69 Thực tập Kỹ thuật Điện tử Bộ môn Điện tử -Viễn thông MỤC LỤC Trang Bài CÁC LOẠI DIODE MỤC ĐÍCH CHUNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT NỘI DUNG THỰC HÀNH 3.1 THIẾT BỊ SỬ DỤNG 3.2 CẤP NGUỒN VÀ NỐI DÂY 3.3 CÁC BÀI THỰC TẬP 3.3.1 ĐẶC TRƯNG CỦA DIODE 3.3.2 BỘ HẠN CHẾ VÀ DỊCH MỨC TÍN HIỆU DÙNG DIODE 12 3.3.3 SƠ ĐỒ CHỈNH LƯU VÀ LỌC NGUỒN 17 3.3.4 BỘ HÌNH THÀNH TÍN HIỆU 23 Bài SƠ ĐỒ KHUẾCH ĐẠI TRANZITOR 27 MỤC ĐÍCH 27 2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 27 CÁC BƯỚC THỰC HIỆN 27 3.1 THIẾT BỊ SỬ DỤNG 27 3.2 CẤP NGUỒN VÀ DÂY NỐI 27 3.3 CÁC BÀI THỰC TẬP 28 3.3.1 KHUẾCH ĐẠI MỘT CHIỀU TRANZITOR NỐI KIỀU E CHUNG 28 3.3.2 KHUYẾCH ĐẠI XOAY CHIỀU TRANZITOR KIỂU E CHUNG 30 3.3.3 KHUYẾCH ĐẠI XOAY CHIỀU (AC) TRANSISTOR VỚI MẠCH PHÀN HỒI ÂM CHO TẦNG KHUYẾCH ĐẠI EMITTER CHUNG 33 3.3.4 SƠ ĐỔ COLLECTOR CHUNG - TẦNG LẶP LẠI EMITTER 36 3.3.5 KHUẾCH ĐẠI TRANZITOR KIỂU BASE CHUNG 39 Bài KHUẾCH ĐẠI NỐI TẦNG DÙNG TRANZITOR 42 MỤC ĐÍCH CHUNG 42 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 42 CÁC BÀI THÍ NGHIỆM 42 3.1 THIẾT BỊ SỬ DỤNG 42 3.2 CẤP NGUỒN VÀ DÂY NỐI 42 3.3 CÁC BÀI THỰC TẬP 43 3.3.1 KHUẾCH ĐẠI NỐI TẦNG 43 3.3.2 KHUẾCH ĐẠI VI SAI 46 3.3.3 BỘ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN TRÊN TRANZITOR 48 Bài SƠ ĐỒ DAO ĐỘNG TÍN HIỆU DẠNG SIN 50 MỤC ĐÍCH 50 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 50 CÁC BÀI THỰC HÀNH 50 3.1 THIẾT BỊ SỬ DỤNG 50 3.2 CẤP NGUỒN VÀ DÂY NỐI 50 3.3 CÁC BÀI THỰC HÀNH 51 3.3.1 SƠ ĐỒ DAO ĐỘNG DỊCH PHA ZERO 51 3.3.2 SƠ ĐỒ DAO ĐỘNG DỊCH PHA 52 3.3.3 SƠ ĐỔ DAO ĐỘNG CAO TẦN KIỀU LC NỐI TIẾP (COLPITTS) 54 3.3.4 SƠ ĐỒ DAO ĐỘNG ARMSTRONG 56 3.3.5 DAO ĐỘNG THẠCH ANH 57 Bài SƠ ĐỒ DAO ĐỘNG TÍN HIỆU KHÁC SIN 59 MỤC ĐÍCH 59 U 70 ... tần số máy phát: f -1 / T(giây) Nối J1&J4 Nối J2&J5 Dạng xung 62 Nối J3&J6 Nối J1&J5 Nối J2&J4 Thực tập Kỹ thuật Điện tử Tính CR F.Ω =sec) Cl.R3= C4.R4= Bộ mơn Điện tử -Viễn thông C2.R3= C5.R 4- C3.R3=... to, t1, t2 … Trong khoảng thời gian ? ?1, tranzitor T1 khoá T2 mở Tụ C1 nạp đầy điện tích trước lúc t0 phóng điện qua đường C 1-> T2CE -> GND->Vcc-> R 1-> C1 làm điện bazơ T1 thay đối theo hình5 - b2... hước thực Cấp nguồn +12 V cho mảng sơ đồ A 5- 2 Hình A 5- 2 Sơ đồ đơn hài dùng transistor Đặt thang đo lối vào dao động ký 5V/cm, thời gian quét 1ms/cm 64 Thực tập Kỹ thuật Điện tử Bộ môn Điện tử -Viễn