TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
NĂM HỌC 2018 - 2019
_______*________

Báo cáo thí nghiệm mạch điện tử
Bài 2:Khảo sát mạch khuếch đại ghép vi sai
dùng
BJT

GVHD: Trần Quang Việt
1.
2.

3.

Thành 1711442
1711409
viên
nhóm: 1711437
Trần Quốc Hịa
Phạm Minh Hồng
Nguyễn Hồng Hịa


I . Mục tiêu thí nghiệm.....................................................................................
II . Các lý thuyết phải kiểm chứng....................................................................

1. Mạch khuếch đại vi sai với RE ở cực phát................................................................
2. Mạch khuếch đại vi sai với nguồn dòng ở cực phát..................................................

III. Lựa chọn các dữ kiện đầu vào và phương pháp đo đạc

các đại lượng

1. Lựa chọn các dữ liệu đầu vào...................................................................................
2. Phương pháp đo đạc các đại lượng...........................................................................
• Đo dịng IC
• Đo dịng IB
• Đo điện áp VBE
• Đo độ lợi cách chung................................................................................................
• Đo độ lợi vi sai.........................................................................................................

IV . Các kết quả,phân tích, so sánh và kết luận................................................
V .Công việc các thành viên và công việc đánh giá chéo.................................
VI .Phụ lục..........................................’............„.................................................

I .Mục tiêu thí nghiệm
-

-

Kiểm chứng tính đúng đắn của mạch khuếch đại vi sai dung BJT
Sự chênh lệch giữa các đại lượng tính tốn trên lý thuyết và trên
điều kiện thực
tế và đưa ra nhận xét đúng đắn về mạch khảo sát
Tạo kĩ năng làm việc nhóm
Giúp sinh viên tự tin sử dụng các thiết bị trong phịng thí nghiệm
và nắm rõ các
thao tác an toàn trong sử dụng các modul,thiết bị

II .Các lý thuyết phải kiểm chứng
Kiểm chứng độ lợi vi sai và độ lợi cách chung giữa hai mạch BJT với RE

ở cực phát
và mạch BJT với nguồn dòng ở cực phát.
Sự khác nhau hai đại lượng độ lợi vi sai,cách chung giữa hai mạch

1. Nguyên lý hoạt động


-

Khuếch đại vi sai có tín hiệu ra khơng tỉ lệ với trị tuyệt đối của tín
hiệu vào
mà tỉ lệ với hiệu hai tín hiệu vào.

-

Mạch khuếch đại vi sai có hai điện áp ngõ vào. Nếu đặt vào hai
điện áp đó
các tín hiệu bằng nhau về độ lớn, mạch sẽ phản ứng với tín hiệu
ngược pha
và khơng phản ứng với tín hiệu đồng pha.

2. Tính tốn trên lý thuyết
a. Mạch khuếch đại vi sai với RE ở cực phát.
Do các thông số của mạch phụ thuộc vào nhiệt độ lúc khảo sát
mạch và tùy
thuộc vào loại mạch nên ta sử dụng các giá trị thông số mạch đo
được khi mạch
phân cực DC (hfe=p= 232, VBE=0,578 V).

❖ Phân tích phân cực tĩnh DC:

+ Do mạch có tính chất đối xứng nên ta có các dịng phân cực
tĩnh qua hai
BJT Q1 ,Q2 là như nhau: IC 1=IC2=IC,IE 1=IE2 =IE,IB 1=!B2=h. Xét đon
mạch BJT Q1 với điện trở nối vào chân E là 2 RE.

+ Áp dụng KVL cho loop B-E, ta có:


•

-3
IB =
Ĩ- BE.\ = 4,375.10 (mA)
B
1,2 +11,2. (p + 1)
1

V

v7


■I- I . PIB= 1,015(mA)

•

r^” 5,7( kữ)
I
B


•
•

VCEQ=12—Ic.(Ra+2. RE )+12 - 6,95(V)
VBC=VC-VB=-6,32|V)

+ Từ các giá trị VCE BC, ta thấy mối nối B-C phân cực ngược,
mối nối B-E
phân cực thuận. Suy ra BJT hoạt động ở chế độ tích cực
+ Điểm phân cực tĩnh Q (VCEQ, CQ)=(6,95 V,1,015mA).
❖ Mơ hình tương đương tín hiệu bé
,V

I

+ Chế độ đồng pha( đo độ lợi cách chung)
Trong chế độ đồng pha, hai tín hiệu vào bằng nhau V1=V2 . Do
mạch có
tích chất đối xứng nên h 1=ìb2 . Ta xét 1 nửa mạch chứa tải L,
dòng qua
chân E của BJT là 2ie. Hệ số khuếch đại đồng pha:
R

A

Vo

— 0i„. (RẸỊVÌ, RL)

A

“" v2 ìbjRB2 +r.

— (K2VÌ RL]

2.1+2. Ì,.RE (RB2+r. J+ 2 (p+1) RE

0169

’
(V/V)

+ Chế độ vi sai (đo độ lợi vi sai) : Ở chế độ vi sai ta có V 1=-V 2.
Hệ số
khuếch đại vi sai :
Pib2. ( RC2 Vó RL) p ( Rc 2VÓ RL.
Ad =------ -— = —- , \ _----------- = _ , _-----— = 64,199 (V/V).
(
d
v 1 — V2 (ib 1—U(RB2 +r,2) 2(RB2+r,,)
)'
V
o

—

b. Mạch khuếch đại vi sai với nguồn dòng ở cực phát.


• hfe=p= 232, V BE= 0,578 V).
+ I2V


|12V

❖ Phân tích phân cực tĩnh DC

+ Do mạch có tính chất đối xứng nên ta có các dịng phân cực tĩnh qua hai
BJT Q1 ,Q2 là như nhau: IC 1=IC2=IC,IE 1=IE2 =IE,IB 1=IB2=IB. Xét mạch
với Q3 và các trở mắc vào Q3 đóng vai trị như một nguồn dịng với tổng
điện trở là R0.
Áp dụng Thevenin cho Q3, ta có mạch DC:
RTH = Rj 1VÓ R 2=3,4 kQ,
J

VTH = -6 V.

Áp dụng KVL cho loop B-E của
03’ ta có:


V
IB3=
B3

™

V
+ Ù2. -

RTH+(0+ 1) RE


’

BE

= 8,572.10 3(mA).
1

1

^I 3=PI 3=1,989 (mA).
c

B

-^ I E=IE 1 = IE 2 =

= 0,9945 (mA)

-IB=IB 1=IB 2 = -ị^Eĩ = 4,268.10-3 (mA)
r„=rn 1=r„ 2=5,86 (kQ).

❖ Mô hình tương đương tín hiệu bé.

+ Chế độ đồng pha( đo độ lợi cách chung)
-

Trong chế độ đồng pha, hai tín hiệu vào bằng nhau V1=V 2 . Do mạch có
tích chất đối xứng nên ib 1=ib 2.
Nguồn dịng Q3 có điện trở tổng Ro.
Hệ số khuếch đại đồng pha:



Acm

Vo =
-p (RC2VÓ RL)
v2 [R 2+ rj + 2 (p+1) Ro

0 (do Ro rất lớn)

B

+ Chế độ vi sai (đo độ lợi vi sai) : Ở chế độ vi sai ta có V1--V 2. Hệ số
khuếch đại vi sai :
Vo - Pib 2. ( Rc2 Vó RLL p ( Rc 'ó RLL fi2735A7AA
b2 735(V/V)
V1-V2 (i i-ib2)(RB2 +rn2) 2 (R^)

’

b

■■■ ■

1

r

1 "A -»À


A

A1

1A

III. Lựa chọn các dữ kiện đâu vào và phương
pháp
đo đạc các đại lượng:
1. Lựa chọn các dữ kiện đâu vào:
- Các thông số mạch DC như hệ số khuếch đại hfe và V BE không chọn theo thông
số
mạch của BJT 2SD468 mà chọn theo giá trị đo được trong thí nghiệm và dùng
số
liệu này để tín tốn lý thuyết. Nguyên nhân là do ảnh hưởng của nhiệt độ lúc
khảo
sát lên các thông số mạch cũng như sự sai lệnh thông số đối với từng loại mạch
điện.
- Chọn hai giá trị điên trở nối vào máy phát sóng trong mạch đo độ lợi vi sai là
33Q,
rất nhỏ so với giá trị điện trở RB1, RB2(=1,2KQ). Mục đích là để tạo giá trị ngược
pha cho hai giá trị áp ngõ vào. Gía trị điện trở chọn rất nhỏ để khơng làm ảnh
hưởng đến thơng số mạch.
Tên ]inh líìệtl

Giá Uị/rnơ lá

QI,Ọ2,Ọ3

2SD4tìS/BJT


RI.R2, R20, R22

Điện trớ

R3, RIO, RI6

IK@]/4W,Điện ttfr

4

R.4, RI7

1.2Kífệ].'4W Diện trớ

5

R5, R6

100Ệ7 1/4W/Đjện ữớ

6

R7

18K@ l/4WDiên trờ

7

R8, RI2, RH,R21


5.6K@1/4W Điện trớ

8

R9

390(3 1/4W/Đíện trò

9

Rll

22@1/4W/Đĩện trớ

10

RI3, RU

3 3@ 1.4 w.’Diqi trờ

II

RIS, R19

6.8K(ạj];4W.-Diện trớ

Cl, C2,€3

ụ phán cực


ST
T
1

2
3

12

Các
giá
trị
tụ
R23=12KQ


điện, điện trở, BJT, nguồn DC chọn theo các giá trị trong danh sách linh kiện bên
dưới.


2. Phương pháp đo đạc các đại lượng:
a. Đo các giá trị phân cực tĩnh DC:
- Do ảnh hưởng của dịng ICQ lên hệ sơ khuếch đại áp hfe nên ta tiến hành đo hệ
số
hfe bằng cách đo dòng ỈB và dịng ỈCQ, xác định theo cơng thức hfe =-21
-

‘B


Đo chênh lệch áp giữa chân B và chân E của BJT, đảm bảo V BE- VBEmax = 0,79V.
Dùng số liệu đo được để tính tốn lý thuyết của mạch và so sánh với kết quả
thực
nghiệm.

Module mạch phân cực tĩnh DC

-

-

b. Đo độ lợi cách chung:
Để đo độ lợi cách chung ta phải đảm bảo rằng mạch hoạt động ở chế độ AC, tín
hiệu nhỏ, tần số dãy giữa, hai tín hiệu ngõ vào phải hoàn toàn giống nhau (cả
về
pha và biên độ).
Cấp tín hiệu vào vivà v2 với máy phát sóng. Chỉnh tín hiệu nhỏ và tần số dãy giữa
như đã thực hiện ở bài thí nghiệm 1.
Kiểm tra xem hai tín hiệu đã đồng pha và cùng biên độ chưa.
Đo tần số máy phát sóng, trị đỉnh-đỉnh của các giá trị v0,v 1 bằng dao động ký.
Tính độ lợi cách chung theo công thức Acm vc+Ad vd = vo,với vd= v2 - V1 = 0
và v =( v 1+ v2)/2.
c


Module mạch đo đô lợi cách chung (Mạch nối RE ở cực phát)

Module mạch đo đô lợi cách chung (Mạch nối nguồn dòng ở cực phát)
c. Đo độ lợi vi sai :
- Để đo độ lợi vi sai, ta phải đảm bảo mạch hoạt động ở chế độ AC, tín hiệu nhỏ,

tần
số dãy giữa, hai tín hiệu vào phải cùng biên độ nhưng ngược pha.
- Cấp tín hiệu vào V1và v2 với máy phát sóng. Hai đầu máy phát sóng nối vào hai
nhánh điện trở bằng nhau nối nối tiếp, điểm nối giữa hai điện trở dung làm
GND,
hai đầu còn lại của hai điện trở nối với RB1 vàRB2, mắc như vậy đểV1 và V2 bằng
nhau
về biên độ nhưng ngược pha. Chỉnh tín hiệu nhỏ và tần số dãy giữa như đã thực
hiện ở bài thí nghiệm 1.
- Kiểm tra xem hai tín hiệu đã ngược pha và cùng biên độ chưa.
- Đo tần số máy phát sóng, trị đỉnh-đỉnh của các giá trị vo,v 1 bằng dao động ký.
- Tính độ lợi cách chung theo cơng thức Acmvc+Advd = vo,với vd= v2-V1


và v =
c

V +V
1
2

2

= 0.

Module mạch đo đô lợi vi sai (Mạch nối RE ở cực phát)

Module mạch đo đô lợi vi sai (Mạch nối nguồn dòng ở cực phát)
> » T


r

1ẤJ

-7 7 1 r

1 • /V

r

1

1 /V i

r \

r •

1r

IV.
Các kêt quả thí nghiệm,so sánh phân tích với lý
thuyêt.
Các kết quả thí nghiệm


IC (mA)
KẾT

IB (mA)


VBE (V)

VCE (V)

Ici

IC2

IBI

I B2

VBEI

VBE2

VCEI

VCE2

0.924

0.926

0.005

0.005

0.576


0.575

7.241

6.854


QUẢ
1. Đo ở chế độ AC:
a. Mạch khuếch đại vi sai với RE ở cực phát:
b. Mạch khuếch đại vi sai với nguồn dòng ở cực phát:
IC (mA)
KẾT
QUẢ

IB (mA)

VBE (V)

VCE (V)

IC1

IC2

I B1

I B2


VBE1

VBE2

VCE1

VCE2

0.974

0.975

0.0042

0.0042

0.578

0.578

7.541

7.452

2. Mạch khuếch đại vi sai với RE ở cực phát
a. Đo Acm:
Lắp mạch với vi và v2 giống nhau (cùng pha, cùng biên độ)
Đảm bảo mạch hoạt động AC, tín hiệu nhỏ, sóng ngõ ra khơng bị méo dạng
Tần số dãy giữa chọn f = 2.8 Khz
Kết quả:

Dựa vào tín hiệu trên Osciloscope, ta có:
V1 (m V)
VO (mV)
Góc lệch pha
(độ)

94
38
180

Từ đó, ta tính được:
A» = -70= —38=-0.404 (V)
V1
94
cm

ỵ

y’

b. Đo Ad:
Lắp mạch với vi và v2 ngược pha nhau , cùng biên độ
Đảm bảo mạch hoạt động AC, tín hiệu nhỏ, sóng ngõ ra khơng bị méo dạng
Tần số dãy giữa chọn f = 7.1 Khz
Kết quả:
Dựa và tín hiệu trên Osciloscope, ta có:
V1 (m V)
VO (V)

26

3


Góc lệch pha
______(độ)_______

0

V1
Từ đó, ta tính được:
3000 = 57.69 (V)

Ad
2*26
V
—
Kết luận: Từ Ad và Acm ta xác định được:
57.69
0.404

CMRR
—

142.8

3. Mạch khuếch đại vi sai với nguồn dòng ở cực
phát:
a. Đo Ad
Thực hiện các bước như ở RE ở cực phát:
Từ Osciloscope, ta có bảng kết quả:

V1 (m V)
22
VO (V)
2.8
Góc lệch pha
0
_______(độ)________
Từ đó, ta tính được:
Ad — V0- = I?00=63.63 (V)
d

2V1 2*22

V

b. Tương tự đo Acm:
Thực hiện các bước như ở RE ở cực phát:
Từ Osciloscope, ta có bảng kết quả:


Vo (V)
Góc lệch pha
(độ)

0.24
90

5
Vì (V)
Các phân tích so sánh và kết luận:

1. Chế độ DC:

A—
2i-cm

Từ đó, ta tính được:
~V° = 0'24 = - 0.048 (V)
V1

5

V

a. Mạch khuếch đại vi sai có RE nối với cực phát:
Dựa vào kết quả làm phần lý thuyết và thực tế đo được, ta có bảng:
IC (mA)
ICI

ICI

(lý

(thực tế)

IB (mA)
IC2

IC2

IBI


IBI

IB2

IB2

(thực tế)

(lý thuyết)

(thực tế)

(lý thuyết)

1.014 0.005

0.005
5

0.005

0.005
5

(lý

(thực tế)

thuyết)


KẾT
QU
Ả

0.924

1.014

p

VBE (V)
VBEI

VBE2

VCE (V)
VCEI

VCE2

thuyết)

0.926

0.576 0.575 7.541

* p=0925=6185
105


0.005

So sánh và nhận xét:
Mặc dù sử dụng chung độ lợi áp p = 105 nhưng kết quả giữa lý thuyết và thực tế
vẫn có sự sai khác (tuy nhiên kết quả vẫn tương đối giống nhau)
Giải thích:
Do khi tính tốn lý thuyết các kết quả được làm tròn dẫn đến sai số ở kết quả cuối
cùng
Do sai số của các linh kiện, và do thao tác người thực hiện
Hon nữa, do trong máy đo DMM có điện trở, làm sai lệch kết quả đo.
Phương pháp hạn chế sai số:

6.854


Khi tính tốn, khơng làm trịn số và khi thao tác lắp mạch cẩn thận để tránh sai số
đáng tiếc
b. Mạch khuếch đại vi sai có nguồn dịng nối với cực phát:
Dựa vào kết quả làm phần lý thuyết và thực tế đo được, ta có bảng:
IC (mA)

KẾT
QU
Ả

IB (mA)

VBE (V)

ICI


ICI

IC2

IC2

IBI

IBI

IB2

I B2

(thực tế)

(lý thuyết)

(thực tế)

(lý thuyết)

(thực tế)

(lý thuyết)

(thực tế)

(lý thuyết)


0.97
4

0.994
5

0.97
5

0.994
5

0.004
2

0.004
3

0.004
2

0.004
3

VCE (V)

VBEI

VBE2


VCEI

VCE2

0.57
8

0.57
8

7.54
2

7.45
2

0.974

° p = 0.0042 =

So sánh và nhận xét:

Ó232

Mặc dù sử dụng chung độ lợi áp p = 232 nhưng kết quả giữa lý thuyết và thực tế
vẫn có sự sai khác (tuy nhiên kết quả vẫn tương đối giống nhau)
Giải thích:
Do khi tính tốn lý thuyết các kết quả được làm tròn dẫn đến sai số ở kết quả cuối
cùng

Do sai số của các linh kiện, và do thao tác người thực hiện
Hon nữa, do trong máy đo DMM có điện trở, làm sai lệch kết quả đo.
Phương pháp hạn chế sai số:
Khi tính tốn, khơng làm trịn số và khi thao tác lắp mạch cẩn thận để tránh sai số
đáng tiếc
2. Chế độ AC
a. Mạch khuếch đại vi sai với RE ở cực phát
Tần
số
7.1
VI
cùng
pha
với V2
2.8
V1
ngượ

V1

V0

Lý

r

0.094 0.038 180

thuyế
t

-

0.026 3

61.32

0

A

Ad

PHASE

TTcm

Thực
Lý
Thực
nghiệm thuyết nghiệm
-

-0.338

-0.404

57.69

-


-


c pha
với V2
So sánh và nhận xét:
Từ bảng so sánh kết quả thực nghiệm và lý thuyết, ta thấy được có sự khác
nhau.
Ngun nhân:
Giải theo lý thuyết thì mạch có tính đối xứng từ DC sang AC nhưng trong thực
tế độ sai khác giữa 2 Rc giữa các dòng I của 2 bên mạch đối xứng cũng ảnh
hưỡng đến kết quả tính Acm
Sai số xảy ra là do sai số của dụng cụ, linh kiện điện tử, thao tác thực hiện.
Hon nữa do sự phục thuộc của tần số vào Ad và Acm do vậy khi thực hiện tại
các tần số khác nhau thì độ lợi này sẽ thay đổi
Cách khắc phục:
Sử dụng cơng thức chính xác bao gồm cả độ sai lệch giữa các Rc ,dịng IE ,...
để có thể tính chính xác độ lợi cách chung.
Sử dụng linh kiện cho sai số thấp hon.
Chú ý thao tác thực hiện, cách đọc số liệu từ Oscciloscope
Lựa chọn tần số để có Ad và Acm theo yêu cầu mong muốn.
Cần lựa chọn biên độ sóng vào phù hợp để hình ảnh sóng khơng bị nhiễu.
b. Mạch khuếch đại vi sai với nguồn dòng ở cực phát:
A
Tần V1
VO
PHAS
Ad
^*cm
số

E
Lý
Thực
Lý
Thực
thuyết nghiệ thuyết nghiệm
m
V1
5
5
0.24 90
0
-0.048
cùng
pha
với V2
1
0.26 2.8
0
62.73 63.63
V1
5
ngượ
c pha
với V2
So sánh và nhận xét:
Từ bảng so sánh kết quả thực nghiệm và lý thuyết, ta thấy được có sự khác
nhau ở độ lợi.
Giải thích:
Đối với Acm thì khi giải theo lý thuyết ta xem điện trở nguồn dịng là vơ cùng

lớn do vậy nên Acm xấp xỉ bằng 0, nhưng thực tế thì khơng do vậy ta vẫn tính
được giá trị Acm mặc dù nó cũng rất gần 0.


Giải theo lý thuyết thì mạch có tính đối xứng từ DC sang AC nhưng trong thực
tế độ sai khác giữa 2 Rc giữa các dòng I của 2 bên mạch đối xứng cũng ảnh
hưỡng đến kết quả tính Acm
Sai số xảy ra là do sai số của dụng cụ, linh kiện điện tử, thao tác thực hiện.
I lon nữa do sự phục thuộc của tần số vào Ad và Acm do vậy khi thực hiện tại
các tần số khác nhau thì độ lợi này sẽ thay đổi.
Cách khắc phục:
Sử dụng cơng thức chính xác bao gồm cả độ sai lệch giữa các Rc ,dịng IE ,...
để có thể tính chính xác độ lợi cách chung.
Sử dụng linh kiện cho sai số thấp hon.
Chú ý thao tác thực hiện, cách đọc số liệu từ Oscciloscope
Lựa chọn tần số để có Ad và Acm theo yêu cầu mong muốn.
Cần lựa chọn biên độ sóng vào phù hợp để hình ảnh sóng không bị nhiễu.

V.Công việc các thành viên và thang điểm đánh
giá chấm chéo:
Thành viên
Phạm Minh Hồng

Trần Quốc Hịa

-

-

Trong thí nghiệm

Lắp mạch trên module.
Điều chỉnh dao động kí.
Đọc và ghi số liệu
Kiểm tra mạch lắp đúng so
đồ,các thiết bị đúng tầm đo
và chức năng đo

Lắp mạch chính trên
module.
Điều chỉnh biên độ và tần
số của nguồn.
Đo áp, dòng bằng máy đo
đa năng.

Trong viết báo cáo
-

Nguyễn Hồng Hịa

-

Điều chỉnh dao động kí.
Đọc và ghi số liệu.
Kiểm tra kết quả so với lý
thuyết
Sửa lại so đồ cắm dây khi
có sai sót

-


Mục đích thí nghiệm.
Bảng công việc từng
thành viên.
Bảng đánh giá từng
thành viên.
Phụ lục.
Tổng hợp và trình bày
lại bài báo cáo.
Giả thuyết phải kiểm
chứng.
Lựa chọn các dữ liệu
đầu vào.
Phưong pháp đo đạc
các đại lượng.
Đánh giá các thành
viên cịn lại
Phân chia cơng việc
cho nhóm viết báo cáo.
Các kết quả thí
nghiệm.
Phân tích so sánh và
kết luận.
-Đánh giá các thành
viên còn lại


Bảng công việc cụ thể từng thành viên:
> Lưu ý: ở trên là phần công việc đảm nhận của từng thành viên. Nhưng
các thành viên còn lại đều hỗ trợ tích cực khi có bạn gặp khó khăn.
Bảng chấm chéo cơng việc các thành viên

Phạm Minh Hồng
Trần Quốc Hịa
Nguyễn Hồng Hịa
Phạm Minh Hồng
4
4
Trần Quốc Hịa
4
4
Nguyễn Hồng Hịa
4
4

Vl.Phụ lục
Phần chuẩn bị các thành viên