ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM
MẠCH ĐIỆN TỬ
BÀI SỐ 1
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TRẦN QUANG VIỆT


I. Mục tiêu thí nghiệm
-

Bài thí nghiệm giúp nhóm kiểm chứng nguyên lý hoạt động và các thông số cơ bản

của mạch khuếch đại ghép E chung. Những số liệu sai lệch khi tính toán lý thuyết và đo
được trên thực tế đã đưa ra nhiều câu hỏi giúp nhóm tìm hiểu và hiểu thêm hơn về sự sai
số trong môi trường thực nghiệm. ( Các phân tích cụ thể được nhóm trình bày trong mục
V)
- Trong quá trình thí nghiệm, bài thí nghiệm đã giúp nhóm thêm tự tin hơn trong việc
sử dụng các thiết bị đo trong phòng thí nghiệm ( hộp thí nghiệm chính,máy đo đa năng
Fluke, máy dao động ký…) cũng như trong thao tác thực hiện lắp mạch và thực hiện đo
đạc để lấy số liệu cần thiết.
Bài thực hành thí nghiệm giúp rèn luyện cho các thành viên khả năng làm việc nhóm

-

chung, phân chia và sắp xếp công việc hợp lý, đặc biệt hơn hết là rèn luyện khả năng xử
lý vấn đề khi nhóm gặp những sự cố trong quá trình thực hiện lắp mạch và đo đạc. Cụ
thể : nhóm gặp sự cố khi đo dòng I c và Ib để tính độ lợi hfe, các thành viên đều lúng túng

khi thực hiện phương pháp đo dòng nhưng đã cùng nhau tìm ra lỗi mắc dây sai và sửa
chữa vấn đề đó.

II. Các lý thuyết phải kiểm chứng
1. Mạch khuếch đại ghép E chung không hồi tiếp

2




Nguyên lý hoạt động:
-

Mạch khuếch đại ghép E chung (CE) có tín hiệu vào ở chân B và tín hiệu ra ở chân C

-

Mạch có cực E thường nối xuống đất hoặc qua tụ rồi nối xuống đất để loại bỏ thành

phần xoay chiều nên tín hiệu sẽ được đưa từ cực B sang cực C
-

Chức năng của mạch: Khuếch đại tín hiệu ở ngõ ra so với ngõ vào về mặt điện áp và

dòng
-

Chức năng của các tụ điện trong mạch:


+ Các tụ decoupling như Ci và Co có tác dụng cho tín hiệu vào và ra với thành phần xoay
chiều (AC) đi qua, ngăn áp một chiều lại
+ Tụ bypass CE nối vào chân E để thoát thành phần xoay chiều từ chân E xuống (nối
đất).
Tín hiệu v0 ở ngõ ra có biên độ lớn hơn biên độ tín hiệu ngõ vào vi nhiều lần nên mạch
khuếch đại về điện áp.
Tin hiệu ngõ ra ngược pha với tín hiệu ngõ vào.
Do mạch khuếch đại E chung có độ lợi áp khá lớn nên thường được dùng làm tầng
khuếch đại chính trong các mạch khuếch đại liên tầng.
 Tính toán dựa trên lý thuyết đã học:
Tìm điểm phân cực DC của mạch
Xét các mạch ở chế độ DC, cả 2 mạch đều có chung sơ đồ mạch sau:

3


Dùng định lý Thevenin ta được sơ đồ tương đương như hình
Trong đó:

VBB =

RB 2
5.6
VCC =
*12 = 2.85(V )
RB1 + RB 2
5.6 + 18

RBB = RB1 / / RB 2 =


18*5.6
= 4.27(k Ω)
18 + 5.6

Sử dụng các kết quả đo được trong thực nghiệm, ta có các thông số của BJT như sau:; ;
Giả sử BJT hoạt động ở miền tích cực thuận, ta có và
Xét định lý KVL ở vòng BE của BJT ta có
với RE = RE1 + RE2 = 412 Ω
=>
=>
Áp dụng định lý KVL cho vòng CE ta có:
4


Thay số ta có: =>
Ta thấy đúng với giả thuyết đặt ra ban đầu.

Vậy điểm tĩnh Q của mạch đã cho là: Q()
Xét mạch ở chế độ AC ta có sơ đồ sau:
Vẽ sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ ( model) của hai mạch trên (bỏ qua hiệu ứng Early):

5


Tính toán các thông số đặc trưng của sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ:

Tính toán các thông số mạch khuếch đại E chung không hồi tiếp:
Trở kháng ngõ vào Zi: đại lượng này thể hiện mức độ phân chia điện áp giữa mạch khuếch
đại và nội trở Ri, mạch có Zi càng lớn thì khuếch đại càng tốt. Ở mạch đang xét, Zi có giá trị
là:

Trở kháng ngõ ra Zo: đại lượng này thể hiện mức phân chia điện áp giữa mạch khuếch đại và
tải RL, mạch có Zo càng bé thì khuếch đại càng tốt. Ở mạch đang xét, Zo có giá trị là:
Độ lợi áp Gv thể hiện mức độ khuếch đại của mạch. Ở mạch đang xét, G v có giá trị là:
Tương tự, ta tính được các thông số của mạch khuếch đại E chung có hồi tiếp:

Nhận xét: Nhìn chung mạch khuếch đại E chung có trở kháng vào khá nhỏ, nhưng cho độ
lợi áp khá lớn. Mạch có hồi tiếp RE có độ lợi áp nhỏ hơn mạch không có hồi tiếp.

III. Lựa chọn các dữ kiện đầu vào và phương pháp đo đạc các đại lượng
1. Lựa chọn các dữ kiện đầu vào:
- Trong bài thí nghiệm này, ngoại trừ 2 thông số

Ri

và

RL

để đo trở kháng ngõ vào

và ra, thì hầu hết các giá trị của các linh kiện còn lại ta lấy theo giá trị trong mạch
trong hình (Ở phần II)
6


Chọn Ri1=2,7kΩ ,Ri2=1.2kΩ và RL1=1 kΩ,RL2=1,2kΩ. Lý do: các giá trị này có

-

sẵn trong Module mạch, gần vị trí cần lắp, khoảng cách giữa 2 giá trị


Ri

và

RL

không quá nhỏ để giá trị trở kháng vào và ra tính theo công thức không bị âm.
Ngoài ra, có thể chọn nhiều các giá trị khác nhằm đa dạng hóa mạch nhưng vẫn
đảm bảo đúng giá trị của Zi và Zo
2. Phương pháp đo đạc các đại lượng

hfe
•

Đo hệ số khuếch đại

của BJT: Do ảnh hưởng của

hfe
nên ta tiến hành đo
hfe =

công thức:
•

IC
IB

bằng cách đo dòng


IB

và

IC

IC

lên hệ số khuếch đại

hfe
rồi sau đó xác định

theo

(Thực hiện trên Module Mạch DC)

Đo phân cực tĩnh DC: khi đo phân cực phải ngắn mạch nguồn AC. Thiết bị đo

I CQ VCEQ
áp, dòng phải được để ở chức năng DC. Đo và ghi lại các giá trị của
,
,

VBE

.
Module


mạch

DC:

7


•

Đo độ lợi áp của mạch:

-

Cho mạch hoạt động ở chế độ AC, nhưng không được tháo bỏ nguồn nuôi DC

-

Chỉnh tín hiệu nhỏ: quan sát ngõ ra của mạch trên dao động ký, tăng biên độ
của máy phát sóng cho đến khi thấy ngõ ra méo dạng. sau đó tiến hành giảm
biên độ máy phát sóng cho đến khi ngõ ra không còn méo dạng, khi này ta mới
tiến hành đo độ lợi áp của mạch được (chọn hai giá trị biên độ ngõ vào để đo độ
lợi áp sau đó lấy trung bình).

-

Chỉnh tần số dãy giữa: Dùng dao dộng kí quan sát ngõ ra và ngõ vào của mạch.
Lúc đầu đặt máy phát sóng ở tần số thấp (vài chục Hz), sau đó tăng dần lên cho
đến khi thấy 2 tín hiệu ngõ vào và ngõ ra cùng pha hoặc ngược pha (khoảng vài
kHz để điện trở do các tụ trong mạch gây ra là tối thiếu, tăng độ chính xác cho
mạch)


-

Xác định độ lợi áp bằng cách lấy tỉ số biên độ (đỉnh – đỉnh) của ngõ ra với ngõ
vào

Gv =

Gv1 + Gv 2
2

Module mạch ghép E chung không hồi tiếp:

8


Module mạch ghép E chung có hồi tiếp:

•

Đo trở kháng vào của mạch:

-

Đảm bảo mạch hoạt động ở chế độ AC, tín hiệu nhỏ, tần số dãy giữa
9


Với 2 giá trị


-

Ri

chọn trước (Ri1=2,7kΩ ,Ri2=1.2kΩ), giữ nguyên biên độ máy

phát sóng, đo và ghi lại giá trị đỉnh của ngõ ra

kháng vào của mạch theo công thức:

VO1 VO 2
,

. Từ đó tính được trở

Ri1 + Z i VO 2
=
Ri 2 + Z i VO1

•

Đo trở kháng ra của mạch:

-

Đảm bảo mạch hoạt động ở chế độ AC, tín hiệu nhỏ, tần số dãy giữa
Với 2 giá trị

-


RL

chọn trước (RL1=1 kΩ,RL2=1,2kΩ), giữ nguyên biên độ máy

phát sóng, đo và ghi lại giá trị đỉnh của ngõ ra

kháng ra của mạch theo công thức:

VO1 VO 2
,

. Từ đó tính được trở

RL 2 ( RL1 + Z o ) VO 2
=
RL1 ( RL 2 + Z o ) VO1

IV. Các kết quả thí nghiệm
1. Đo hệ số khuếch đại áp (hfe)

Tiến hành thí nghiệm trên mạch DC của Mạch khuếch đại E chung- hoạt động ở chế độ tích
cực :
-

Dòng đo được: .
Dòng đo được: .

Độ lợi áp hfe được xác định theo công thức: .
2. Đo phân cực tĩnh DC


10


Tiến hành thí nghiệm trên mạch DC của Mạch khuếch đại E chung- hoạt động ở chế độ tích
cực :
-

Dòng đo được: .
Dòng đo được:
Chênh lệch áp giữa hai chân B và E đo được: .
Điện áp phân cực tĩnh đo được: .
3. Đo độ lợi áp
 Mạch khuếch đại E chung không hồi tiếp: Tiến hành thí nghiệm trên mạch AC ta
được bảng giá trị: tất cả hiển thị ở dạng trị đỉnh đỉnh(Vp-p)
Tần số
f (Hz)
2,7k
2,7k
2,7k

Biên độ áp ngõ vào
(mV)
120
88
80

Biên độ áp ngõ ra (V)
7,96
8,64
5,2


Độ lợi áp
(V/V)
-63,33
-68,18
-65

Giá trị độ lợi áp trung bình : (V/V)
Sai số của độ lợi áp :
% Sai số =
Giá trị độ lợi áp :
@Hình minh họa trên Dao động ký: phần phụ lục hình ảnh trang (hình 1.1,1.2,1.3)
 Mạch khuếch đại E chung có hồi tiếp : Tiến hành thí nghiệm trên mạch AC ta được

bảng giá trị: tất cả hiển thị ở dạng trị đỉnh đỉnh(Vp-p)
Tần số
f (Hz)
5,74k
5,74k
5,74k

Biên độ áp ngõ vào (V)
0,4
0,36
0,32

Biên độ áp ngõ ra
(V)
8,2
7,6

6,6

Độ lợi áp
(V/V)
-20,5
-21,11
-20,625

Giá trị độ lợi áp trung bình : (V/V)
11


Sai số của độ lợi áp :
% Sai số

Giá trị độ lợi áp : (V/V)
@Hình minh họa trên Dao động ký: phần phụ lục hình ảnh trang (hình 2.1,2.2,2.3)

4. Đo trở kháng vào của mạch

Ta có:
 Mạch khuếch đại E chung không hồi tiếp: Tiến hành thí nghiệm trên mạch AC, giữ

nguyên biên độ áp ngõ vào , thay đổi giá trị của ta được bảng giá trị:
Ri1(kΩ)
Ri2(kΩ)
V01(V)
V02(V)
Zi(kΩ)
1

2,7
8
4,8
1,55
1
6,8
8
2,4
1,49
2,7
6,8
4,8
2,4
1,48
 Zitb=1,51kΩ
 Mạch khuếch đại E chung có hồi tiếp: Tiến hành thí nghiệm trên mạch AC, giữ
nguyên biên độ áp ngõ vào , thay đổi giá trị của ta được bảng giá trị:
Ri1(kΩ)
1
1
1,2
 Zitb=4,88kΩ

Ri2(kΩ)
2,7
1,2
2,7

V01(V)
6,1

6,1
6

V02(V)
4,8
6
4,8

Zi(kΩ)
4,83
5,00
4,80

5. Đo trở kháng ngõ ra của mạch

Ta có:
 Mạch khuếch đại E chung không hồi tiếp: Tiến hành thí nghiệm trên mạch AC, giữ

nguyên biên độ áp ngõ vào , thay đổi giá trị của ta được bảng giá trị:
12


RL1(kΩ)
RL2(kΩ)
5,6
2,7
5,6
1
1
2,7

 ZOtb=0,936kΩ

V01(V)
8
8
4,8

V02(V)
7
4,8
7

ZL(kΩ)
0,86
0,95
0,887

 Mạch khuếch đại E chung có hồi tiếp: Tiến hành thí nghiệm trên mạch AC, giữ

nguyên biên độ áp ngõ vào , thay đổi giá trị của ta được bảng giá trị:
RL1(kΩ)
RL2(kΩ)
5,6
1,2
5,6
1
1
1,2
 ZOtb=0,833kΩ


V01(V)
6,2
6,2
4

V02(V)
4,2
4
4,2

ZL(kΩ)
0,84
0,76
0,90

V. Các phân tích so sánh và kết luận
- Do đặc tính hoạt động của BJT là phi tuyến nên dạng sóng ngõ ra chỉ tương tự như dạng
sóng ngõ vào chứ không phải là sóng sin. Do đó không thể dùng DMM để đo biên độ điện
áp được mà bắt buộc phải dùng dao động kí.
- Nếu tần số nằm trong dải giữa thì ít ảnh hưởng đến các đại lượng khác trong mạch .
- Ở cùng 1 tần số thì Vin tối đa ở mạch có hồi tiếp sẽ lớn hơn , đồng nghĩa với việc ngõ ra sẽ
đạt lớn hơn mà không méo ,so với mạch không hồi tiếp.Tuy nhiên độ lợi ở mạch có hồi tiếp
lại nhỏ hơn và sai số lại nhiều hơn mạch không hồi tiếp.
- Do tác dụng của RE1 nên mạch Zi ở mạch có hồi tiếp lớn hơn Zi ở mạch không hồi tiếp .
- Nhìn chung sai số của các đại lượng khác ngoại trừ độ lợi áp thì nhỏ so với lý thuyết .
- Hfe không thỏa mãn khoảng giá trị trong datasheet ,chứng tỏ thông số đó chỉ mang tính
chất tương đối .
- Đã kiểm chứng được ngõ vào và ngõ ra luôn ngược pha nhau . Độ lợi áp lớn .
Nhận xét chung : Mạch phân cực BJT nối chung E khi không hồi tiếp sẽ cho độ lợi lớn
nhưng áp ngõ ra lớn nhất mà không bị méo thì không cao .Còn mạch phân cực BJT nối

chung E khi có hồi tiếp sẽ cho ngõ ra có điện áp cao hơn ,nhưng độ lợi lại không cao .
13


14


Phụ lục hình ảnh

(hình 1.1)

(hình 1.2)

15


(hình 1.3)

(hình 2.1)

(hình 2.2)
16


(hình 2.3)

17