ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ
---------------o0o---------------

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MƠN VẬT LÍ BÁN DẪN

MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI BJT
GVHD: Trần Hồng Qn
NHĨM 16
STT

HỌ VÀ TÊN

MSSV

1

Phạm Đăng Bảo

2012674

2

Lâm Duy Cường

2012762

3

Nguyễn Thành An

2012561

4

Nguyễn Thanh Dương

2012888

5

Phạm Đại Phú

2014144

MỤC LỤC

1


I.Giới thiệu đề tài............................................................................................................3
1.Nội dung phân tích.......................................................................................................3
2.Mục tiêu bài tập lớn......................................................................................................3
3.Phần mềm mô phỏng....................................................................................................3
II. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động chung của mạch dao động đa hài dùng BJT...........3
III. Các loại mạch dao động đa hài dùng BJT.................................................................4
1. Mạch đa hài bất ổn...................................................................................................4-5
2. Mạch đa hài đơn ổn..................................................................................................5-6
3.Mạch đa hài lưỡng ổn................................................................................................6-7

IV. Phân tích sơ đồ mạch-Nguyên lý hoạt động của mạch đa hài NPN..........................8
V.Vai trò của các linh kiện.............................................................................................10
1.Transistor NPN......................................................................................................10-12
2.Điện trở ......................................................................................................................12
3.Tụ điện hoá............................................................................................................13-16
VI.Phần lắp mạch proteus ............................................................................................16

I.Giới thiệu đề tài
1. Nội dung phân tích:

2


Với đề tài: Tìm hiểu về mạch dao động đa hài BJT – nhóm 16 sẽ tập trung phân tích
các nội dung sau đây:
-

Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý làm việc của mạch đa hài

-

Liệt kê các ứng dụng hay gặp của mạch đa hài trong thực tế

-

Giải thích nguyên lý vận hành của mạch đã lắp

2. Mục tiêu bài tập lớn:
Thơng qua bài tập lớn này, nhóm mong muốn hồn thành các mục tiêu:
-


Tìm hiểu thêm về các thiết bị - linh kiện thực tế

-

Liên hệ cấu tạo và nguyên lý với các thiết bị đã được học

-

Thực hành lắp mạch thực tế và thử nghiệm

-

Tìm hiểu nguyên lý vận hành mạch điện, mô phỏng, rút ra các kiến thức mới cũng
như kiến thức còn hạn chế

3. Phần mềm mơ phỏng:
Nhóm sử dụng 2 phần mềm phục vụ việc vẽ mạch và mô phỏng
Phần mềm Protues 8 Professional: dùng để vẽ mạch
Trong quá trình thực hiện, do hạn chế về kiến thức điện tử và mạch điện nên nhóm gặp
nhiều khó khăn khi lựa chọn và tính tốn thơng số thiết bị. tìm tịi thêm các mạch có sẵn,
thử nghiệm nhiều thông số thiết bị, kiểm chứng bằng phần mềm mơ phỏng
Với mục tiêu tự tìm tịi để hiểu thêm về linh kiện, nắm được nguyên lý hoạt động,
nhóm mong muốn các hạn chế về tính tốn sẽ được Thầy góp ý thêm, cũng như sẽ cố
gắng tự giải thích sâu hơn khi được học các mơn học về sau
II. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động chung của mạch dao động đa hài dùng BJT:
- Cấu tạo: Mạch dao động đa hài bao gồm các BJT được mắc chéo nhau, các tụ điện và
điện trở.
- Nguyên lý hoạt động chung: Dựa trên nguyên lý nạp xả của tụ điện làm cho BJT chuyển
giữa hai chế độ khóa và bão hịa, để tạo ra tín hiệu xung dạng vng.

III. Các loại mạch dao động đa hài dùng BJT:
- Dựa trên nguyên tắc hoạt động, mạch đa hài dùng BJT được phân thành ba loại chính:
Mạch đa hài bất ổn (Astable Multivibrator), mạch đa hài đơn ổn (Monostable
Multivibrator), mạch đa hài lưỡng ổn (Bistable Multivibrator).
1. Mạch đa hài bất ổn:
1.1. Cấu tạo của mạch:

3


- Các transitor mắc chéo với nhau. Cực C của BJT thứ nhất được kết nối với cực B của
BJT thứ 2 thông qua một tụ điện và ngược lại. Các cực E của cả hai BJT dẫn được kết nối
với mass (chân đất). Các điện trở tải được kết nối với cực C và các điện trở phân cực kết
nối với cực B có giá trị bằng nhau. Các tụ điện có giá trị bằng nhau.
1.2. Nguyên lý hoạt động của mạch:
- Với mạch như hình vẽ:

Trên lý thuyết thì 2 BJT Q1 và Q2 là như nhau; tuy nhiên, trong q trình chế tạo sẽ có
BJT nhạy hơn. Giả sử Q1 dẫn trước. Như vậy điện áp đầu ra của Q 1 sẽ là VCE (sat) và Q2
sẽ bằng VCC.
Tụ C1 tích điện qua R1 và khi điện áp trên C 1 đạt 0,7V điều này đủ để làm BJT Q2 đến
trạng thái bão hịa. Khi đó cực dương của tụ C2 được nối xuống mass dẫn đến điện áp cực
âm của tụ mang giá trị âm. Điện áp này tác động lên cực B của Q 1, biến BJT Q1 thành
trạng thái tắt và BJT Q2 thành bão hòa. Như vậy điện áp đầu ra của Q 1 sẽ là VCC (sat) và
Q2 sẽ bằng VCE.
Điện tích tụ C2 qua R2. Điện áp trên tụ C2 này khi đến 0,7V, bật BJT Q1 đến mức bão hòa,
quay lại trạng thái ban đầu và lặp đi lặp lại.
Do đó điện áp đầu ra và dạng sóng đầu ra được hình thành bởi sự chuyển đổi luân phiên
của các BJT Q1 và Q2. Khoảng thời gian của các trạng thái bật / tắt này phụ thuộc vào giá
trị của điện trở và tụ điện được sử dụng, tức là vào giá trị RC được sử dụng. Khi cả hai

bóng bán dẫn được vận hành luân phiên, đầu ra là dạng sóng vng, với biên độ đỉnh là
VCC.

4


1.3. Các ứng dụng của mạch đa hài bất ổn:
- Máy tạo sóng
- Máy chuyển đổi tần số điện áp
- Máy dao động,...
2. Mạch đa hài đơn ổn
2.1. Cấu tạo của mạch:
- Các BJT được mắc chéo với nhau. Cực C của BJT thứ nhất được kết nối với cực B của
BJT thứ hai thông qua tụ điện. Cực B của BJT thứ nhất được nối với cực C của BJT thứ 2
thông qua một điện trở và 1 tụ điện. Một điện áp một chiều khác được cấp cho cực B của
BJT thứ nhất thông qua một điện trở. Xung kích hoạt được đưa đến cực B của BJT thơng
qua tụ điện để thay đổi trạng thái của nó. Bên cạnh dó có hai điện trờ tải được mặc vào
cực C của hai BJT.
2.2. Nguyên lý hoạt động của mạch:

Với mạch như hình trên ta có ngun lý hoạt động:
Đầu tiên, khi mạch được chuyển sang trạng thái bật, BJT Q1 sẽ ở trạng thái tắt và Q2 sẽ ở
trạng thái bật. Đây là trạng thái ổn định. Khi Q1 tắt, điện áp cực C sẽ là VCC tại điểm A
và do đó C1 được sạc.
Một xung kích hoạt tích cực được đặt ở chân của BJT Q1 làm BJT bật. Điều này làm
giảm điện áp cực B của Q2, làm tắt BJT Q2. Tụ C1 bắt đầu phóng điện tại thời điểm này.

5



Khi đó, Q1 bật cịn Q2 vẫn tắt. Đây là trạng thái gần như ổn định. Cho đến khi tụ điện C1
phóng điện hồn tồn. Sau đó, BJT Q2 bật với điện áp được áp dụng thơng qua phóng
điện tụ điện. Điều này bật BJT Q1, là trạng thái ổn định trước đó.
2.3. Các ứng dụng của mạch đa hài đơn ổn:
- Mạch truyền hình
- Mạch điều khiển hệ thống,...
3.Mạch đa hài lưỡng ổn:
3.1. Cấu tạo của mạch:
- Hai BJT tương tự nhau; các trở tải. Các điện trở cơ bản được nối với một nguồn chung.
Các điện trở phản hồi được đóng ngắt bởi các tụ điện. Hai tụ điện nằm ở 2 đầu cấp điện
áp đầu vào cho cực B của 2 BJT.
3.2. Nguyên lý hoạt động của mạch:

Với mạch như hình trên ta có ngun lý hoạt động:
Khi mạch hoạt động, trên lý thuyết 2 BJT là như nhau; tuy nhiên trong q trình sản xuất
sẽ có BJT nhạy hơn. Giả sử Q1 được bật, trong khi BJT Q2 bị tắt. Đây là trạng thái ổn
định của mạch đa hài lưỡng ổn.
Bằng cách cấp một xung kích hoạt âm ở chân của BJT Q1 hoặc bằng cách cấp một xung
kích hoạt dương ở chân của BJT Q2, trạng thái ổn định này khơng bị thay đổi. Vì vậy,
chúng ta hãy hiểu điều này bằng cách xét một xung kích hoạt âm ở chân của BJT Q1. Kết

6


quả là, điện áp cực C tăng lên, sẽ phân cực thuận cho BJT Q2, phân cực ngược Q1, làm
cho BJT Q1 tắt và BJT Q2 bật. Đây là một trạng thái ổn định khác mạch dao động đa hài.
Bây giờ, nếu trạng thái ổn định này phải được thay đổi một lần nữa, thì xung kích hoạt
âm tại BJT Q2 hoặc xung kích hoạt dương tại BJT Q1 sẽ được áp dụng. Các trạng thái
được thiết lập lại.
3.3. Các ứng dụng của mạch đa hài lưỡng ổn:

- Bộ chia tần
- Bộ đồng hóa dữ liệu
- Bộ đếm
- Thanh ghi,….
=> Như vậy ta có thể thấy với mạch dao động đa hài bất ổn thì ta khơng cần thêm điện
áp ngồi để kích hoạt mạch hoạt động, cịn với mạch dao động đơn ổn và đa ổn thì cần
một hoặc 2 điện áp ngồi để kích mạch hoạt động

IV. Phân tích sơ đồ mạch-Nguyên lý hoạt động của mạch đa hài NPN:

7


Giai đoạn 1

   Khi mới cấp nguồn cả hai cùng sáng trong 1 thời gian, thì tất cả các bản tụ của C1 lẫn
C2 đều được nạp điện, một trong 2 transistor Q1 hoặc Q2 hoạt động trước (vì trên thực tế
dù 2 transistor cùng một loại nhưng không hề giống nhau hồn tồn, sẽ có con transistor
này nhạy hơn con kia). Ta giả sử Q1 nhạy hơn nên hoạt động trước, đồng nghĩa Q1 có
Vbe lớn hơn hoặc bằng 0.6V (do điện áp tại cực B của Q1 tăng từ 0 đến 0.6V, trước khi
điện áp ở đây bằng 0.6V thì cực âm tụ C1 vẫn đang được nạp), dịng điện có thể đi từ cực
C xuống cực E và xuống mass nên led D2 sáng, đầu cực dương tụ C2 khơng được nạp
điện do dịng điện chỉ đi xuống mass. Cùng lúc đó vì Q2 khơng dẫn (khơng hoạt động)
nên led D1 không sáng, cực dương tụ C1 sẽ được nạp điện, nhưng sẽ khơng nạp được bao
nhiêu vì dòng điện lúc này chủ yếu chạy về mass, cực âm tụ C2 lẫn âm tụ C1 cũng vậy,
không nạp được bao nhiêu. Khi Q1 hoạt động thì cực B cũng được coi như đang nối với
cực E xuống mass nên dòng điện ở chân B được đi qua chân E xuống mass, đồng nghĩa

8



điện áp tại B giảm từ 0.6 V về 0V (cực âm tụ C1 xả điện). Khi điện áp tại chân B xả hết
thì Q1 ngưng dẫn, đèn led D2 tắt, tới Giai đoạn 2.

Giai đoạn 2

Q1 ngưng dẫn, cực âm C2 được nạp điện áp thơng qua dịng điện đi qua điện trở R1, khi
giá trị được nạp đạt 0.6V thì Q2 dẫn (do VBE >= 0.6V), cực C của Q2 nối thông với cực
E xuống mass, đèn led D1 sáng, cực dương tụ C1 xả điện, cực dương tụ C2 được nạp
điện vì Q1 khơng dẫn. Ngun lý tương tự như giai đoạn 1, cực âm tụ C2 xả điện áp
xuống mass do cực B của Q2 nối thông với cực E, khi điện áp xả hết từ 0.6V về 0V thì
Q2 ngưng dẫn, led D1 tắt, sau đó cực âm tụ C1 lại được nạp điện làm điện áp tại cực B
của Q1 tăng dần lên 0.6V, điện áp này bằng 0.6V thì Q1 lại dẫn. Các quá trình này lặp đi
lặp lại luân phiên sẽ tạo ra một mạch đa hài với dạng sóng điện áp tại cực C của 2
transistor biểu diễn như hình dưới:

9


V.Vai trò của các linh kiện:
1. Transistor NPN:
1.1. Cấu tạo:
-

Transistor NPN có hai điốt được kết nối trở lại. Các diode ở phía bên trái được gọi
là một diode phát cơ sở và các điốt ở phía bên trái được gọi là diode collectorbase. Những tên này được đưa ra theo tên của các thiết bị đầu cuối.

Transistor NPN có ba thiết bị đầu cuối, đó là bộ phát, bộ thu và cơ sở. Phần giữa của
bóng bán dẫn NPN được pha tạp nhẹ, và nó là yếu tố quan trọng nhất trong hoạt động
của bóng bán dẫn. Bộ phát được pha tạp vừa phải, và bộ thu được pha tạp nặng.

1.2. Nguyên lí làm việc:
- Transistor NPN này hoạt động khi điện áp tại cực B lớn hơn tại cực E và lớn hơn ít
nhất khoảng 0,6V (tuỳ loại transistor NPN, có loại chỉ cần lớn hơn 0.3V). Khi

10


transistor hoạt động (nghĩa là VBE > 0.6 V) thì dịng điện có thể đi từ cực C xuống
cực E (nhưng sẽ không đi theo chiều ngược lại). Nếu VBE < 0.6 V thì giữa 2 cực C
và E khơng được nối thơng nhau, dịng điện khơng thể đi qua giữa 2 cực C và E.
1.1 Hình ảnh thực tế:

1.2 Ứng dụng thực tế:
-

Khuếch đại âm thanh

-

Đóng vai trị là một con cơng tắc dùng để chuyển hóa các mạch điện tử điều khiển
thiết bị khác…

11


Mạch khuếch đại dùng transistor c1815 trong việc khuếch địa âm thanh Micro, loa…

2. Điện trở :
2.1 Cấu tạo :
-


Người ta thường dùng dây kim loại có điện trở suất cao hoặc dùng bột than phun
lên lõi sứ để làm điện trở

2.2 Nguyên lí làm việc :
-

Là một linh kiện điện tử thụ động với 2 tiếp điểm kết nối, chức năng dùng để điều
chỉnh mức độ tín hiệu, hạn chế cường độ dòng điện chảy trong mạch, dùng để chia
điện áp, kích hoạt các linh kiện điện tử chủ động như transistor, tiếp điểm cuối
trong đường truyền điện và có trong rất nhiều ứng dụng khác.

-

Giúp tiêu tán một lượng lớn điện năng chuyển sang nhiệt năng trong các hệ thống
phân phối điện, trong các bộ điều khiển động cơ. Các điện trở thường có trở kháng
cố định, ít bị thay đổi bởi nhiệt độ và điện áp hoạt động.

12


2.3 Hình ảnh thực tế :

 Hình 2.1. Hình ảnh điện trở thực tế

 Hình 2,2. Kí hiệu của điện trở

2.4 Ứng dụng thực tế:
-


Khống chế dòng điện qua tải cho phù hợp. Ví dụ có 1 bóng đèn 9V, nhưng ta chỉ
có nguồn 12V. Chúng ta có thể đấu nối tiếp bóng đèn với điện trở để sụt áp bớt 3V
trên điện trở.
Mắc điện trở thành cầu phân áp để có được 1 điện áp theo ý muốn từ 1 điện áp cho
trước.
Tham gia vào các mạch tạo dao động R C
Điều chỉnh cường độ dòng điện qua các thiết bị điện
Tạo ra nhiệt lượng trong các ứng dụng cần thiết
Tạo ra sụt áp trên mạch khi mắc nối tiếp

3. Tụ điện hố:
3.1 Cấu tạo:
-

Cấu tạo của tụ điện gồm ít nhất hai dây dẫn điện thường ở dạng tấm kim loại. Hai
bề mặt này được đặt song song với nhau và được ngăn cách bởi một lớp điện môi.

-

Dây dẫn của tụ điện có thể sử dụng là giấy bạc, màng mỏng,…

-

Điện môi sử dụng cho tụ điện là các chất khơng dẫn điện như thủy tinh, giấy, giấy
tẩm hố chất, gốm, mica, màng nhựa hoặc khơng khí. Các điện mơi này khơng dẫn
điện nhằm tăng khả năng tích trữ năng lượng điện của tụ điện. Tùy theo lớp cách

13



điện ở giữa hai bản cực là gì thì tụ có tên gọi tương ứng.

-

Cấu tạo của tụ điện

3.2 Nguyên lí làm việc:
-

Tụ điện có khả năng tích trữ năng lượng dưới dạng năng lượng điện trường bằng
cách lưu trữ các electron, nó cũng có thể phóng ra các điện tích này để tạo thành
dịng điện. Đây chính là tính chất phóng nạp của tụ, nhờ có tính chất này mà tụ có
khả năng dẫn điện xoay chiều.
Nếu điện áp của hai bản mạch không thay đổi đột ngột mà biến thiên theo thời gian
mà ta cắm nạp hoặc xả tụ rất dễ gây ra hiện tượng nổ có tia lửa điện do dòng điện
tăng vọt. Đây là nguyên lý nạp xả của tụ điện khá phổ biến.

-

Tụ điện có sự phân cực âm dương, khi có dịng điện đi vào các bản tụ thì sẽ có sự
tích trữ năng lượng, để tụ khơng bị nổ thì khi tích trữ năng lượng điện áp tại bản
cực dương luôn phải lớn hơn bản cực âm.

14


-

3.3


Hình ảnh thực tế:

Tụ gốm

Tụ hóa

15


3.4 Ứng dụng thực tế:
-

Tụ điện được sử dụng phổ biến trong kỹ thuật điện và điện tử.Ứng dụng trong hệ
thống âm thanh xe hơi bởi tụ điện lưu trữ năng lượng cho bộ khuếch đại được sử
dụng.
Tụ điện có thể để xây dựng các bộ nhớ kỹ thuật số động cho các máy tính nhị phân
sử dụng các ống điện tử.
Trong các chế tạo đặc biệt về vấn đề quân sự, ứng dụng của tụ điện dùng trong các
máy phát điện, thí nghiệm vật lý, radar, vũ khí hạt nhân,…
Ứng dụng của tụ điện trong thực tế lớn nhất là việc áp dụng thành công nguồn cung
cấp năng lượng, tích trữ năng lượng.
Và nhiều hơn nữa những tác dụng của tụ điện như xử lý tín hiệu, khởi động động
cơ, mạch điều chỉnh,…

-

VI. Phần lắp mạch proteus
- Gồm các bước sau
+ Lấy các linh kiện: BATTERY, CAP, RES, BC547, LED-GREEN, GROUND
+Lấy dụng cụ đo: VONTAGE

+ Nối lắp các linh kiện với nhau
+ Điều chỉnh thông số các linh kiện:


RES 1 = RES 4 = 470Ω



RES 2 = RES 3 =100kΩ



CAP1 = CAP2 =6uF



BATTERY=12V

+ Tiến hành chạy thử
- Quá trình thực hiện được ghi lại thơng qua video sau:

q trình thực
hiện.mp4

16