Bộ Công thương
Trường Đại học Công nghiệp
Thành phố Hồ Chí Minh

   Thí nghiệm
MẠCH ĐIỆN TỬ 2 Người biên soạn
Nguyễn Hoàng Việt
Bài 1: Khảo sát đáp ứng tần số thấp của mạch Khuếch đại ghép RC


1.2. Phương pháp khảo sát đáp ứng tần số của mạch khuếch đại
a. Phương pháp khảo sát:
i. Bước 1: Vẽ mạch tương đương ở vùng tần số hoạt động
ii. Bước 2: Thiết lập biểu thức của hàm truyền hệ số KĐ
iii. Bước 3: Vẽ biểu đồ Bode cho tần số và pha
Ví dụ: Cho mạch điện tương đương sau
0
Vo
I1
ie
C
R1
R2
Rc
V1
vi
+
-

)(dBA
x
f(Hz)
A
m
2
m
A
f
L

1





)//(1
)1(
)(
)
1
(
21
2
21
21
21
2
RRjwC
jwCR
RR
Rc
jwC
RR
RR
jwC
R
RcA
v


,
1
21
2
2
1
RRC
W
CR
W 

=>
)1(
)1(
2
1
21
W
w
j
W
w
j
RR
Rc
A
v




2
121
)(1lg20)(1lg20)lg(20lg20
W
w
W
w
RR
Rc
AdBA
vv



(dB)
Hay
210
)( AAAdBA
v


Xấp xĩ gần đúng









Biểu đồ Bode cho các A0, A1, A2

Biểu đồ Bode tổng của Av I.II> Khảo sát thực nghiệm Modul thí nghiệm:
1> Tính toán lý thuyết
Vẽ mạch tương đương tín hiệu nhỏ
Tính độ lợi A
v
=
i
v
v
0
. Tần số cắt f
c
=

)(
1
dBA
w(rad/s)
w
1
10w1
20
20dB/decad
e
)(dBA

4

V2
20mVac
0Vdc
0
Q1
Q2SC1815
Cc
10u
V3
12Vdc
Re
100
Rc
1k
Rb1
100k
Ce
100u
0
RL
1k
R1
10k
Cb
10u
Rb2
10k





Độ lợi A
v
=
1
0
i
v
v Độ lợi A



Tần số f

Tín hiệu ra V
0

Bài 1: Khảo sát đáp ứng tần số thấp của mạch Khuếch đại ghép RC
5
Độ lợi A
v
=
2
0

(thang dB) (biểu đồ 3):
3> Chạy mô phỏng Pspice để xác định kết quả

Vẽ biểu đồ hàm truyền A
v
(thang dB) (biểu đồ 4):
4> Đánh giá kết quả: Lý thuyết, mô phỏng và thực nghiệm
a> Nhận xét sự khác nhau giữa biểu đồ 2 và biểu đồ 3: Kết quả giữa 2 lần đo thực nghiệm
b> Nhận xét sự khác nhau giữa 3 biểu đồ 1, 2 và 3: Kết quả giữa tính toán lý thuyết và đo
thực nghiệm

: trở dẫn (khoảng vài mili 1/Ω)
r
ds
: Trở kháng ngõ ra DS (vài chục -
vài trăm KΩ)
C
gs
: giá trị cảm kháng ngỏ vào GS (vài
PF - vài chục PF)
C
gd
: giá trị cảm kháng ngõ ra GD ( 0.1
PF - vài PF)
Phương pháp khảo sát đáp ứng tần số thấp của mạch FET cũng giống như với BJT, ta
chia mạch làm hai trường hợp: Đáp ứng của cụ Bypass C
s
và đáp ứng của tụ Coupling.
Đáp ứng của tụ Bypass
Mạch tương đương tín hiệu bé như hình vẽ

Mạch tương đương thevenin

Ta có,
sggs
vvv 
, và dặt
dsm
rg



i
L

i
0

G
S
r
ds

gsdsm
vrg
+
_
Bài 1: Khảo sát đáp ứng tần số thấp của mạch Khuếch đại ghép RC
7 Dùng phép biến đổi tương đương Thevenin cho đoạn mạch MO

Vậy,
i
i
i
LL
i
L
v
v

dL
Cj
RRRr
RR
RR

SS
SdLds
dL
SS
S
dLds
dL
CRj
RRRr
RR
CRj
R
RRr
RR











SSiSi
SS
dL
SS
S
i
dLv
RCRRjR
CRj
RR
CRj
R
R
RRA















1

v

0
Cs
Rs
RL
Rd
S
r
ds

i
v

+
_
+
_
S
v

D
i
0

i
L

M
0

Si
iS
SS
Si
dL
SiSSi
SS
dL
C
RR
RR
j
CRj
RR
RR
CRRjRR
CRj
RR


















Viết gọn lại ta được:
2
1
/1
/1
//
)1(




j
j
RR
RR
A
Si
dL
v







Vậy tần số cắt dưới:
SSi
L
CRR )//(
1


, Hay
SSi
L
CRR
f
)//(2
1

II.II> Khảo sát thực nghiệm Modul thí nghiệm:
1> Tính toán lý thuyết
Vẽ mạch tương đương tín hiệu nhỏ
Tính độ lợi A
v
=
i
v
v
0
. Tần số cắt f
c




2> Lắp ráp mạch, đo đạc đáp ứng giá trị thực tế của mạch
a. Giá trị đo lần 1:
Tín hiệu vào v
i1
=

Tần số f

Tín hiệu ra V
0


(dB) Vẽ biểu đồ hàm truyền A
v
(thang dB) (biểu đồ 2):

b. Giá trị đo lần 2:
Tín hiệu vào v
i2
=

Tần số f



Độ lợi A
v
(dB)




b> Nhận xét sự khác nhau giữa 3 biểu đồ 1, 2 và 3: Kết quả giữa tính toán lý thuyết và đo
thực nghiệm
c> Nhận xét sự khác nhau giữa 3 biểu đồ 2, 3 và 4: Kết quả giữa đo thực nghiệm và mô
phỏng

Bài 2: Khảo sát đáp ứng tần số cao của mạch khuếch đại ghép RC
11
Bài 2:
KHẢO SÁT ĐÁP ỨNG TẦN SỐ CAO CỦA MẠCH KHUẾCH
ĐẠI GHÉP RC

A. Thiết bị sử dụng:
- Modul thí nghiệm
- Dao động ký, VOM
- Dây nối
- Máy phát sóng sin
- Máy tính có phần mềm Orcad
B. Phần thực hành:
I. Dùng BJT
I.I> Lý thuyết cơ bản
1> Đặc tính Transistor ở tần số cao
Ở dãy tần số cao, đáp ứng tần số của transistor bị giới hạn do các điện dung kí sinh giữa
các lớp tiếp giáp PN. Thông thường các C
b’e
có giá trị vài trăm ÷ vài chục pF, với BJT
cao tần C
b’e
khoảng vài chục pF.
C
b’e

ff



Các thông số được cung cấp của nhà sản xuất cho BJT cao tần
max
max,,,,,
BETcbeb
VPfCC



2> Phân tích mạch khuếch đại BJT ở tần số cao
2.1> Phương pháp khảo sát
Dạng mạch tổng quát
RL
Rc
Vcc
+
R2
ri
i
+
Re
Cb
i
Cc
Ce
R1


mhr
25



,
eb
m
r
g




cbLmM
CRgC


 )1(

)1(
'
cb
ebeb
C
Cr
R




i
V
V
Vg
Vg
i
i
i
A




)](1[
1
MebLC
C
ebmi
CCjwRRR
R
RgA
eb








Meb
eb
H
LC
ebCm
CCR
RR
RRg
A
1
0
 Tần số cắt trên của mạch là
 
Meb
eb
H
CCR
f





2
1

=
Rb2
6.8k
Rc
1k
Ri
1k
0
Rb1
33k
V3
12Vdc
Q1
Q2SC1815
Ce
10u
Cb
1u
Re
220
V2
20mVac
0Vdc
RL
470
0
Cc
1u

Vẽ biểu đồ hàm truyền A



Tần số f

Tín hiệu ra V
0

Độ lợi A
v
=
1
0
i
v




b. Giá trị đo lần 2:
Tín hiệu vào v
i2
=

Tần số f

Tín hiệu ra V
0 Vẽ biểu đồ hàm truyền A
v
(thang dB) (biểu đồ 3):




3> Chạy mô phỏng Pspice để xác định kết quả

Vẽ biểu đồ hàm truyền A
v
(thang dB) (biểu đồ 4):


Bài 2: Khảo sát đáp ứng tần số cao của mạch khuếch đại ghép RC
15


0
Cg
RL

Sơ đồ tương đương:
gm Vg rds
Cgd
RL
G
S
D
rds
ri
Vi Cgs

C
gs
từ vài chục ÷ vài pF
C
go
từ vài pF  nhỏ hơn 1pF
Ở tần số cao xem như nối tắt C
g
,C
s
,C
d

Sơ đồ tương đương Miller
V

)////(
)(
1
)(
1
)////(
w
jw
AA
CCjwri
RRrgA
CCjw
ri
CCjw
V
RRrVg
V
V
V
V
V
V
A
v
Mgs
Lddsmv
Mgs
Mgs
gs
Lddsgsm

1
)////(0
1
Mgsi
H
Mgs
Lddsm
CCr
f
CCri
w
RRrgA
 Biểu đồ Bode: II.II> Khảo sát thực nghiệm Modul thí nghiệm:
1> Tính toán lý thuyết
Vẽ mạch tương đương tín hiệu nhỏ
Tính độ lợi A
v
=
i
v
v
0
. Tần số cắt f
c

dB
v
A
H
f
Bài 2: Khảo sát đáp ứng tần số cao của mạch khuếch đại ghép RC
17
2> Lắp ráp mạch, đo đạc đáp ứng giá trị thực tế của mạch
a. Giá trị đo lần 1:
Tín hiệu vào v
i1
=

Tần số f
Độ lợi A
v
(dB)

Vẽ biểu đồ hàm truyền A
v
(thang dB) (biểu đồ 2):

b. Giá trị đo lần 2:

2
0
i
v
v Độ lợi A
v
(dB)




4> Đánh giá kết quả: Lý thuyết, mô phỏng và thực nghiệm
a> Nhận xét sự khác nhau giữa biểu đồ 2 và biểu đồ 3: Kết quả giữa 2 lần đo thực nghiệm
b> Nhận xét sự khác nhau giữa 3 biểu đồ 1, 2 và 3: Kết quả giữa tính toán lý thuyết và đo
thực nghiệm
c> Nhận xét sự khác nhau giữa 3 biểu đồ 2, 3 và 4: Kết quả giữa đo thực nghiệm và mô
phỏng
Bài 3: Khảo sát đáp ứng tần số của mạch khuếch đại cộng hưởng
19
Bài 3:
KHẢO SÁT ĐÁP ỨNG CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI CỘNG
HƯỞNG GHÉP RC A. Thiết bị sử dụng:
- Modul thí nghiệm
- Dao động ký, VOM
- Dây nối
- Máy phát sóng sin
- Máy tính có phần mềm Orcad
B. Phần thực hành:
I. Dùng BJT
I.I> Lý thuyết cơ bản
Mạch cộng hưởng đơn dùng BJT transistor
1.1. Phân tích lý thuyết
Sơ đồ mạch lý thuyết

Sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ

Trở kháng vào:
// // //
'
R r R R r
i i b p b e


Với
 
2
P
c
L
R
r


C
QL  )(

;
r
c
là nội trở của cuộn dây.
Q
C
là hệ số phẩm chất của cuộn dây (thường Q
C
= 100)
Điện dung tổng tương đương:

jL




1
1
R
C
gR
mi
R
RR
i
CL
j CR
i
L


  







3
2
ii
oo
dB
AA
dB
AA
   

2
1 1 1 1
22
1
1
R
R
i
j CR
i
CR
i
L
i
L




   

1
1
2
2
1
1, 2
1
1 1 4
1
2
1 1 4
2
nn
i
i
nn
RC
R
L












1 4 1
1 4 1
2
H
L










  




  



  






Bài 3: Khảo sát đáp ứng tần số của mạch khuếch đại cộng hưởng
22
1.2. Tính toán các giá trị trên lí thuyết
.6,8
12.6,8
2,05
33 6,8 39,8
V
CC
VV
BB
  


6,8 .33
5.64
6,8 33
BB
KK
RK
KK
  


R
BB
V I R V
BB CQ E BE



ie b e
I
CQ

    

Mặc khác:
pF
f
r
g
C
T
eb
T
m
eb
972
10.80.2
614
300
2
6
'
'







=590 + 972+100000 ≈ 100F
C = 100nF
Hàm truyền
 

//1
1
21




jRR
R
RgA
LC
C
imi

 

//1
1
//
21


jr
R

706.3
2 6 12
2 0.5.10 .101548.10
f KHz
o
LC


  


// // //
'
R r R R r
i i BB p b e


Tính R
P
:
 
2
P
c
L
R
r


 KQL

2
21
//1log20)
//
log(20


i
LC
im
dB
v
r
RR
RgA

Biểu đồ Bode lí thuyết
Dựa vào biểu thức trên ta nhận thấy rằng :
 Khi

=
0

: tức là lúc giá trị trong biểu thức trong căn tiến về
0 => G = A
Vm
= dB.
 Khi

càng xa

1k
Rb1
27k
Cb
10u
L1
0.58uH
1
2
0
V2
20mVac
0Vdc
Rc
1k
RL
500
V3
12Vdc
C1
33p
Ce
100u
0

Bài 3: Khảo sát đáp ứng tần số của mạch khuếch đại cộng hưởng
24
Vẽ biểu đồ hàm truyền A
v
(thang dB) (biểu đồ 1):



Độ lợi A
v
=
1
0
i
v
v Độ lợi A
v



=

Tần số f

Tín hiệu ra V
0

Độ lợi A
v
=
2
0

(thang dB) (biểu đồ 3):