phần 1 thiết bị và linh kiện thí nghiệmdbee.dee.hcmut.edu.vn/image/data/tai-lieu/tn mach...

Phần 1 Thiết bị và linh kiện thí nghiệm

1) Hộp thí nghiệm chính (AEL1030 hoặc KL-21001)

Trên hộp thí nghiệm tích hợp đầy đủ các khối nguồn, tín hiệu cần thiết cho việc vận hành

các thí nghiệm mạch điện tử ở mức độ cơ bản.

1a) Nguồn AC tần số 50Hz: lấy từ điện áp lưới điện và hạ áp xuống còn 9V (hiệu dụng)

thông qua biến áp cách ly, 2 ngõ ra 9V đảo pha. Lưu ý 9V chỉ là danh định, điện áp này có

thể thay đổi do khâu chế tạo biến áp hoặc do điện áp lưới điện thay đổi hoặc do tải thay đổi.

1b) Bộ nguồn một chiều (DC) điều chỉnh được: bộ nguồn đôi GND chung điều chỉnh được

từ 3V-18V, dòng cấp tối đa 1A. Hai nguồn được điều chỉnh độc lập thông qua hai núm

chỉnh (AEL1030) hoặc điều chỉnh chung thông qua một núm chỉnh (KL-21001). Giá trị điện

áp ngõ ra được xác định bằng cách dùng máy đo đa năng (VOM) với chức năng đo áp một

chiều.

1c) Bộ nguồn DC cố định: hai bộ nguồn đôi, 5V và 12V, dòng cấp tối đa 1A

1d) Một máy phát sóng: có thể phát ra được sóng sin, sóng tam giác và sóng vuông, biên độ

và tần số điều chỉnh được. Tần số tối đa 100Khz và biên độ tối đa 10V, tần số và biên độ

được xác định thông qua đo đạc bằng dao động ký.

1e) Các đồng hồ đo áp và đo dòng dạng chỉ thị kim và số (không dùng trong phần thí nghiệm

mạch điện tử)

2) Module thí nghiệm

Trong phần thí nghiệm mạch điện tử này ta sử dụng 2 module (BJT Circuits, và Op-amp

Circuits) để thực hiện cho 4 bài thí nghiệm. Mỗi module chứa đầy đủ các linh kiện được cài

đặt (kết nối) ở mức cơ bản tương ứng cho từng bài thí nghiệm. Sinh viên xem hình ảnh và

danh sách linh kiện của từng Module ở phần thí nghiệm của hướng dẫn này.

3) Dao động ký (GRS 6052A)

Dao động ký tương tự có khả năng lưu trữ số với 2 kênh đo điện áp GND chung. Giao diện

máy như H.1.1.

Chức năng biểu diễn 2 kênh theo thời gian hỗ trợ cho việc quan sát hai tín hiệu điện áp

(GND chung) đồng thời. Chức năng đảo pha kênh Y kết hợp với chức năng cộng tín hiệu ở

hai kênh cho phép quan sát tổng hoặc hiệu của hai tín hiệu điện áp (GND chung) một cách

dễ dàng. Chức năng X-Y, giúp loại bỏ tham số thời gian và biểu diễn quan hệ tín hiệu kênh

Y theo tín hiệu kênh X, hỗ trợ việc xây dựng đặc tuyến một cách dễ dàng. Lưu ý, hai kênh

chỉ đo được điện áp nên để xây dựng các đặc tuyến có quan hệ dòng-áp thì phải tạo tín hiệu

điện áp có dạng giống với dòng điện qua phần tử đo, thường dùng điện trở shunt, điện trở

mắc nối tiếp để chứa dòng cần đo chạy qua, giá trị của điện trở này phải không làm thay đổi

đáng kể hoạt động của mạch.

H.1.1-Dao động ký tương tự/lưu trữ số (GRS 6052A)

Dao động ký được trang bị nhiều công tắc và núm chỉnh để ghi nhận tín hiệu trong nhiều

tình huống khác nhau trong kỹ thuật. Sinh viên tham khảo tài liệu kỹ thuật của dao động ký

GRS 6052A để biết thông tin hướng dẫn về cách sử dụng.

4) Dao động ký (TBS 1052B-EDU)

Dao động ký số có khả năng lưu trữ số với 2 kênh đo điện áp GND chung. Giao diện máy

như H.1.2.

H.1.2-Dao động ký số/lưu trữ số (TBS 1052B-EDU)

Chức năng về cơ bản dùng trong phần thí nghiệm này cũng tương tự như GRS 6052A, tuy

nhiên là dao động ký số nên TBS 1052B-EDU hỗ trợ thêm nhiều tiện ích khác mạnh mẽ

hơn. Sinh viên tham khảo tài liệu kỹ thuật của dao động ký TBS 1052B-EDU để biết thông

tin hướng dẫn về cách sử dụng.

5) Máy đo đa năng (Fluke 45)

Fluke 45 là máy đo đa năng có thể đo được điện áp (AC, DC, True RMS), dòng điện (AC,

DC, True RMS), điện trở, tần số,… Giao diện máy như H.1.3

H.1.3-Giao diện máy đo Fluke 45

Sinh viên xem tài liệu kỹ thuật của Fluke 45 để biết thông tin chi tiết về cách sử dụng

6) Máy đo đa năng (GDM-8351)

GDM-8351 là máy đo đa năng có thể đo được điện áp (AC, DC, True RMS), dòng điện

(AC, DC, True RMS), điện trở, tần số,… Giao diện máy như H.1.4

H.1.4-Giao diện máy đo GDM-8351

Sinh viên xem tài liệu kỹ thuật của GDM-8351để biết thông tin chi tiết về cách sử dụng

7) Linh kiện thí nghiệm:

4a) Điện trở:

Điện trở là phần tử thụ động thông dụng nhất được sử dụng trong mạch điện tử. Điện trở có

nhiều hình dáng và kích thước khác nhau tùy thuộc vào công suất và công nghệ chế tạo.

Trong khi thí nghiệm sinh viên phải đọc giá trị của điện trở dựa trên vạch màu trên thân điện

trở dựa trên quy tắc mã vạch màu trên H.1.5.

H.1.5-Quy ước vạch màu của điện trở 4 vạch màu

4b) Tụ điện:

Tụ điện cũng là một linh kiện thụ động được sử dụng nhiều trong các mạch điện tử. Giá trị

điện dung của tụ điện có thể ghi trực tiếp trên tụ với đơn vị F, nF hoặc dưới dạng ba chữ

số đọc theo quy luật như điện trở ba vạch màu, với đơn vị là pF như trên H.1.6. Ký tự sai

số đặt sau ba chữa số có ý nghĩa J(5%), K(10%), M(20%). Lưu ý với tụ phân cực cần lưu ý

cực âm và cực dương khi nối mạch, nếu nối ngược cực sẽ gây nổ tụ.

H.1.6-Cách đọc giá trị điện dung

4c) Diode:

Đây là linh kiện bán dẫn mà sinh viên sử dụng trong thí nghiệm kiểm chứng các mạch ứng

dụng của Diode. Phòng thí nghiệm sử dụng hai loại Diode: Diode thường và Diode Zener.

Diode thường dùng loại FR107, sinh viên đọc thêm thông số kỹ thuật của FR107 để biết

thông tin cụ thể. Phòng TN sử dung Diode Zener loại 5.1V, 1W và 3V,1W

4d) Transistor BJT

BJT là linh kiện bán dẫn mà sinh viên sử dụng trong thí nghiệm kiểm chứng các mạch

khuếch đại ghép E chung và khuếch đại ghép vi sai. Phòng thí nghiệm sử dụng BJT loại

2SD468. Sinh viên xem tài liệu kỹ thuật của 2SD468 để biết thêm thông tin chi tiết. Ba cực

của 2SD468 như trên H.1.7.

H.1.7-Sơ đồ chân của BJT 2SD468

4e) Op-amp

Op-amp là vi mạch khuếch đại thuật toán mà sinh viên sử dụng để kiểm chứng các mạch

ứng dụng cơ bản của Op-amp. Phòng TN sử dụng Op-amp loại TL082, với 2 Op-amp trong

một vỏ IC 8 chân, sơ đồ bố trí chân và nguồn cung cấp như trên H.1.8. Sinh viên xem thêm

tài liệu kỹ thuật của TL082 để biết thông tin chi tiết.

H.1.8-Sơ đồ chân của TL082

Phần 2 Nội dung các bài thí nghiệm

Bài 1 - Kiểm chứng mạch khuếch đại BJT ghép E chung: DC và AC (tần số dãy giữa)

1. Yêu cầu thí nghiệm:

a. Sinh viên xem lại lý thuyết để hiểu rõ nguyên lý hoạt động, chức năng, sơ đồ tương

đương và các thông số quan trọng khi phân tích các mạch khuếch đại BJT ghép E chung

như H.2.1.

12V

Ri

1k

Ci

100uF

RB1

RB2

RC

Q2SD468

Co

100uF

Vo

RE2

RE1

390

22 CE

100uF

1k

Máy phát sóng

Vi

RL

5.6k

18k

5.6k

H.2.1a- Mạch khuếch đại ghép E chung không hồi tiếp

Zi

Zo

12V

Ri

1k

Ci

100uF

RB1

RB2

RC

Q2SD468

Co

100uF

Vo

RE2

RE1

390

22

CE

100uF

1k

Máy phát sóng

Vi

RL

5.6k

18k

5.6k

H.2.1b- Mạch khuếch đại ghép E chung có hồi tiếp

Zi

Zo

b. Sinh viên đọc tài liệu hướng dẫn sử dụng các thiết bị đo trong phòng thí nghiệm, và tài

liệu kỹ thuật của các linh kiện điện tử, sơ đồ Module thí nghiệm trên H.2.2 và danh sách

linh kiện theo bảng B.2.1.

c. Với các thông tin có được ở mục a. và b. sinh viên tự đưa ra quy trình thí nghiệm bao

gồm việc lựa chọn các thông số còn thiếu, các đại lượng cần phải đo đạc (kèm theo mạch

đo – Vẽ các kết nối còn thiếu trên Module thí nghiệm) nhằm mục đích kiểm chứng các

mạch khuếch đại BJT ghép E chung ở chế độ DC và AC.

d. Với quy trình thí nghiệm chuẩn bị trước ở mục c. sinh viên vào phòng TN thực hiện thí

nghiệm để đo đạc các thông số, có thể hiệu chỉnh quy trình thí nghiệm, bổ sung các

thông số nếu cần,…

e. Với những thông tin có được từ mục a-d, sinh viên phải viết một bài báo cáo thí nghiệm

mô tả cơ sở nào để đưa ra quy trình thí nghiệm và các hiệu chỉnh cần thiết, thao tác thực

hiện thí nghiệm và số liệu ghi nhận được, cuối cùng là dùng số liệu đó để kiểm chứng

nguyên lý hoạt động, mô hình tương đương và các thông số cơ bản của các mạch khuếch

đại ghép E chung.

2. Hướng dẫn đo các đại lượng trong mạch khuếch đại E chung:

a. Đo phân cực tĩnh DC: khi đo phân cực phải ngắn mạch nguồn AC (tháo hai dây nối

của máy phát sóng ra khỏi hai điểm tương ứng trên mạch, sau đó dùng dây nối ngắn

mạch hai điểm này lại với nhau). Thiết bị đo áp, dòng phải được để ở chức năng DC.

b. Đo độ lợi áp của mạch:

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

(không có nguồn nuôi mạch sẽ không hoạt động)

- Chỉnh tín hiệu nhỏ: quan sát ngỏ ra của mạch khuếch đại bằng dao động ký, tăng biên

độ của máy phát sóng tới khi thấy ngõ ra bị méo dạng (thường có dạng bị xén một hoặc

hai đỉnh của tín hiệu). Sau đó, tiến hành giảm biên độ máy phát sóng và quan sát ngõ ra

tới khi nào ngõ ra không còn méo dạng, khi đó mạch đang ở chế độ tuyến tính mới có

thể đo độ lợi áp được. Lưu ý có thể chọn nhiều giá trị biên độ của ngõ vào để đo độ lợi

áp sau đó lấy giá trị trung bình.

- Chỉnh tần số dãy giữa: Dùng dao động ký quan sát đồng thời ngõ vào và ngõ ra của

mạch khuếch đại. Máy phát sóng đặt ở tần số thấp (vài chục Hz), sau đó tăng dần tần số

tới khi nào quan sát thấy hai tín hiệu cùng pha (đỉnh cực đại hoặc cực tiểu của hai tín

hiệu nằm trên cùng một đường thẳng đứng) hoặc ngược pha (đỉnh cực đại và cực tiểu

của hai tín hiệu nằm trên cùng một đường thẳng đứng). Những tần số thỏa điều kiện trên

đều thuộc tần số dãy giữa. Lưu ý có thể chọn nhiều giá trị tần số dãy giữa để đo độ lợi

áp sau đó lấy giá trị trung bình.

- Xác định độ lợi áp bằng cách lấy tỉ số biên độ (nên dùng trị đỉnh – đỉnh) của ngõ ra với

ngõ vào.

c. Đo trở kháng vào của mạch:

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

- Với hai giá trị Ri khác nhau biết trước (giả sử là Ri1, Ri2), giữ nguyên biên độ máy phát

sóng lần lượt đo trị đỉnh - đỉnh của ngõ ra giả sử là VO1 và VO2. Khi đó ta có

(Ri1+Zi)/(Ri2+Zi)=VO2/VO1 . Từ đây tính ra giá trị Zi, lưu ý có thể chọn các Ri khác nhau

để đo Zi sau đó lấy trị trung bình.

d. Đo trở kháng ra của mạch:

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

- Với hai giá trị RL khác nhau biết trước (giả sử là RL1, RL2), giữ nguyên biên độ máy phát

sóng lần lượt đo trị đỉnh - đỉnh của ngõ ra giả sử là VO1 và VO2. Khi đó ta có

RL2(RL1+ZO)/RL1(RL2+ZO)=VO2/VO1 . Từ đây tính ra giá trị ZO, lưu ý có thể chọn các RL

khác nhau để đo ZO sau đó lấy trị trung bình.

B.2.1 – Danh sách linh kiện trên Module: BJT Circuits

STT Tên linh kiện Giá trị/mô tả

1 Q1, Q2, Q3 2SD468/BJT

2 R1, R2, R20, R22 2.7K@1/4W/Điện trở

3 R3, R10, R16 1K@1/4W/Điện trở

4 R4, R17 1.2K@1/4W/Điện trở

5 R5, R6 100@1/4W/Điện trở

6 R7 18K@1/4W/Điện trở

7 R8, R12, R14, R21, R23 5.6K@1/4W/Điện trở

8 R9 390@1/4W/Điện trở

9 R11 22@1/4W/Điện trở

10 R13, R15 33@1/4W/Điện trở

11 R18, R19 6.8K@1/4W/Điện trở

12 C1, C2, C3 100uF@16V/Tụ phân cực

H.2.2- Module: BJT Circuits

Bài 2 - Kiểm chứng mạch khuếch đại ghép vi sai dùng BJT



đương và các thông số quan trọng khi phân tích các mạch khuếch đại ghép vi sai dùng

BJT như H.2.3.

Q1 Q2

+12V

-12V

5.6k RE

RC2

5.6k RC1

5.6k

RB1 RB2

V2V1

Co

100uFRL

12k

Vo

H.2.3a- Mạch khuếch đại vi sai với RE ở cực phát

1.2k 1.2k

Q1 Q2

+12V

-12V

2.7k RE

RC2

5.6k RC1

5.6k

RB1 RB2

V2V1

Co

100uFRL

12k

Vo

H.2.3b- Mạch khuếch đại vi sai với nguồn dòng ở cực phát

1.2k 1.2k

RJ1

6.8k RJ2

6.8k


liệu kỹ thuật của các linh kiện điện tử , sơ đồ Module thí nghiệm trên H.2.2 và danh

sách linh kiện theo bảng B.2.1.

c. Với các thông tin có được ở mục a. và b. sinh viên tự đưa ra quy trình thí nghiệm bao

gồm việc lựa chọn các thông số còn thiếu, các đại lượng cần phải đo đạc (kèm theo mạch

đo – Vẽ các kết nối còn thiếu trên Module thí nghiệm) nhằm mục đích kiểm chứng các

mạch khuếch đại ghép vi sai dùng BJT bao gồm chế độ DC và AC (độ lợi áp cách chung

Ac và độ lợi áp vi sai Ad).


nghiệm để đo đạc các thông số, có thể hiệu chỉnh quy trình thí nghiệm, bổ sung các

thông số nếu cần,…




nguyên lý hoạt động, mô hình tương đương và các thông số cơ bản của các mạch khuếch

đại ghép vi sai dùng BJT.

2. Hướng dẫn đo đạc các đại lượng trong mạch khuếch đại vi sai dùng BJT

a. Đo độ lợi cách chung:

Cấp tín hiệu v1 và v2 giống nhau (máy phát sóng nối vào cả v1 và v2), đảm bảo mạch hoạt động

ở chế độ AC, tín hiệu nhỏ, tần số dãy giữa. Đo trị đỉnh - đỉnh của vo, v1, v2, từ đó tính ra độ lợi

cách chung Ac. Lưu ý các phương trình: vo=Acvc+Advd; vd=v2-v1=0; vc=(v2+v1)/2

b. Đo độ lợi vi sai:

Cấp tín hiệu v1 và v2 bằng nhau về biên độ nhưng ngược pha nhau (hai đầu máy phát sóng nối

vào nhánh hai điện trở bằng nhau nối nối tiếp, điểm nối nhau của hai điện trở dùng làm GND,

hai đầu còn lại của hai điện trở nối với RB1 và RB2 để tạo v1 và v2 bằng nhau nhưng ngược pha.

Lưu ý cặp điện trở này phải có giá trị rất nhỏ so với RB1 và RB2), đảm bảo mạch hoạt động ở chế

độ AC, tín hiệu nhỏ, tần số dãy giữa. Đo trị đỉnh - đỉnh của vo, v1, v2, từ đó tính ra độ lợi vi sai

Ad. Lưu ý các phương trình: vo=Acvc+Advd; vd=v2-v1; vc=(v2+v1)/2=0.

Bài 3 - Kiểm chứng các mạch ứng dụng dùng Op-amp



đương và các thông số quan trọng khi phân tích các mạch ứng dụng dùng Op-amp như

H.2.4.

+12V

-12V

+

-

ViVo

RF

Ri

H.2.4a- Mạch khuếch đại đảo

+12V

-12V

+

-ViVo

RFRG

H.2.4b- Mạch khuếch đại không đảo

12k

12k

+12V

-12V

+

-Vo

RF

Ri1

H.2.4c- Mạch khuếch đại cộng điện áp

+12V

-12V

+

-

V1

Vo

RFRi2

H.2.4d- Mạch khuếch đại trừ điện áp

V1

V2

Ri2

RFRi1

V2

12k

12k

12k

12k

+12V

-12V

+

-Vo

H.2.4e- Mạch so sánh

+12V

-12V

+

-

ViVo

RF

RG

H.2.4f- Mạch Schmitt Trigger

Vi

Vref

12k

+12V

-12V

+-

Vo1

H.2.4g- Mạch tạo sóng vuông và sóng tam giác

RF

+12V

-12V

+

-R Vo2

C

Ri

12k

b. Sinh viên đọc tài liệu hướng dẫn sử dụng các thiết bị đo trong phòng thí nghiệm, và tài liệu kỹ

thuật của các linh kiện điện tử , sơ đồ Module thí nghiệm trên H.2.5 và danh sách linh kiện theo

bảng B.2.2.

c. Với các thông tin có được ở mục a. và b. sinh viên tự đưa ra quy trình thí nghiệm bao gồm việc

lựa chọn các thông số còn thiếu, các đại lượng cần phải đo đạc (kèm theo mạch đo – Vẽ các kết

nối còn thiếu trên Module thí nghiệm) nhằm mục đích kiểm chứng các mạch ứng dụng dùng

Op-amp.

d. Với quy trình thí nghiệm chuẩn bị trước ở mục c. sinh viên vào phòng TN thực hiện thí nghiệm

để đo đạc các thông số, có thể hiệu chỉnh quy trình thí nghiệm, bổ sung các thông số nếu cần,…

e. Với những thông tin có được từ mục a-d, sinh viên phải viết một bài báo cáo thí nghiệm mô tả

cơ sở nào để đưa ra quy trình thí nghiệm và các hiệu chỉnh cần thiết, thao tác thực hiện thí

nghiệm và số liệu ghi nhận được, cuối cùng là dùng số liệu đó để kiểm chứng nguyên lý hoạt

động, mô hình tương đương và các thông số cơ bản của các mạch ứng dụng dùng Op-amp.

2. Hướng dẫn đo đạc các đại lượng trong các mạch ứng dụng dùng Op-amp:

a. Với các mạch khuếch đại:

- Biên độ tín hiệu vào và các thông số còn thiếu phải được lựa chọn sao cho ngõ ra không bị méo

dạng. Mỗi mạch nên lựa chọn ít nhất 2 trường hợp khác nhau cho các thông số còn thiếu.

b. Với các mạch so sánh và tạo sóng:

- Biên độ tín hiệu vào và các thông số còn thiếu phải được lựa chọn sao cho ngõ ra xuất hiện dạng

sóng vuông hoặc sóng tam giác.

B.2.2 – Danh sách linh kiện trên Module: OP-AMP Circuits

STT Tên linh kiện Giá trị/mô tả

1 OP-AMP1, OP-AMP2 TL082/IC Op-amp

2 D1, D2 FR107/Diode

3 R1, R2, R3, R6, R7 12K@1/4W/Điện trở

4 R5, R8 22K@1/4W/Điện trở

5 R4, R9 68K@1/4W/Điện trở

6 R10, R12, R15 5.6K@1/4W/Điện trở

7 R11, R14 10K@1/4W/Điện trở

8 R13 1.5K@1/4W/Điện trở

9 C1 0.22uF/Tụ xoay chiều

10 C2 0.047uF/Tụ xoay chiều

H.2.5 – Module : OP-AMP Circuits

Bài 4 - Khảo sát đáp ứng tần số mạch khuếch đại BJT ghép E chung


a. Sinh viên xem lại lý thuyết để hiểu rõ ảnh hưởng của tụ điện lên đáp ứng tần số của

mạch khuếch đại E chung trên H.2.6.

12V

Ri

1k

Ci

100uF

RB1

RB2

RC

Q2SD468

Co

100uF

Vo

RE2

RE1

390

22 CE

100uF

1k

Máy phát sóng

Vi

RL

5.6k

18k

5.6k

H.2.6a- Mạch khuếch đại ghép E chung không hồi tiếp

Cobext

12V

Ri

1k

Ci

100uF

RB1

RB2

RC

Q2SD468

Co

100uF

Vo

RE2

RE1

390

22

CE

100uF

1k

Máy phát sóng

Vi

RL

5.6k

18k

5.6k

H.2.6b- Mạch khuếch đại ghép E chung có hồi tiếp

Cobext


liệu kỹ thuật của các linh kiện điện tử, sơ đồ Module thí nghiệm trên H.2.2 và danh sách

linh kiện theo bảng B.2.1.

c. Với các thông tin có được ở mục a. và b. sinh viên tự đưa ra quy trình thí nghiệm (kèm

theo mạch đo – Vẽ các kết nối còn thiếu trên Module thí nghiệm) để đo và vẽ đáp ứng

tần số của mạch khuếch đại ghép E chung H.2.6(a) trong 3 trường hợp: (i) Cobext=0;

(ii) Cobext=15pF; (iii) Cobext=30pF. Tương tự, cho mạch khuếch đại ghép E chung

H.2.6(b) trong 2 trường hợp: (i) Cobext=0; (ii) Cobext=1nF. (Lưu ý: Cobext không có sẵn

trên module thí nghiệm mà phải nối từ bên ngoài vào)


nghiệm để đo đạc và vẽ đáp ứng tần số của các mạch khuếch đại, có thể hiệu chỉnh quy

trình thí nghiệm, bổ sung các thông số nếu cần,…




đáp ứng tần số của mạch khuếch đại ghép E chung.

2. Hướng dẫn đo và vẽ đáp ứng tần số của mạch khuếch đại E chung:

- Đảm bảo mạch hoạt động ở chế độ AC tín hiệu nhỏ, đo Av tại tần số dãy giữa

- Giữ nguyên biên độ ngõ vào, chỉnh tần số máy phát sóng từ 100Hz đến 100KHz, lập

bảng đo giá trị đỉnh – đỉnh ngõ ra tương ứng với khoảng 10 giá trị tần số khác nhau (có

thể chia đều khoảng tần số trên) và tính ra bảng độ lợi áp Av của mạch tương ứng với

10 tần số đó.

- Đo 2 tần số cắt: chỉnh tần số máy phát sóng từ tần số dãy giữa (tăng hoặc giảm) tới khi

biên độ của ngỏ ra giảm bằng 1/sqrt(2) của biên độ ngõ ra tại dãy giữa. Tần số khi đó là

tần số cắt.

- Với bảng Av tại 10 giá trị tần số và tại 2 tần số cắt tiến hành vẽ đáp ứng tần số của mạch

khuếch đại (lưu ý thể hiện theo thang tần số Logarit và thang biên độ Logarit)

Phần 3 Hướng dẫn chuẩn bị, thí nghiệm & báo cáo

1. Hướng dẫn chuẩn bị thí nghiệm

Là một kỹ sư việc phải đối mặt và giải quyết các vấn đề kỹ thuật là không thể tránh khỏi.

Việc giải quyết các vấn đề kỹ thuật hầu hết đều theo trình tự logic nhất định. Đầu tiên người

kỹ sư phải nhận dạng được vấn đề, bao gồm các dữ kiện và biểu hiện của vấn đề, bước tiếp

theo người kỹ sư phải dùng kiến thức của mình đánh giá và đưa ra những giả thuyết khác

nhau cho vấn đề, sau đó lựa chọn các giả thuyết là hợp lý nhất và mô hình hóa nó để giải.

Việc giải quyết mô hình này thường thông qua mô phỏng và sau đó là thực nghiệm. Kết quả

giải quyết trên thực nghiệm thông qua các thí nghiệm mà phản ánh đúng giả thuyết đặt ra

mới thực sự có ý nghĩa. Như vậy, một thí nghiệm thực tế không phải do một ai khác đặt ra

mà do chính người kỹ sư đang giải quyết vấn đề đặt ra dựa theo giả thuyết của mình. Các

đại lượng, các điều kiện đầu vào cũng như các đại lượng đầu ra phải đo đạc đều do chính

người kỹ sư quyết định nhằm mục đính kiểm tra giả thuyết của mình. Để có thể chạy thí

nghiệm kiểm tra giả thuyết (kiểm chứng), người kỹ sư phải có công đoạn chuẩn bị trước,

công đoạn này rất quan trọng, nó quyết định sự thành công hay thất bại trong thực nghiệm.

Việc chuẩn bị cho một thí nghiệm đòi hỏi các thông số đầu vào phải được lựa chọn rõ ràng,

đại lượng nào cần đo đạc cũng phải được chỉ rõ, và quan trọng không kém là phương pháp

đo đạc các đại lượng cũng phải được nêu ra một cách cụ thể.

Bài thí nghiệm mạch điện tử được biên soạn với mục tiêu tạo điều kiện để sinh viên tập dần

thói quen chuẩn bị trước khi vào thí nghiệm một cách khoa học với một mục đích rõ ràng,

kiểm chứng các mạch điện tử cơ bản. Mỗi sinh viên trước khi vào làm thí nghiệm phải chuẩn

bị trước và viết ra giấy một bài “chuẩn bị thí nghiệm” và xuất trình cho giáo viên hướng dẫn

kiểm tra và chấm điểm.

a) Chuẩn bị về cơ sở nguyên lý thí ngiệm:

Để có bài chuẩn bị tốt, sinh viên phải đọc lý thuyết để hiểu rõ về nguyên lý hoạt động, chức

năng, các thông số và các phương trình quan trọng của mạch mình muốn khảo sát, những

cái này ta tạm gọi chung là giả thuyết. Để dễ hình dung ta lấy ví dụ đơn giản như sau: kiểm

chứng một mạch điện như hình vẽ:

12k Vi

Vo

R2

R1

H.3.1-Mạch phân áp

Giả thuyết của bài toán này: đây là một mạch phân áp với phương trình Vo=R2Vi/(R1+R2).

Như vậy khi thí nghiệm ta phải khẳng định giả thuyết này là đúng hay sai, kiểm chứng bằng

cách nào? Công đoạn chuẩn bị thí nghiệm phải làm việc này. Với mô hình này ta thấy thiếu

hai thông số đầu vào Vi và R1. Ta có thể tự do chọn hai thông số này dựa theo linh kiện và

thiết bị mà mình đang có trong tay để sẵn sàng thí nghiệm. Giả sử, ta đang có trong tay điện

trở 12K, nguồn DC 5V và VOM, ta có thể chọn R1=12K và Vi=5V, ta sẽ đo Vo bằng

VOM với chức năng DCV, giả thuyết đúng nếu Vo =2.5V. Tuy nhiên, phương trình giả

thuyết khẳng định quan hệ Vi với Vo không chỉ đúng khi Vi là DC, do vậy nếu thiết bị cho

phép, ta có thể thêm thử nghiệm cấp ngõ vào Vi sóng sin biên độ 5V, tần số tùy ý (nên thử

với 2 tần số khác nhau), R1=12K và đo Vo bằng dao động ký, nếu biên độ ngõ ra là 2.5V

và Vi, Vo cùng pha là giả thuyết đúng. Tương tự như vậy ta nên thử nghiệm với R1 có giá

trị khác 12K, và Vi có giá trị khác 5V. Với những lý luận này ta có thể đưa ra trình tự thí

nghiệm như sau (giả sử ta có trong tay máy phát sóng, VOM, dao động ký, nguồn DC chỉnh

được 3-18V, điện trở 12K, 33K):

Thực hiện mạch với hai kênh dao động ký nối vào mạch đo đồng thời Vi và Vo như H.3.2.

Thay đổi Vi và R1, đo và vẽ đồng thời Vi và Vo theo bảng B3.1

12k Vi

Vo

R2

R1

CH2CH1

GND

H.3.2- Mạch phân áp

Vi R1 Dạng sóng Vi, Vo Ghi chú

DC 5V 12K Đồ thị kê sẵn (nên

chia theo số ô trên

màn hình dao động

ký)

Các ghi chú nếu cần

thiết

Sin biên độ 5V,

1KHz

12K Đồ thị kê sẵn (nên



ký)


thiết

Sin biên độ 5V,

10KHz




ký)


thiết

Sin biên độ 5V,

10KHz




thiết


ký)

Sin biên độ 5V,

1KHz

33K

Đồ thị kê sẵn (nên



ký)


thiết

DC 3V 12K Đồ thị kê sẵn (nên



ký)


thiết

Sin 3V 1KHz 12K Đồ thị kê sẵn (nên



ký)


thiết

B.3.1-Bảng số liệu & đồ thị chuẩn bị cho thí nghiệm mạch phân áp

b) Chuẩn bị về đối tượng thí ngiệm:

Mạch thí nghiệm sẽ được cài đặt trên một đối tượng cụ thể có thể là Board cắm thử, hay

module thí nghiệm tại phòng thí nghiệm (phần thí nghiệm này sẽ cài đặt trên các module thí

nghiệm). Do đó việc chuẩn bị trước sơ đồ lắp đặt dành cho các mạch cần thí nghiệm trên

module thí nghiệm là cần thiết. Tương ứng với một mạch thí nghiệm (sơ đồ nguyên lý) sinh

viên phải chuẩn bị trước một sơ đồ cài đặt mạch trên đối tượng thí nghiệm, các sơ đồ này là

phần bắt buộc sinh viên phải xuất trình cho GVHD kiểm tra và chấm điểm trong phần chuẩn

bị thí nghiệm.

Ví dụ với sơ đồ nguyên lý mạch cần thí nghiệm như H.3.2a ta cài đặt trên Module: Diode

Circuits bằng sơ đồ đối tượng như trên H3.3b.

Da RLC

Vo

9V 50Hz

220V50Hz

H.3.3a- Mạch nguyên lý thí nghiệm chỉnh lưu cầu Diode

100k 22uF

Db

Dc

Dd

CH1

GND

H.3.3b-Sơ đồ cài đặt mạch chỉnh lưu cầu Diode trên Module: Diode Circuits

2. Thực hiện thí nghiệm

Để việc thực hiện thí nghiệm diễn ra thành công sinh viên phải đặt tiêu chí an toàn lên hàng

đầu. Để đảm bảo an toàn, sinh viên phải tuân thủ quy định của phòng thí nghiệm, tuân thủ quy

trình sử dụng thiết bị một cách nghiêm ngặt. Sinh viên muốn thực hiện một thử nghiệm mà chưa

chắc chắn quy trình là an toàn thì phải hỏi ý kiến của giáo viên hướng dẫn.

a) Lắp mạch: Sinh viên nên chọn dây có màu khác nhau cho các đường nguồn dương & âm để

tránh những nhầm lẫn ngắn mạch nguồn trong lúc nối mạch. Hạn chế tối đa việc nối chồng nhau

trên các trạm nối mạch nhằm hạn chế tối đa những lỗi hở mạch xảy ra trong quá trình đo đạc

tín hiệu. Do diện tích nhỏ nhưng có nhiều dây nối, nên sau khi nối dây xong mạch sẽ trở nên

phức tạp, khó kiểm tra. Do vậy, sinh viên nên xây dựng cho mình một chiến thuật (trình tự) nối

dây hợp lý để tránh những lỗi thiếu dây nối (bài chuẩn bị có vẽ nhưng khi lắp mạch lại lắp thiếu)

hay nối nhầm từ điểm này sang điểm khác.

a) Sử dụng VOM: Do hai que đo của máy đo sẽ có trở kháng rất lớn nếu nối vào hai cọc với

chức năng đo điện áp, ngược lại sẽ có trở kháng rất nhỏ nếu nối vào hai cọc với chức năng đo

dòng. Để tránh các lỗi ngắn mạch làm hỏng linh kiện và thiết bị, sinh viên phải chú ý trình tự

khi đo một đại lượng nào đó dùng VOM. i) Quan sát hai que đo nối vào hai cọc nào, cắm lại

cho phù hợp với chức năng dự định đo, ii) Chọn chức năng đo trên các phím điều khiển, iii) tiến

hành đo. Lưu ý: trong trường hợp đo dòng phải cắm que đo vào mạch trước khi cấp nguồn cho

mạch.

c) Dao động ký: dao động ký hai kênh có bốn que đo, tuy nhiên hai que GND là giống nhau (từ

một điểm trong máy nối ra) nên hai que này bắt buộc phải cắm vào cùng một điểm trên mạch.

Nếu cắm vào hai điểm khác nhau xem như nối hai điểm đó lại với nhau, việc ngắn mạch này sẽ

rất dễ làm hỏng linh kiện, máy phát sóng hoặc nguồn cung cấp.

d) Máy phát sóng: Sinh viên sẽ được giáo viên hướng dẫn cụ thể quy trình chỉnh biên độ, tần

số trong các buổi thí nghiệm.

e) Tụ điện: Đối với các tụ phân cực sinh viên phải quan sát cực tính ghi trên thân tụ để nối

mạch cho đúng cực tính. Việc nối mạch ngược cực tính của tụ dẫn tới nổ tụ làm hỏng linh kiện

và rất nguy hiểm cho sức khỏe của người thí nghiệm. Trong trường hợp sinh viên không chắc

chắc với mạch điện tử đang thí nghiệm thì đầu nào có điện áp cao hơn để nối tụ cho đúng cực

tính thì phải xin ý kiến tư vấn từ giáo viên hướng dẫn. Ngoài ra tụ cũng sẽ nổ nếu sinh viên cấp

điện áp cao hơn điện áp ghi trên thân tụ. Sinh viên phải chắc chắc rằng điện áp đặt lên tụ điện

là không ngược cực tính và không vượt quá điện áp cho phép ghi trên thân tụ.

f) Điện trở: Trong phòng thí nghiệm sử dụng hầu hết điện trở loại 1/4W, đây chính là công suất

tối đa chịu được của điện trở. Nếu sinh viên cấp dòng lớn do chọn điện trở sai sẽ dẫn tới quá

công suất làm hỏng linh kiện. Sinh viên phải chắc chắc rằng công suất đặt lên điện trở trong

mạch thí nghiệm không quá công suất cho phép của điện trở.

3. Báo cáo thí nghiệm

Sau khi thí nghiệm xong mỗi tổ sinh viên phải viết một bài báo cáo thí nghiệm và nộp lại vào

đầu buổi thí nghiệm tiếp theo. Bài báo cáo thí nghiệm đầy đủ bắt buộc phải có các phần cơ bản

sau: i) Mục tiêu thí nghiệm; ii) Các giả thuyết phải kiểm chứng; iii) Lựa chọn các dữ kiện đầu

vào và phương pháp đo đạc các đại lượng; iv) Các kết quả thí nghiệm; v) Các phân tích, đánh

giá, so sánh và kết luận; vi) Công việc của các thành viên và đánh giá chéo; vii) phụ lục.

Mục tiêu thí nghiệm: sinh viên nên viết ra những gì mình thực sự đã làm và thu nhận được.

Ví dụ như: “Bài thí nghiệm giúp kiểm chứng tính đúng đắn của mạch phân áp. Đồng thời, bài

thí nghiệm giúp sinh viên hiểu rõ hơn về nguyên lý hoạt động của mạch phân áp, tự tin hơn

trong việc sử dụng các thiết bị thực nghiệm,….”

Các giả thuyết phải kiểm chứng: Trình bày ngắn gọn, đầy đủ cơ sở lý thuyết của mạch điện

tử cần kiểm chứng bao gồm: nguyên lý hoạt động, sơ đồ tương đương (nếu có), các thông số

quan trọng,…

Lựa chọn các dữ kiện đầu vào và phương pháp đo đạc các đại lượng: Sinh viên phải trình

bày lý do lựa chọn các thông số đầu vào, phương pháp đo đạc các đại lượng. Chắc chắc việc

lựa chọn các thống số trong bài chuẩn bị thí nghiệm có thể có sai sót hoặc các sinh viên trong

tổ có các lựa chọn khác nhau dẫn tới việc phải hiệu chỉnh hoặc thống nhất chọn một bộ thông

số hay phương pháp đo đạc. Những việc hiệu chỉnh này kèm với lý do, sinh viên nên nêu ra

trong phần này vì đây là một trong những yếu tố được giáo viên hướng dẫn đánh giá cao.

Các kết quả thí nghiệm: phần này là các bảng biểu đồ thị đã có trong bài chuẩn bị và điền thêm

các thông số .

Các phân tích so sánh và kết luận: So sánh (kiểm chứng) giữa cơ sở lý thuyết và kết quả thí

nghiệm. Nếu có những đại lượng không phù hợp thì phải phân tích, đánh giá nguyên nhân của

sự khác biệt và đề xuất các phương án thí nghiệm khác để bảo đảm tính đúng đắng giữa lý

thuyết với thực nghiệm.

Công việc của các thành viên và đánh giá chéo: Sinh viên ghi rõ công việc của từng thành

viên trong tổ đã làm trong suốt quá trình thí nghiệm và viết báo cáo để có sản phẩm cuối cùng

là bài “báo cáo thí nghiệm”. Một bảng đánh giá chéo giữa các thành viên trong tổ dựa trên tiêu

chí mức độ tích cực tham gia thí nghiệm và viết báo cáo. Thang điểm đánh giá như sau:

1 điểm – Hầu như không tham gia gì vào việc làm thí nghiệm & báo cáo

2 điểm – Có tham gia thí nghiệm nhưng hầu như không tham gia gì khi viết báo cáo

3 điểm – Có tham gia thí nghiệm và viết báo cáo nhưng chỉ lo hoàn thành công của mình

mà hầu như không quan tâm tới các thành viên khác

4 điểm – Rất tích cực, hoàn thành tốt công việc của mình, đóng góp ý kiến tích cực để công

việc của các thành viên khác cũng đạt kết quả tốt.

Sinh viên phải đánh giá trung thực dựa trên đóng góp của các thành viên. Giáo viên hướng dẫn

sẽ hậu kiểm ngẫu nhiên nếu phát hiện gian dối sẽ trừ 2 điểm vào bài báo cáo thí nghiệm của tổ.

Lưu ý: nếu tổ có 3 thành viên thì mỗi thành viên phải có 2 cột điểm do 2 thành viên khác cho.

Phụ lục: Bài chuẩn bị của các thành viên trong tổ (có xác nhận của giáo viên hướng dẫn), các

số liệu đo được nhưng tổ sinh viên thấy chưa phù hợp nên hiệu chỉnh thông số đầu vào hoặc

phương pháp đo.

Phần 4 Hướng dẫn về cách đánh giá sinh viên

Mỗi bài thí nghiệm, sinh viên sẽ được đánh giá dựa trên điểm thành phần bao gồm điểm chuẩn

bị thí nghiệm (đánh giá riêng từng sinh viên)-30%, điểm thực hiện thí nghiệm (đánh giá theo tổ

sinh viên trong lúc thực hiện thí nghiệm)-20%, điểm báo cáo thí nghiệm (đánh giá theo tổ và

phân loại dựa trên đánh giá chéo của các thành viên trong tổ)-50%. Điểm của 4 bài thí nghiệm

sẽ được cộng trung bình và chiếm trọng số 40% của phần thí nghiệm. Bài thi cuối khóa chiếm

trọng số 60% của phần thí nghiệm. Chi tiết về cách chấm điểm như sau:

Bài chuẩn bị thí nghiệm:

0 điểm- Không chuẩn bị bài

1 điểm- Bài chuẩn bị thiếu hầu hết các thông số đầu vào, các đại lượng cần đo kèm phương

pháp đo và sơ đồ mạch đo, các bảng biểu để thu thập số liệu.

2 điểm- Bài chuẩn bị với một vài thông số đầu vào được xác định, một vài đại lượng cần đo

kèm phương pháp đo và sơ đồ mạch đo được chỉ rõ, các bảng biểu để thu thập số liệu

được đưa ra chưa đầy đủ rõ ràng.

3 điểm- Bài chuẩn bị với hầu hết các thông số đầu vào được xác định, các đại lượng cần đo

kèm phương pháp đo và sơ đồ mạch đo được chỉ rõ, các bảng biểu để thu thập số liệu

được đưa ra khá đầy đủ rõ ràng.

4 điểm- Bài chuẩn bị với tất cả các thông số đầu vào được xác định, các đại lượng cần đo kèm

phương pháp đo và sơ đồ mạch đo được chỉ rõ, các bảng biểu để thu thập số liệu được

đưa ra đầy đủ rõ ràng.

Thực hiện thí nghiệm:

0 điểm- Tổ sinh viên không thể triển khai thí nghiệm do không vận hành được thiết bị thí

nghiệm.

1 điểm- Tổ sinh viên thực hiện thí nghiệm không theo đúng trình tự đã chuẩn bị, chưa lưu ý

tới việc vận hành các thiết bị đúng quy trình, cũng như tuân thủ các nguyên tắc an toàn

dẫn tới các lỗi làm bài thí nghiệm không thể hoàn thành.

2 điểm- Tổ sinh viên thực hiện thí nghiệm theo đúng trình tự đã chuẩn bị, chưa lưu ý tới việc

vận hành các thiết bị đúng quy trình, cũng như tuân thủ các nguyên tắc an toàn dẫn tới

các lỗi làm ảnh hưởng tới kết quả của bài thí nghiệm.

3 điểm- Tổ sinh viên thực hiện thí nghiệm theo đúng trình tự đã chuẩn bị, vận hành các thiết

bị đúng quy trình, tuân thủ các nguyên tắc an toàn tuy nhiên có vài sai sót nhỏ không

ảnh hưởng tới kết quả của bài thí nghiệm.

4 điểm- Thực hiện thí nghiệm theo đúng trình tự đã chuẩn bị, vận hành các thiết bị đúng quy

trình, tuân thủ các nguyên tắc an toàn không có bất cử lỗi nào.

Báo cáo thí nghiệm:

0 điểm- Không nộp bài báo cáo.

1 điểm- Bài báo cáo hầu như chỉ là báo cáo số liệu đo đạc, mục tiêu được viết sơ sài không

liên quan, thiếu phương pháp thực hiện thí nghiệm, phân tích đánh giá cũng qua loa

không liên quan tới dự liệu thu nhận được.

2 điểm- Bài báo cáo với mục tiêu thí nghiệm rõ ràng phù hợp với nội dung của cả bài báo cáo,

phương pháp thực hiện thí nghiệm chưa rõ ràng chính xác, dữ liệu thu thập được được

trình bày khá rõ ràng, nhưng đôi lúc chưa đáng tin cậy, các phân tích đánh giá và kiểm

chứng được đưa ra nhưng hầu như không liên quan tới dữ liệu thu nhận được.


phương pháp thực hiện thí nghiệm rõ ràng chính xác, dữ liệu thu thập được được trình

bày rõ ràng, đáng tin cậy, các phân tích đánh giá và kiểm chứng được đưa ra có vài

thiếu sót hoặc đôi lúc không liên quan tới dữ liệu thu nhận được.


phương pháp thực hiện thí nghiệm rõ ràng chính xác, dữ liệu thu thập được được trình

bày rõ ràng, đáng tin cậy, các phân tích đánh giá và kiểm chứng được đưa ra một cách

chính xác dựa trên số liệu thu nhận được.

Thi thí nghiệm: đánh giá đồng thời theo ba tiêu chí “chuẩn bị”, “thực hiện thí nghiệm” và “báo

cáo” với trọng số điểm như sau: 30% chuẩn bị, 40% thực hiện thí nghiệm và 30% báo cáo thí

nghiệm.

----------------------------Hết-----------------------

phần 1 thiết bị và linh kiện thí nghiệmdbee.dee.hcmut.edu.vn/image/data/tai-lieu/tn mach...

Documents