Thực tập vô tuyến đại cương

Chia sẻ: 986753421 986753421 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:276

Thêm vào BST

Báo xấu

115
lượt xem 21
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tất cả các loại diode đều có nguyên tắc hoạt động dựa vào đặc tính lớp tiếp giáp p - n của 2 loại bán dẫn : Loại p và loại n. Do sự khuyếch tán (gồm dòng khuyếch tán của các hạt đa số gọi là dòng khuyếch tán IKT và của các hạt thiểu số theo chiều ng-ợc lại gọi là dòng trôi Itrôi) của điện tử và lỗ trống nên tại lớp tiếp xúc p - n hình thành một lớp điện tích khối và tạo ra một hiệu điện thế tiếp xúc Utx. Lúc cân bằng Utx có giá trị không...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Thực tập vô tuyến đại cương

Thực tập vô tuyến đại cương
Bµi 1 Diode c¸c lo¹i - ®Æc tr−ng vµ s¬ ®å øng dông Môc ®Ých: Kh¶o s¸t nguyªn lý ho¹t ®éng cña c¸c lo¹i diode vµ c¸c s¬ ®å øng dông cña c¸c lo¹i diode nµy. phÇn lý thuyÕt 1. ®Æc tr−ng cña diode 1.1. §Æc tÝnh cña líp tiÕp xóc p − n TÊt c¶ c¸c lo¹i diode ®Òu cã nguyªn t¾c ho¹t ®éng dùa vµo ®Æc tÝnh líp tiÕp gi¸p p - n cña 2 lo¹i b¸n dÉn : Lo¹i p vµ lo¹i n. Do sù khuyÕch t¸n (gåm dßng khuyÕch t¸n cña c¸c h¹t ®a sè gäi lµ dßng khuyÕch t¸n IKT vµ cña c¸c h¹t thiÓu sè theo chiÒu ng−îc l¹i gäi lµ dßng tr«i Itr«i) cña ®iÖn tö vµ lç trèng nªn t¹i líp tiÕp xóc p - n h×nh thµnh mét líp ®iÖn tÝch khèi vµ t¹o ra mét hiÖu ®iÖn thÕ tiÕp xóc Utx. Lóc c©n b»ng Utx cã gi¸ trÞ kh«ng ®æi, ë nhiÖt ®é phßng U tx ≈ 0,3V ®èi víi Ge vµ U tx ≈ 0,6V ®èi víi Si. Khi ®Æt mét hiÖu ®iÖn thÕ vµo líp tiÕp xóc tr¹ng th¸i c©n b»ng bÞ ph¸ vì. Cã 2 kh¶ n¨ng xÈy ra: - §iÖn tr−êng ngoµi Eng cïng chiÒu víi ®iÖn tr−êng tiÕp xóc Etx: Khi ®ã ®iÖn tr−êng ngoµi tËp trung chñ yÕu chç tiÕp xóc vµ ®iÖn tr−êng tæng céng t¨ng lµm cho dßng khuÕch t¸n gi¶m tíi 0 (Ikt = 0) vµ dßng tr«i nhanh chãng ®¹t gi¸ trÞ b·o hoµ gäi lµ dßng ng−îc b·o hoµ. §ã lµ hiÖn t−îng ph©n cùc ng−îc. - §iÖn tr−êng ngoµi Eng ng−îc chiÒu Etx: Khi ®ã ®iÖn tr−êng tæng hîp gi¶m vµ dßng khuyÕch t¸n gia t¨ng. §ã lµ hiÖn t−îng khuÕch t¸n h¹t dÉn ®a sè qua vïng tiÕp xóc vµ nã t¹o ra mét dßng ®iÖn tõ p sang n. §ã lµ hiÖn t−îng ph©n cùc thuËn. VËy khi cã ®iÖn tr−êng ngoµi, líp tiÕp xóc p - n cã tÝnh chÊt dÉn ®iÖn 1 chiÒu. §ã lµ hiÖu øng chØnh l−u. + Ph©n cùc thuËn (UAK > 0) dßng ®iÖn t¹o bëi h¹t dÉn ®a sè cã gi¸ trÞ lín qua líp tiÕp xóc p - n më. + Ph©n cùc ng−îc (UAK < 0) dßng ®iÖn qua líp tiÕp xóc lµ dßng c¸c h¹t thiÓu sè (dßng tr«i) cã gi¸ trÞ nhá. Líp tiÕp xóc p - n kho¸. (UAK lµ hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a miÒn b¸n dÉn lo¹i p vµ miÒn b¸n dÉn lo¹i n). 1
Dùa vµo nguyªn t¾c ®ã ng−êi ta chÕ t¹o ra c¸c lo¹i diode b¸n dÉn. 1.2. §Æc tr−ng Von-Ampe vµ c¸c tham sè c¬ b¶n cña diode b¸n dÉn Diode b¸n dÉn gåm 1 líp tiÕp xóc p - n vµ 2 ®iÖn cùc nèi ra ngoµi. Cùc nèi víi miÒn p gäi lµ Anèt, cùc nèi víi miÒn n gäi lµ Katèt. Khi thay ®æi hiÖu ®iÖn thÕ ®Æt vµo diode th× dßng qua nã còng thay ®æi theo. §−êng biÓu diÔn sù phô thuéc cña dßng ®iÖn qua diode vµo hiÖu ®iÖn thÕ ngoµi gäi lµ ®Æc tr−ng Von-Ampe cña diode. (Xem h×nh 1-1a). §−êng ®Æc tr−ng cã 3 vïng: Vïng (1) lµ vïng ph©n cùc thuËn, vïng (2) lµ vïng ph©n cùc ng−îc, vïng (3) lµ vïng ®¸nh thñng. C¬ chÕ t¹o thµnh dßng ®iÖn ë vïng (1) vµ vïng (2) lµ c¬ chÕ t¹o thµnh dßng khuyÕch t¸n c¸c h¹t ®a sè Ikt vµ dßng tr«i cña c¸c h¹t thiÓu sè I tr ®· tr×nh bµy ë phÇn trªn. IA (mA) Ge 100 Si 80 (1) 60 40 Si 20 -15 -10 -5 UAK(V) 0,2 0,3 0,6 (2) Ge (3) H×nh 1 - 1a C¬ chÕ ®¸nh thñng ë vïng (3) : Khi UAK < 0 vµ cã gi¸ trÞ ®ñ lín dßng ®iÖn ng−îc t¨ng ®ét ngét trong khi ®iÖn ¸p UAK kh«ng t¨ng. TÝnh chÊt chØnh l−u cña diode bÞ ph¸ huû vµ cã thÓ lµm háng líp tiÕp xóc p - n. Cã 2 c¬ chÕ ®¸nh thñng: - §¸nh thñng vÒ nhiÖt ®é (To): ë nhiÖt ®é cao t¹i miÒn p - n c¸c h¹t t¶i ®iÖn kh«ng c¬ b¶n ®−îc gia tèc bëi ®iÖn tr−êng m¹nh, khi va ch¹m g©y nªn sù ion ho¸ vµ t¹o ra hiÖn t−îng th¸c lò, c¸c h¹t t¶i ®iÖn t¨ng lªn å ¹t lµm I t¨ng ®ét biÕn, ®iÒu ®ã l¹i lµm To t¨ng ... cø nh− vËy cã thÓ lµm háng líp tiÕp xóc p − n . - §¸nh thñng v× ®iÖn (do 2 hiÖu øng): ®¸nh thñng do ion ho¸ do va ch¹m gi÷a c¸c h¹t thiÓu sè ®−îc gia tèc bëi ®iÖn tr−êng m¹nh cì 105 V/cm víi c¸c nguyªn tö b¸n dÉn th−êng xÈy ra ë c¸c mÆt tiÕp xóc réng (hiÖu øng Zener) vµ 2
hiÖu øng xuyªn hÇm (Tuner) xÈy ra ë c¸c líp tiÕp xóc hÑp. §ã lµ hiÖn t−îng nh¶y møc trùc tiÕp cña ®iÖn tö ho¸ trÞ bªn b¸n dÉn p xuyªn qua hµng rµo thÕ tiÕp xóc sang miÒn b¸n dÉn n. TÝnh dÉn ®iÖn cña diode còng nh− transistor thay ®æi nhiÒu theo nhiÖt ®é. Mét sè tham sè c¬ b¶n cña diode b¸n dÉn. - C¸c tham sè giíi h¹n: + §iÖn ¸p ng−îc cùc ®¹i: Th−êng chän Ung max = 0,8 U®t U®t lµ hiÖu ®iÖn thÕ ®¸nh thñng. + Dßng cho phÐp cùc ®¹i lóc më : Im max + C«ng suÊt tiªu hao cùc ®¹i : Pth max + TÇn sè giíi h¹n ®Ó cßn tÝnh chÊt chØnh l−u : fmax - C¸c tham sè ®Þnh møc: + §iÖn trë 1 chiÒu : R® = U AK IA dU AK + §iÖn trë vi ph©n (xoay chiÒu): r® = dI A + §iÖn dung tiÕp xóc p − n : C = Ckt + Crµo Ckt : ChØ phô thuéc vµo ®iÖn ¸p thuËn (cì vµi PF). Crµo : ChØ phô thuéc vµo ®iÖn ¸p ng−îc (cì 0,2 PF). 1.3. Diode chØnh l−u Dùa vµo tÝnh chÊt chØnh l−u (van) cña líp tiÕp xóc p − n . C¬ chÕ t¹o thµnh dßng ®iÖn vµ ®Æc tr−ng Von-ampe cña diode chØnh l−u gièng nh− ®èi víi líp tiÕp xóc p − n ®· kh¶o s¸t ë phÇn 1 vµ 2. 1.4. Diode æn ¸p (Zener) Kh¸c víi diode chØnh l−u, diode Zener th−êng xuyªn lµm viÖc ë chÕ ®é ph©n cùc ng−îc. Dßng ®iÖn t¹o nªn nhê hiÖu øng th¸c lò vµ hiÖu øng ®−êng hÇm. Nã lµm viÖc ë chÕ ®é dßng lín nªn th−êng lµ diode SilÝc tiÕp mÆt. - §Æc tr−ng Von-Ampe cña diode Zener nh− h×nh 1- 1b. Vïng (1) vµ (2) gièng nh− diode th−êng, vïng (3) míi cã øng dông quan träng. - C¸c tham sè c¬ b¶n. + §iÖn ¸p æn ¸p UZ : lµ ®iÖn ¸p ph¸t sinh hiÖn t−îng ®¸nh thñng, nã th−êng æn ®Þnh trong khi lµm viÖc. dU Z + Trë kh¸ng ®éng : Z® = dI Z Z® cµng nhá tÝnh æn ®Þnh cµng cao. 3
I I (1) UZ" UZ UZ' U IZ0 IZ0 (2) IZ IZ dU z = Z dz I (3) dI z I IZM IZM P H×nh 1.1b UZ + §iÖn trë tÜnh : R = IZ ∆U r + §iÖn trë lèi ra : Rr = ∆I r Rr cµng nhá cµng tèt. dI z Iz + HÖ sè æn ®Þnh : Z = dU z Uz HÖ sè æn ®Þnh cµng lín cµng tèt. 1 dU Z + HÖ sè nhiÖt ®é : θ T = . U Z dT I Z = const Sù phô thuéc cña ®iÖn ¸p æn ®Þnh vµo nhiÖt ®é cã thÓ tÝnh b»ng c«ng thøc: U Z = U Z 0 [1 + θ (T − To )] UZ0 lµ ®iÖn ¸p æn ®Þnh cña diode ë nhiÖt ®é To + C«ng suÊt tiªu t¸n cùc ®¹i Pmax : lµ c«ng suÊt lín nhÊt mµ diode cßn ho¹t ®éng b×nh th−êng. 1.5. Diode ph¸t quang (LED) Lµ lo¹i diode ph¸t s¸ng khi cã dßng ®iÖn thuËn ch¹y qua. C¬ chÕ ph¸t s¸ng cã thÓ tãm t¾t nh− sau: Khi cã ®iÖn ¸p thuËn ®Æt vµo diode, hµng rµo thÕ gi¶m t¹o ®iÒu kiÖn cho dßng ®iÖn ch¹y qua (gåm cã dßng ®iÖn tö vµ lç trèng nh−ng dßng ®iÖn tö lµ chñ yÕu). §iÖn tö tõ miÒn n ®−îc t¨ng tèc ch¹y sang miÒn p t¸i hîp víi lç trèng, phÇn 4
n¨ng l−îng d− ®−îc gi¶i phãng d−íi d¹ng ¸nh s¸ng. C−êng ®é s¸ng cña LED tØ lÖ víi dßng ®iÖn ch¹y qua diode. Dßng cì vµi mA ®· ph¸t rÊt m¹nh ¸nh s¸ng bøc x¹ cña LED Víi nh÷ng vËt liÖu kh¸c nhau ¸nh s¸ng ph¸t ra cña LED còng cã mµu s¾c kh¸c nhau. §Æc tr−ng Von-Ampe cña LED ë vïng thuËn vµ ng−îc gièng nh− diode th−êng. §iÖn ¸p thuËn cña LED tõ 1V ®Õn 4V. Cßn ®iÖn ¸p ng−îc cì 5V ®Õn 50V. 1.6. Bé h¹n chÕ tÝn hiÖu dïng diode - Bé h¹n chÕ trªn: H×nh 1- 2a lµ s¬ ®å m¹ch ®iÖn vµ d¹ng tÝn hiÖu vµo vµ ra cña bé h¹n chÕ. Tõ s¬ ®å m¹ch ®iÖn ta thÊy khi Uv < E diode th«ng vµ tÝn hiÖu ra gièng nh− tÝn hiÖu vµo cßn khi Uv > E diode cÊm vµ Ur = E. Uvµo U® Ung • E Umax D R Uvµo Ura t +o - oE Ura Ura1 E t Ura2 H×nh 1.2a - Bé h¹n chÕ d−íi : H×nh 1-3a lµ m¹ch ®iÖn vµ tÝn hiÖu vµo vµ ra cña bé h¹n chÕ d−íi. Khi Uv > E diode th«ng vµ Ur gièng nh− Uv. Khi Uv < E diode cÊm vµ Ur = E. 5
Uvµo U® Ung • E Umax D R Uvµo Ura t +o - oE Ura1 Ura E+ 0,6V t Ura2 H×nh 1.3a 1.7. Bé dÞch møc ®iÖn ¸p 1 chiÒu - H¹ thÊp møc ®iÖn ¸p: H×nh 1.4a lµ m¹ch ®iÖn vµ tÝn hiÖu lèi vµo vµ lèi ra cña bé h¹ møc ®iÖn ¸p. U o Uv -U D t Q • Ur o o o C t Uv Ur R 0,6 V -U o H×nh 1.4a Diode ®−îc ph©n cùc thuËn nªn ®iÖn ¸p 1 chiÒu 0,6V −U ®Æt vµo ®iÓm Q. Do ®ã tÝn hiÖu ra (gåm ®iÖn ¸p xoay chiÒu trªn nÒn ®iÖn ¸p mét chiÒu nh− h×nh vÏ 1.4a). - N©ng møc ®iÖn ¸p 1 chiÒu : H×nh 1.5a lµ m¹ch ®iÖn vµ tÝn hiÖu lèi vµo vµ 6
lèi ra cña bé dÞch møc ®iÖn ¸p. Gi¶i thÝch t−¬ng tù cho kÕt qu¶ lµ ®iÖn ¸p lèi ra ®−îc n©ng lªn 1 l−îng b»ng U − 0,6V so víi tÝn hiÖu vµo. ˆ U o Ur +U +U - 0,6V D t P • UV o o C Uv Ur R o t o H×nh 1.5a 2. c¸c m¹ch ChØnh l−u, vi ph©n vµ tÝch ph©n Bé chØnh l−u lµ bé biÕn ®æi dßng ®iÖn xoay chiÒu thµnh dßng ®iÖn 1 chiÒu : Nã dïng lµm nguån nu«i trong c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö vµ c«ng nghiÖp. Gi¶ sö cã mét tÝn hiÖu ®iÒu hoµ U = U m cos ωt qua mét yÕu tè phi tuyÕn, ë lèi ra ta sÏ cã tÝn hiÖu bao gåm thµnh phÇn 1 chiÒu Uo vµ c¸c thµnh phÇn ®iÒu hoµ víi tÇn sè b»ng béi cña ω. NÕu dïng mét bé läc ®Ó t¸ch chØ lÊy thµnh phÇn 1 chiÒu ta sÏ cã bé chØnh l−u. VËy cÊu tróc bé chØnh l−u gåm: - YÕu tè phi tuyÕn: Cã thÓ sö dông mét trong sè c¸c dông cô sau: §Ìn ®iÖn tö hai hay nhiÒu cùc, ®Ìn b¸n dÉn hai hay nhiÒu cùc, ®Ìn chøa khÝ ... - M¹ch läc: §Ó t¸ch lÊy thµnh phÇn 1 chiÒu. - §Ó cã ®iÖn ¸p xoay chiÒu theo yªu cÇu ng−êi ta dïng 1 biÕn thÕ ®iÖn ®Ó ®æi ®iÖn ¸p m¹ng ®iÖn thµnh ®iÖn ¸p phï hîp víi yªu cÇu. Trong bµi nµy ta chØ xÐt ®Õn bé chØnh l−u dïng diode b¸n dÉn. Nguyªn t¾c dùa vµo hiÖu øng chØnh l−u (van) cña líp tiÕp xóc p − n (dÉn ®iÖn tèt theo 1 chiÒu vµ hÇu nh− c¸ch ®iÖn theo chiÒu ng−îc l¹i). Sau ®©y ta xÐt mét vµi s¬ ®å chØnh l−u dïng diode b¸n dÉn). 2.1. ChØnh l−u nöa chu kú §©y lµ s¬ ®å chØnh l−u ®¬n gi¶n nhÊt ®−îc vÏ trªn h×nh 1.6a BT: lµ biÕn thÕ. D : lµ diode b¸n dÉn, lµ phÇn tö phi tuyÕn. C : Tô ®iÖn tham gia bé läc ®Ó t¸ch lÊy thµnh phÇn 1 chiÒu. 7
D BT ~ ~ ~ U1 ~ U2 Ur C R I® U2 UAK t UR UR khi cã tô t UR kh«ng cã tô H×nh 1.6a Ho¹t ®éng cña bé chØnh l−u: - XÐt khi ch−a cã tô C: U2 ë nöa chu kú d−¬ng UAK > 0 diode D th«ng. §iÖn trë néi cña diode Rd > R − nªn Ur ≈ 0 (h×nh 1.6a). - Tr−êng hîp lèi ra cña s¬ ®å m¾c thªm tô C : Khi D th«ng (nöa chu kú d−¬ng cña U2) Ur t¨ng, tô C n¹p ®iÖn qua diode D rÊt nhanh v× h»ng sè thêi gian + τn = Rd . C kh¸ nhá. Khi D cÊm (nöa chu kú ©m cña U2) tô C phãng ®iÖn qua R v× R >> Rd nªn h»ng sè thêi gian phãng τn = RC rÊt lín. Tô C phãng chËm nªn + thÕ Ur b©y giê cã d¹ng gÇn gièng thÕ 1 chiÒu. NÕu chän C cµng lín th× Ur cµng Ýt mÊp m« h¬n. 2.2. ChØnh l−u c¶ chu kú §Ó n©ng cao hiÖu suÊt cña dßng ®iÖn xoay chiÒu vµ chÊt l−îng cña bé chØnh l−u ng−êi ta sö dông bé chØnh l−u 2 nöa chu kú (c¶ chu kú): S¬ ®å m¹ch vµ gi¶n ®å thêi gian cña U21 vµ U22 vµ Ur ®−îc vÏ nh− h×nh 1.7a. 8
A ~ ~ V ~ B U21 t U22 t Ura khi cã tô Ura t Ura kh«ng cã tô H×nh 1.7a Ho¹t ®éng cña s¬ ®å ®−îc gi¶i thÝch nh− sau: - XÐt khi ch−a cã tô C: T−¬ng tù nh− trªn ta cã: Nöa chu kú d−¬ng cña U21 so víi ®iÓm chung còng lµ nöa chu kú ©m cña U22 diode D1 th«ng, D2 cÊm dßng ®iÖn qua D1 qua R vµ Ur ≈ U21. Nöa chu kú d−¬ng cña U22 so víi ®iÓm chung còng lµ nöa chu kú ©m cña U21 diode D1 cÊm, D2 th«ng dßng ®iÖn qua D2 qua R vµ Ur ≈ U22. VËy c¶ 2 nöa chu kú ®Òu cã dßng ®iÖn qua R theo 1 chiÒu kh«ng ®æi tõ A ®Õn B. Ta thÊy trªn h×nh vÏ Ur ®ì mÊp m« h¬n so víi chØnh l−u nöa chu kú. - Khi cã tô C: Lý luËn t−¬ng tù nh− chØnh l−u nöa chu kú. Lóc n¹p tô C cã h»ng sè thêi gian nhá lóc phãng cã h»ng sè thêi gian lín nªn Ur ph¼ng h¬n. 9
ChØnh l−u c¶ chu kú ta tËn dông ®−îc hiÖu suÊt dßng ®iÖn c¶ chu kú vµ Ur Ýt mÊp m« h¬n nh−ng nã cã nh−îc ®iÓm lµ cuén thø cÊp cña biÕn thÕ cã sè vßng gÊp ®«i. §Ó kh¾c phôc nh−îc ®iÓm nµy ng−êi ta sö dông m¹ch chØnh l−u cÇu. 2.3. ChØnh l−u cÇu S¬ ®å m¹ch ®iÖn chØnh l−u cÇu vµ gi¶n ®å thêi gian cña U2 vµ Ur biÓu diÔn trªn h×nh 1.8a. ~ ~ U2 t Ura khi cã tô Ura t Ura kh«ng cã tô H×nh 1.8a Trong tõng nöa chu kú cña U2 mét cÆp diode cã Anèt d−¬ng nhÊt vµ Katèt ©m nhÊt më cho dßng ®iÖn 1 chiÒu ra R, cÆp diode cßn l¹i ®ãng vµ chÞu ®iÖn ¸p ng−îc cùc ®¹i b»ng biªn ®é U2m. Gi¶ sö nöa chu kú d−¬ng cña U2 cÆp diode D1D3 më, cÆp diode D2D4 ®ãng, nöa chu kú cho dßng ®iÖn qua R tõ A ®Õn B. Nöa chu kú ©m cña U2 cÆp diode D1D3 ®ãng, cÆp diode D2D4 më cho dßng ®iÖn qua R theo chiÒu kh«ng ®æi. ¦u ®iÓm cña s¬ ®å cÇu lµ ®iÖn ¸p ng−îc ®Æt vµo mét diode ®ãng chØ b»ng nöa so víi 2 s¬ ®å trªn. KÕt cÊu thø cÊp biÕn ¸p ®¬n gi¶n. 2.4. Bé nh©n thÕ Lµ m¹ch ®iÖn mµ ®iÖn ¸p lèi ra lµ béi sè cña ®iÖn ¸p lèi vµo. Sau ®©y ta 10
gi¶i thÝch ho¹t ®éng cña 1 m¹ch nh©n thÕ ®¬n gi¶n (h×nh 1.9a). D1 ~U1 ~U + 2 C1 − UR Rt + C2 − D2 H×nh 1.9a §©y lµ m¹ch nh©n ®«i thÕ Nöa chu kú d−¬ng (+) cña U2 diode D1 th«ng n¹p ®iÖn cho C1 (dÊu nh− h×nh vÏ) vµ C1 cã hiÖu ®iÖn thÕ lµ U2. Nöa chu kú ©m (−) cña U2 diode D2 th«ng n¹p ®iÖn cho C2 (dÊu nh− h×nh vÏ) vµ C2 cã hiÖu ®iÖn thÕ lµ U2, do ®ã lèi ra ta thu ®−îc ®iÖn ¸p gÊp ®«i ®iÖn ¸p lèi vµo. NÕu cã n tÇng nh− trªn th× ®iÖn ¸p ra sÏ lµ 2nU2 s¬ ®å nguyªn lý ®−îc vÏ trªn h×nh 1.10a. TÇng thø n TÇng thø nhÊt − +• − +• • o ~ U1 D1 ~ U2 Dt • +• +• •− o o − C2 C1 UR o H×nh 1.10a 2.5. M¹ch vi ph©n vµ tÝch ph©n - M¹ch vi ph©n : Trªn h×nh 1.11a nÕu tho¶ m·n ®iÒu kiÖn: ωRC
L dU v dU v Ur = U r = RC . R dt dt • • • • H×nh 1.11a Cßn nÕu ωRC >> 1 th× m¹ch nµy trë thµnh m¹ch truyÒn. - M¹ch tÝch ph©n : H×nh 1.12a lµ m¹ch tÝch ph©n. NÕu tho¶ m·n ®iÒu kiÖn ωRC >> 1 th× Ur b»ng tÝch ph©n Uv. ∫ 1 Ur ≈ U dt Rc v Ngoµi m¹ch vi ph©n tÝch ph©n dïng phÇn tö R vµ C cßn cã thÓ dïng phÇn tö R vµ L. C¸ch tÝnh to¸n t−¬ng tù nh− trªn còng cho ta kÕt qu¶ nh− m¹ch RC. L∫ v ∫ R 1 Ur = Ur = U dt U v dt RC • • • • H×nh 1.12a 12
PhÇn thùc nghiÖm A. ThiÕt bÞ sö dông: 1. ThiÕt bÞ chÝnh cho thùc tËp t−¬ng tù (Khèi ®Õ nguån) 2. Panel thÝ nghiÖm AE - 101N vÒ diode (G¾n lªn khèi ®Õ nguån). 3. Dao ®éng ký 2 chïm tia. 4. D©y nèi c¾m 2 ®Çu. B. CÊp nguån vµ nèi d©y Panel thÝ nghiÖm AE - 101N chøa 5 m¶ng s¬ ®å A1- 1 ... A1- 5, víi c¸c chèt c¾m nguån riªng. Khi sö dông m¶ng nµo th× cÊp nguån cho m¶ng s¬ ®å ®ã. §Êt (GND) cña c¸c m¶ng s¬ ®å ®· ®−îc nèi s½n víi nhau. Do ®ã chØ cÇn nèi ®Êt chung cho toµn khèi. 1. Bé nguån chuÈn DC POWER SUPPLY cña thiÕt bÞ cung cÊp c¸c ®iÖn ¸p æn ¸p ± 5V, ± 12V. 2. Bé nguån ®iÒu chØnh DC ADJUST POWER SUPPLY cña thiÕt bÞ cung cÊp c¸c gi¸ trÞ ®iÖn ¸p mét chiÒu 0... +15V vµ 0... −15V. Khi vÆn c¸c biÕn trë chØnh nguån, cho phÐp ®Þnh gi¸ trÞ ®iÖn ¸p cÇn thiÕt. Sö dông ®ång hå ®o thÕ DC trªn thiÕt bÞ chÝnh ®Ó x¸c ®Þnh ®iÖn ¸p ®Æt. 3. Khi thùc tËp, cÇn nèi d©y tõ c¸c chèt cÊp nguån cña khèi ®Õ tíi tr¹m nguån cña m¶ng s¬ ®å cÇn kh¶o s¸t. (Chó ý: C¾m ®óng ph©n cùc cña nguån vµ ®ång hå ®o) C. C¸c bµi thùc tËp 1. §Æc tr−ng cña diode ThÝ nghiÖm víi c¸c diode thùc hiÖn trªn m¶ng s¬ ®å h×nh A1- 1 DIODE CHARACTERISTICS: C¸c ®Æc tr−ng cña diode 13
1.1. Si - diode (Silicon Diode). NhiÖm vô: Sinh viªn x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm c¸c ®Æc tr−ng Volt - Ampere cña Si - Diode. Dùa trªn kÕt qu¶, nªu ®Æc ®iÓm m¾c Si - Diode trong s¬ ®å ®iÖn tö. C¸c b−íc thùc hiÖn: 1.1.1. Si - Diode víi ph©n cùc thuËn: 1.1.1.1 Dïng d©y nèi A víi A1. Nèi nguån +12V víi chèt V cho m¶ng s¬ ®å A1-1 ®Ó m¾c ph©n cùc thuËn cho diode D1 trong m¶ng s¬ ®å A1-1 nh− h×nh A1- 1a1. 1.1.1.2 M¾c c¸c ®ång hå ®o : - §ång hå ®o sôt thÕ trªn Diode: Nèi c¸c chèt ®ång hå ®o (V) cña m¹ch A1-1 víi ®ång hå ®o thÕ hiÖn sè DIGITAL VOLTMETER cña thiÕt bÞ chÝnh. Kho¶ng ®o ®Æt ë 20V. - §ång hå ®o dßng qua diode: Nèi c¸c chèt ®ång hå ®o (mA) cña m¹ch A1- 1 víi ®ång hå ®o dßng hiÖn sè DIGITAL mA METER cña thiÕt bÞ chÝnh. Kho¶ng ®o ®Æt ë 20mA. (Chó ý: C¾m ®óng ph©n cùc cña nguån vµ ®ång hå ®o). 1.1.1.3 BËt ®iÖn nguån nu«i cho thiÕt bÞ chÝnh. VÆn biÕn trë P1 cùc ®¹i. Ghi gi¸ trÞ dßng ch¶y qua diode IF vµ sôt thÕ UF trªn diode vµo b¶ng A1-1. 1.1.1.4 Gi¶m tõng b−íc biÕn trë P1. T¹i mçi b−íc, ghi gi¸ trÞ dßng ch¶y qua vµ sôt thÕ trªn diode vµo b¶ng A1-1. Chó ý x¸c ®Þnh gi¸ trÞ ng−ìng mµ t¹i ®ã dßng qua diode ®o cã sù thay ®æi ®ét ngét. 14
B¶ng A1- 1 IF UF 1.1.2. Si - Diode víi ph©n cùc ng−îc: 1.2.2.1 Nèi nguån +12V víi chèt V cho m¶ng s¬ ®å A1- 1 ®Ó m¾c ph©n cùc ng−îc cho diode D1 trong m¶ng s¬ ®å A1- 1 nh− h×nh A1- 1a2. §ång hå ®o dßng hiÖn sè DIGITAL mA METER cña thiÕt bÞ chÝnh. Kho¶ng ®o ®Æt ë 2mA. 1.2.2.2 BËt ®iÖn nguån nu«i cho thiÕt bÞ chÝnh. VÆn biÕn trë P1. Ghi gi¸ trÞ dßng ch¶y qua diode IR vµ sôt thÕ UR trªn diode theo c¸c gi¸ trÞ thÕ khi vÆn P1. Ghi kÕt qu¶ vµo b¶ng A1-2. Chó ý: Víi – Diode silic, dßng ng−îc cì nA, nªn cã thÓ kh«ng ®o ®−îc b»ng c¸ch ®¬n gi¶n. B¶ng A1- 2 IR UR 1.1.3. Víi kÕt qu¶ ®o ®−îc trªn b¶ng A1- 1 vµ 1.2, vÏ ®å thÞ biÓu diÔn ®Æc tr−ng volt- Ampere cña Si - Diode I = f(V), trong ®ã dßng I biÓu diÔn theo trôc y vµ thÕ V biÓu diÔn theo trôc x. Nh¸nh thuËn vÏ ë gãc +x, +y, nh¸nh ng−îc vÏ ë gãc −x, −y. (VÏ ®å thÞ vµo trong bµi b¸o c¸o). 1.1.4. NhËn xÐt kÕt qu¶ vÒ ®Æc ®iÓm m¾c thuËn - ng−îc cña Si - Diode 15
vµ ®Æc tr−ng Volt- Ampere cña Si - Diode 1.2. Ge - Diode (Germanium Diode) NhiÖm vô: Sinh viªn x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm c¸c ®Æc tr−ng Volt - Ampere cña Ge - Diode. Dùa trªn kÕt qu¶, nªu ®Æc ®iÓm nèi Ge - Diode trong s¬ ®å ®iÖn tö. C¸c b−íc thùc hiÖn: 1.2.1. Ge - Diode víi ph©n cùc thuËn: 1.2.1.1 Dïng d©y nèi A víi A2. Nèi nguån +12V víi chèt V cho m¶ng s¬ ®å A1-1 ®Ó m¾c ph©n cùc thuËn cho diode D2 trong m¶ng s¬ ®å A1- 1 nh− h×nh A1- 1b1. 1.2.1.2 M¾c c¸c ®ång hå ®o : - §ång hå ®o sôt thÕ trªn Diode: Nèi c¸c chèt ®ång hå ®o (V) cña m¹ch A1-1 víi ®ång hå ®o thÕ hiÖn sè DIGITAL VOLTMETER cña thiÕt bÞ chÝnh. Kho¶ng ®o ®Æt ë 20V. - §ång hå ®o dßng qua diode: Nèi c¸c chèt ®ång hå ®o (mA) cña m¹ch A1-1 víi ®ång hå ®o dßng hiÖn sè DIGITAL mA METER cña thiÕt bÞ chÝnh. Kho¶ng ®o ®Æt ë 20mA. (Chó ý: C¾m ®óng ph©n cùc cña nguån vµ ®ång hå ®o). 1.2.1.3 BËt ®iÖn nguån nu«i cho thiÕt bÞ chÝnh. VÆn biÕn trë P1 cùc ®¹i. Ghi gi¸ trÞ dßng ch¶y qua diode IF vµ sôt thÕ UF trªn diode vµo b¶ng A1-3. 1.2.1.4 Gi¶m tõng b−íc biÕn trë P1. T¹i mçi b−íc, ghi gi¸ trÞ dßng ch¶y qua vµ sôt thÕ trªn diode vµo b¶ng A1-3. Chó ý x¸c ®Þnh gi¸ trÞ ng−ìng mµ t¹i ®ã 16
dßng qua diode ®o cã sù thay ®æi ®ét ngét. B¶ng A1- 3 IF UF 1.2.2. Ge - Diode víi ph©n cùc ng−îc: 1.2.2.1 Nèi nguån - 12V víi chèt V cho m¶ng s¬ ®å A1- 1 ®Ó m¾c ph©n cùc ng−îc cho diode D2 trong m¶ng s¬ ®å A1- 1 nh− h×nh A1 - 1b2. §ång hå ®o dßng hiÖn sè DIGITAL mA METER cña thiÕt bÞ chÝnh. Kho¶ng ®o ®Æt ë 2mA. 1.2.2.2 BËt ®iÖn nguån nu«i cho thiÕt bÞ chÝnh. VÆn biÕn trë P1. Ghi gi¸ trÞ dßng ch¶y qua diode IR vµ sôt thÕ UR trªn diode theo c¸c gi¸ trÞ thÕ khi vÆn P1. Ghi kÕt qu¶ vµo b¶ng A1-4. Chó ý : Víi Ge - Diode cã dßng ng−îc lín h¬n Si - Diode nªn cã thÓ ®o ®−îc b»ng c¸ch ®¬n gi¶n. §Æc biÖt khi lµm nãng diode. B¶ng A1- 4 IR UR 1.2.3. Víi kÕt qu¶ ®o ®−îc trªn b¶ng A1- 3 vµ 1.4, vÏ ®å thÞ biÓu diÔn ®Æc tr−ng volt- Ampere cña Ge - Diode I = f(V), trong ®ã dßng I biÓu diÔn theo trôc y vµ thÕ V biÓu diÔn theo trôc x. Nh¸nh thuËn vÏ ë gãc + x , + y , nh¸nh ng−îc vÏ ë gãc − x , − y . 1.2.4. NhËn xÐt kÕt qu¶ vÒ ®Æc ®iÓm m¾c thuËn - ng−îc cho Ge - Diode vµ ®Æc tr−ng Volt - Ampere cña Ge - Diode. So s¸nh c¸c ®Æc tr−ng V - A gi÷a Ge - Diode vµ Si - Diode. 1.3. Diode æn ¸p (Zener Diode). NhiÖm vô: Sinh viªn x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm c¸c ®Æc tr−ng Volt - Ampere cña Zener - Diode. Dùa trªn kÕt qu¶, nªu ®Æc ®iÓm m¾c Zener - Diode trong s¬ ®å ®iÖn tö. C¸c b−íc thùc hiÖn: 1.3.1. Zener - Diode víi ph©n cùc thuËn: 1.3.1.1 Dïng d©y nèi A víi A3. Nèi nguån 0 +15V víi chèt V cho m¶ng 17
s¬ ®å A1-1 ®Ó m¾c ph©n cùc thuËn cho diode D3 trong m¶ng s¬ ®å A1-1 nh− h×nh A1-1c1. 1.3.1.2 M¾c c¸c ®ång hå ®o : - §ång hå ®o sôt thÕ trªn Diode: Nèi c¸c chèt ®ång hå ®o (V) cña m¹ch A1-1 víi ®ång hå ®o thÕ hiÖn sè DIGITAL VOLTMETER cña thiÕt bÞ chÝnh. Kho¶ng ®o ®Æt ë 20V. - §ång hå ®o dßng qua diode: Nèi c¸c chèt ®ång hå ®o (mA) cña m¹ch A1-1 víi ®ång hå ®o dßng hiÖn sè DIGITAL mA METER cña thiÕt bÞ chÝnh. Kho¶ng ®o ®Æt ë 20mA. (Chó ý: C¾m ®óng ph©n cùc cña nguån vµ ®ång hå ®o). 1.3.1.3 BËt ®iÖn nguån nu«i cho thiÕt bÞ chÝnh. ChØnh nguån ®Ó cã V = +12V. VÆn biÕn trë P1 cùc ®¹i. Ghi gi¸ trÞ dßng ch¶y qua diode IF vµ sôt thÕ UF trªn diode vµo b¶ng A1-5. 1.3.1.4 Gi¶m tõng b−íc biÕn trë P1. T¹i mçi b−íc, ghi gi¸ trÞ dßng ch¶y qua vµ sôt thÕ trªn diode vµo b¶ng A1-5. Chó ý x¸c ®Þnh gi¸ trÞ ng−ìng mµ t¹i ®ã dßng qua diode ®o cã sù thay ®æi ®ét ngét. B¶ng A1- 5 IF UF 1.3.2. Zener - Diode víi ph©n cùc ng−îc: 1.3.2.1 Nèi nguån 0: -15V víi chèt V cho m¶ng s¬ ®å A1- 1 ®Ó m¾c ph©n cùc ng−îc cho diode D3 trong m¶ng s¬ ®å A1- 1 nh− h×nh A1 - 1c2. 18
§ång hå ®o dßng hiÖn sè DIGITAL mA METER cña thiÕt bÞ chÝnh. Kho¶ng ®o ®Æt ë 20mA. 1.3.2.2 §Æt thÕ nguån nu«i DC lµ −12V . VÆn biÕn trë P1 ®Ó dßng qua D3 ~ 5mA. Gi¶m thÕ nu«i xuèng d−íi −8V2. Sau ®ã vÆn biÕn trë chØnh nguån thay ®æi theo tõng b−íc −9V, −10V, −11V, −12V, −13V, −14V, −15V. øng víi mçi gi¸ trÞ V, ghi gi¸ trÞ dßng ch¶y qua IR vµ sôt thÕ UR trªn D3 vµo b¶ng A1-6. B¶ng A1- 6 − V2 − 9V − 10V − 11V − 12V − 13V − 14V − 15V V IR UR 1.3.2.3 Víi kÕt qu¶ ®o ®−îc trªn b¶ng A1- 5 vµ 1.6, vÏ ®å thÞ biÓu diÔn ®Æc tr−ng volt- Ampere cña Zener - Diode I = f(V), trong ®ã dßng I biÓu diÔn theo trôc y vµ thÕ V biÓu diÔn theo trôc x. Nh¸nh thuËn vÏ ë gãc + x , + y , nh¸nh ng−îc vÏ ë gãc − x , − y . 1.3.2.4 Tõ kÕt qu¶ ®o trªn, tÝnh hÖ sè æn ¸p cña Zener: β Gi¸ trÞ thay ®æi thÕ ra trªn Zener × 100 β (%) = -------------------------------------------------- = Kho¶ng thay ®æi thÕ vµo ®−îc chän 1.3.3. NhËn xÐt kÕt qu¶: - §Æc ®iÓm m¾c thuËn - ng−îc vµ vai trß æn ¸p cña Zener - Diode. - §Æc tr−ng V - A cña Zener - Diode. - So s¸nh c¸c ®Æc tr−ng V - A gi÷a Zener - Diode vµ Si - Diode. Vai trß æn ¸p cña Zener - Diode. 1.4. Diode ph¸t quang (Led) NhiÖm vô: Sinh viªn x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm c¸c chÕ ®é nèi LED ®Ó chØ thÞ c¸c tr¹ng th¸i ®iÖn tö. C¸c b−íc thùc hiÖn: 1.4.1. Nèi chèt cÊp nguån V cña m¶ng s¬ ®å A1-1 víi nguån ®iÒu chØnh 0...+15V cña khèi thiÕt bÞ chÝnh. §Æt thÕ nguån cÊp ë +12V. 1.4.2. M¾c c¸c ®ång hå ®o : - §ång hå ®o sôt thÕ trªn LED : Nèi c¸c chèt ®ång hå ®o (V) cña m¹ch 19