BÀI 11. SƠ ĐỒ ỔN THẾ A. THIẾT BỊ SỦ DỤNG 1. Thiết bị chính cho thực tập điện tử tương tự ATS - 11 N. 2. Khối thí nghiệm AE - 11 N cho bài thực tập về ổn thế. 3. Dao động kí hai tia 4. Dây nối hai chốt cắm, đồng hồ đo. B. CÁC BÀI THỰC TẬP Trong các bài thí nghiệm có sử dụng nguồn chuẩn của thiết bị ATS – 11N và bộ chỉnh lưu lọc nguồn A11 - 6 trên khối AE - 1 là để so sánh đặc trưng ổn áp Hình A11-0: Bộ chỉnh lưu lọc nguồn PS – 1/A11-6 I. SƠ ĐỒ ỔN THẾ ZENER Nhiệm vụ Tìm hiểu nguyên tắc làm việc và đặc trưng của bộ ổn thế đơn giản dùng một Zener. Nguyên lý hoạt động Khi điện áp đầu vào vượt quá điện áp đánh thủng của điốt Zener D1, điện áp trên D1 không đổi (8V2). Khi đó làm thông transistor T1, điện áp U BE của T1 ~ 0,7V. Điện áp ra = U D1 - U BE ~ 8V2 - 0,7 = 7V5 ổn định. Transistor T1 có tính khuyếch đại dòng điện, tăng công suất của tải. 32 Các bước thực hiện ٱ 1. Cấp nguồn điều chỉnh 0 + 15V của thiết bị chính ATS -11 N cho mảng sơ đồ A11-1 qua chốt IN/+V 2. Mắc các đồng hồ đo để có thể đo được thế tại +V/IN, tại điểm A và lối ra OUT/C. Chú ý cắm đúng phân cực cho đồng hồ đo. 3. Khảo sát với mạch ổn áp với nguồn chuẩn 3.1 Vặn biến trở của nguồn điều chỉnh để tăng dần thế +V theo các giá trị ghi trong bảng A11-1. Đo các giá trị điện thế tương ứng trên Zener cho các trường hợp có nối và không nối tải J1, J2. Trên cơ sở kết quả đo được vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc thế ra trục Y theo thế vào trục X. Xác định khoảng thế vào làm việc tốt cho sơ đồ A11 - 1. Xác định khả năng tải cho sơ đồ Hình A11-1: Sơ đồ ổn thế Zener 3.2 Nối kênh 1 của dao động kí với lối ra C. 3.3 Đặt nguồn +V (ATS - 11N) ở +12V, nối J1 đo biên độ mấp mô của tín hiệu ra UR (+V/ATS - 11N), ghi kết quả vào bảng A11-2. 33 +V 8V 9V 10V 11V 12V 13V 14V Thế trên Zener (điểm A) Khi không có tải (các J ngắt) Thế lối ra (điểm C) Khi không có tải (các J ngắt) Thế trên Zener (điểm A) Khi có tải (J1 nối) Thế lối ra (điểm C) Khi có tải (J1 nối) Thế trên Zener (điểm A) Khi có tải (J2 nối) Thế lối ra (điểm C) Khi có tải (J2 nối) 4. Khảo sát mạch ổn áp với bộ chỉnh lưu: 4.1 Nối nguồn AC (0 - ~ 9V) từ nguồn xoay chiều AC của thiết bị chính ATS - 11N với lối vào AC - IN của sơ đồ chỉnh lưu cầu A11 - 6, để hình thành thế +V, sử dụng cho các sơ đồ ổn thế. 4.2 Cấp thế +V từ bộ chỉnh lưu A11-6 cho mảng sơ đồ A11-1, thay cho thế lấy từ thiết bị chính. 4.3 Đo biên độ mấp mô tín hiệu ra khi không có và có UR(A11-6). Ghi kết quả vào bảng A11 -2 Bảng A11 - 2 Khôn g nối J Nối J1 (t ải R3 ) Nối J2 ( TảiR4 ) U R ( +V/ATS 11-N ) U R ( A11-6 ) So sánh kết quả độ mấp mô khi dùng nguồn +V ổn định của ATS - 11 N và nguồn từ bộ chỉnh lưu A 11 - 6. II. BỘ ỔN THẾ CÔNG SUẤT ĐƠN GIẢN Nhiệm vụ Tìm hiểu nguyên tắc làm việc và đặc trưng của bộ ổn thế công suất đơn giản dùng Zener và sơ đồ Darlington. 34 Nguyên lý hoạt động Khi điện áp đầu vào vượt quá điện áp đánh thủng của một Zener D1, điện áp trên D1 không đổi (8V2). Khi đó làm thông transistor T1 và T2, điện áp chênh lệch giữa B của T1 với E của T2 ~ 0,7V + 0,7V = 1,4V. Điện áp ra: U D1 - U BE ~ 8V2 – 1,4 = 6V8. Khi điện áp đầu vào thay đổi thì điện áp tại đầu ra không thay đổi.s Transistor T1 và T2 mắc theo kiểu Darlington có chức năng khuyếch đại dòng điện, tăng công suất của tải. Các bước thực hiện 1. Cấp nguồn điều chỉnh 0- + 15V cho mảng sơ đồ A11 -2 qua chốt IN/+V. 1.1 Mắc các đồng hồ đo để đo thế lối vào +V/IN và thế lối ra OUT của mạch hình A11-2. HìnhA11 -2: Sơ đồ ổn thế công suất đơn giản 2. Khảo sát mạch ổn áp với nguồn chuẩn 2.1 Vặn biến trở của nguồn điều chỉnh để thay đổi thế +V theo các giá trị cho trong bảng A11-3. Đo các giá trị điện thế tương ứng trên Zener cho các trường hợp có tải và không có tải J1, J2. Trên cơ sở kết quả đo được vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc thế ra trục Y theo thế vào trục X. Xác định khoảng thế vào làm việc tốt cho sơ đồ xác định khả năng tải cho sơ đồ. 2.2 Nối kênh 1 của đao động kí với tôi ra C. 2.3 Đặt nguồn +V (ATS - 11N) ở +12V, nối J1 đo biên độ mấp mô của tín hiệu ra 35 (U R ( +V/ATS - 11 N), ghi kết quả vào bảng A11-4. 3. Khảo sát mạch ổn áp với bộ chỉnh lưu: 3.1 Cấp nguồn +V cho mảng sơ đồ A 11 -2. Từ bộ chỉnh lưu A 11 -6, thay cho thế lấy từ thiết bị chính. 3.2 Đo biên độ mấp mô của tín hiệu ra khi không cổ tải và có tải U R (A11- 6). Ghi kết quả vào bảng A 11 -4. So sánh kết quả mấp mô khi dùng nguồn +V ổn định của ATS - 11 N và nguồn từ sơ đồ chỉnh lưu A11-6. III. SƠ ĐỔ ỔN THẾ TRANZITOR Nhiệm vụ Tìm hiểu nguyên tắc làm việc và đặc trưng của bộ ổn thế trên tranzitor. Nguyên lý hoạt động Đây là mạch điện ổn áp nối tiếp. Giả thiết U vào giảm, tức thời U ra giảm, dẫn đến điện áp hồi tiếp đưa vào cực B của transistor T1 giảm, điện áp U BE của T1 giảm (do U E cố định nhờ điốt ổn áp Zener), dẫn đến dòng I C của T1 giảm, điện áp trên collectơ của T1 tăng, mở mạch khuyếch đại Darlington (gồm T2 và T3), tăng dòng I E của T3 làm U CET3 (U dc ) giảm. Ta có: U ra = U vào - U dc Nếu gia số của U vào và U dc bằng nhau thì U ra = const. Mạch còn có tác dụng chống quá tải. Khi trở tải giảm xuống, dòng I t tăng, qua điốt D2 làm mở T4 dẫn tới dòng I B đưa vào transistor T2 giảm, dòng emitơ của T3 cũng giảm đi, dòng tải I t giảm đi. Do đó bảo vệ phần tử điều chỉnh T3 khi lối ra của bộ ổn áp bị đoản mạch. Các bước thực hiện 1. Cấp nguồn 0 → + 1 5V cho mảng cơ đồ hình A11 -3 qua chết INI+V. 2. Mắc các đồng hồ đo để đo thế lối vào tại chân +V/IN và thế lối ra tại chân OUT. 3. Khảo sát mạch ổn áp với nguồn chuẩn. 3.1 Vặn biến trở của nguồn điều chỉnh để thay đổi thế +V theo các giá trị cho trong bảng A11-5. Đo các giá trị điện thế lối ra cho các trường hợp có tải và không có tải J1, J2. Trên cơ sở kết quả đo được vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc thế ra trục Y theo thế vào trục X. Xác định khoảng thế vào làm việc tốt cho sơ đồ xác định khả năng tải cho sơ đồ. 36 Hình A11-3: S ơ đồ ổn thế trên traztiror 3.2 Vặn biến trở theo chiều tăng hoặc giảm, lặp lại bước 2. Tìm vị trí để khoảng thế làm việc tốt nhất. 3.3 Nối kênh 1 của dao động kí với tôi ra C. 3.4 Đặt nguồn +V (ATS - 11N) ở +12V, nối J1 đo biên độ mấp mô của tín hiệu ra U R ( +V/ATS - 11 N), ghi kết quả vào bảng A 11 -6. 4. Khảo sát mạch ổn áp với mạch chỉnh lưu 4.1 Cấp thế +V cho mảng sơ đồ A 11 -3 từ bộ chỉnh lưu A 11 -6, thay cho thế từ thiết bị chính. 4.2 Đo biên độ mấp mô tín hiệu ra khi không có tải và khi có tải. UR (A11-6). Ghi kết quả vào bảng A11-6. Bảng A 11 -4. Không nối J Nối J1 (Tải R7) Nối J2 (Tải R8) U R (+V/ATS-11N) U R (A11-6) 4.3 Đo chế độ một chiều trong hai trường hợp theo bảng A11-7. Tìm hiểu chế độ ổn áp và chống đoản mạch lối ra. 4.4 Giải thích nguyên tắc chống đoản mạch của sơ đồ. 37 BASE T2(a) Emiter T1 (b) Lối ra (c) +V = 12V, J1 nối +V = 12V, đoản mạch ra (C nối D) IV. SƠ ĐỒ ỔN THẾ TRÊN IC KHUẾCH ĐẠI Nhiệm vụ Tìm hiểu nguyên tắc làm việc và đặc trưng của bộ ổn thế trên vi mạch khuếch đại Nguyên lý hoạt động Sơ đồ ổn thế là bộ khuyếch đại làm việc dựa trên bộ ổn áp nối tiếp. Giả thiết U vào tăng, tức thời U ra tăng, dẫn đến điện áp hồi tiếp đưa tới đầu + của bộ khuếch đại thuật toán tăng. Điện áp đó được so sánh với điện áp chuẩn tại đầu của bộ khuếch đại thuật toán. Tại đầu ra của bộ khuyếch đại thuật toán điện áp được khuyếch đại làm mở các transistor T1 và T2 mắc theo Darlinton. Dòng điện emitơ trên transistor T2 lớn gây nên sụt áp U dc trên R6. Ta có: U ra = U vào - U dc Nếu gia số của U vào và U dc bằng nhau thì U ra = const. Mạch còn có tác dụng chống quá tải. Khi hờ tải giảm xuống, dòng I t tăng lên dẫn tới điện áp trên R6 ~ I t . R6 tăng. Khi I t tăng đến một giá trị nhất định, điện áp sụt trên R6 cỡ 0,6V làm cho transistor T3 giảm, điện trở của T3 giảm xuống, làm dòng bazơ tại T1 giảm, dòng emitơ của T2 gần bằng I t cũng giảm đi. Do đó bảo vệ phần tử điều chỉnh T2 khi lối ra của bộ ổn áp bị đoản mạch. Các bước thực hiện 1. Cấp nguồn điều chỉnh 0  + 1 5V cho mảng sơ đồ A 11 - 4 qua chốt +V. 2. Mắc các đồng hồ đo để đo thế vào tại chân +V/IN và đo thế lối ra tại chân OUT. 38 Hình A14-4: S ơ đồ ổn thế sử dụng bộ khuếch đại thuật toán 3. Khảo sát mạch ổn áp với nguồn chuẩn 3.1 Đặt biến trở P1 ở giá trị cực đại. Vặn biến trở P2 ở giữa. Vặn biến trở nguồn để thay đổi thế vào +V theo các giá trị ghi trong bảng A11-8. Đo các điện thế lối ra tương ứng khi không mắc tải và khi mắc tải J1, J2. Trên cơ sở kết quả đo vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc thế ra trục Y và thế vào trục X. Xác định khoảng thế làm việc tốt nhất cho sơ đồ A11-4. Xác định khả năng tải cho sơ đồ. Bảng A11-8. +V 8V 9V 10V 11V 12V 13V 14V Thế lối ra (điểm C) J ngắt Thế lối ra (điểm C) J1 nối Thế lối ra (điểm C) J2 nối 3.2 Vặn biến trở P2 theo chiều tăng hoặc giảm, lặp lại bước 2. Tìm vị trí để khoảng thế làm việc lối vào là rộng nhất. 3.3 Nối kênh 1 dao động kí với tôi ra C 3.4 Đặt nguồn +V (ATS 11-N) ở 12V, nối J1, đo biên độ tín hiệu mấp mô của tín hiệu ra U R (+V) ghi kết quả vào bảng A11-9. 4. Khảo sát mạch ổn áp với bộ chỉnh lưu 39 4.1 Cấp nguồn +V cho mảng sơ đồ A 11 -4 từ bộ chỉnh lưu A11 -6 thay cho thế lấy từ thiết bị chính ATS 11-N. 4.2 Đo biên độ mấp mô tín hiệu ra khi không có và khi có tải U R (A11- 6). Ghi kết quả vào bảng A11-9. So sánh kết quả mấp mô khi dùng nguồn +V ổn định của ATS -11N và nguồn từ sơ đồ chỉnh lưu A11-6. Bảng A11-6 Không nối J Nối J1 (Tải R7) Nối J2 (Tải R8) U R (+V/ATS-11N) U R (A11-6) Đo chế độ một chiều của sơ đồ trong hai trường hợp theo bảng A11 - 10, để tìm hiểu chế độ ổn áp và chống đoản mạch lối ra. Bảng A11 - 10. BASE T1(a) BASE T2 (b) Lối ra (c) +V = 12V, J1 nối +V = 12V, đoản mạch ra (C nối D) Giải thích nguyên tắc chống đoản mạch của sơ đồ. V. SƠ ĐỒ ỔN ÁP SỬ DỤNG IC CHUYỂN DỤNG (REGULATOR) Nhiệm vụ Tìm hiểu nguyên tắc làm việc và đặc trưng của bộ ổn thế trên vi mạch ổn thế chuyên dụng. Nguyên lý hoạt động Điện áp xoay chiều 9V~ - 9V~ được đưa qua bộ chỉnh lưu cầu. Điện áp lối ra một chiều được đưa vào các IC ổn áp chuyên dụng IC 7805, IC7905. Điện áp tại đầu ra của IC 7805 ổn định ở mức +5V, điện áp tại đầu ra của IC7905 ổn định ở mức - 5V. Tụ điện C2 làm giảm độ mấp mô của điện áp một chiều đưa vào các IC ổn áp Điện áp đầu ra tại IC 7805 được san phẳng hơn qua các tụ C5, C6, C7 và C8. Các bước thực hiện 1. Cấp nguồn điều chỉnh 0 + 15V và 0  - 15V qua các chốt V cho mảng sơ đồ A11-5. 2. Mắc các đồng hồ đo để đo thế vào tại +V/IN hoặc –V/IN và đo thế ra tại OUT+ hoặc OUT- 40 Hình A11-5: Sơ đồ ổn thế sử dụng IC chuyên dụng 3. Khảo sát mạch ổn áp chuẩn 3.1 Đặt biến trở P1 ở giá trị cực đại. Vặn biến trở P2 ở giữa, vặn biến trở nguồn để thay đổi thế vào +V theo các giá trị ghi trong bảng A11 - 11. Đo các điện thế lối ra tương ứng khi không mắc tải và khi mắc tải J1, J2. Trên cơ sở kết quả đo vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc thế ra trục Y và thế vào trục X. Xác định khoảng thế làm việc tốt nhất cho sơ đồ A11-5. Xác định khả năng tải cho sơ đồ Bảng A11-11 +V 5V 6V 7V 8V 9V 10V 11V 12V 13V 14V Thế lối ra (điểm C1) Khi không có tải (J1 ngắt) Thế lối ra (điểm C1) Khi có tải (J1 Nối) 3.2 Vặn biến trở nguồn ATS/11- N để tăng thế - V theo các giá trị cho trong bảng A 11 - 12. Đo các giá trị điện thế lối ra các trường hợp có tải và không có tải (nối J2). Bảng A11-12 -V -5V -6V -7V -8V -9V -10V -11V -12V -13V -14V Thế lối ra (điểm C2) Khi 41 [...]... chính 4 .2 Đo biên độ mấp mô tín hiệu ra khi không có tải và khi có tải ghi kết quả vào bảng A11 - 13 So sánh kết quả độ mấp mô khi dùng nguồn +V ổn định của ATS 11 -N và nguồn từ sơ đồ cầu sử dụng Bảng A1 1-1 3 Không nối J Nối J1 (tải R1) Nối J2 (Tải R2) +UR (+VIATS- 11N) +V(A1 1-5 ) - UR (+V/ATS- 11N) -V(A1 1-5 ) 4.3 So sánh và nhận xét về độ mấp mô và khả năng tải của sơ đồ đã thực nghiệm ở trên 42 ...không có tải (J2 ngắt) Thế lối ra (điểm C2) Khi có tải (J2 Nối) 3.3 Dùng dao động kí để quan sát tín hiệu tôi ra tại C.Đ 3.4 Đặt nguồn +V (ATS - 11 N) Ở 1 2V, nối J1 đo biên độ mấp mô của tín hiệu ra UR (+V) ghi kết quả vào bảng A1 1-1 3 4 Khảo sát mạch ổn áp với bộ chỉnh lưu 4.1 Cấp thế xoay chiều AC 9V từ thiết bị chính ATS - 11N cho các chốt tương ứng (~9V, ~OV, ~9V) của sơ đồ A1 1-5 để sử dụng chỉnh . (nối J2). Bảng A1 1- 12 -V -5 V -6 V -7 V -8 V -9 V -1 0V -1 1V -1 2V -1 3V -1 4V Thế lối ra (điểm C2) Khi 41 không có tải (J2 ngắt) Thế lối ra (điểm C2) Khi có tải (J2 Nối) 3.3 Dùng dao động. 3 .2 Vặn biến trở nguồn ATS/1 1- N để tăng thế - V theo các giá trị cho trong bảng A 11 - 12. Đo các giá trị điện thế lối ra các trường hợp có tải và không có tải (nối J2). Bảng A1 1- 12 -V -5 V. BÀI 11. SƠ ĐỒ ỔN THẾ A. THIẾT BỊ SỦ DỤNG 1. Thiết bị chính cho thực tập điện tử tương tự ATS - 11 N. 2. Khối thí nghiệm AE - 11 N cho bài thực tập về ổn thế. 3. Dao