BÁO CÁO THÍ NHGIỆM KIỂM CHỨNG CÁC MẠCH ỨNG DỤNG DÙNG OPAMP

BÁO CÁO THÍ NHGIỆM

I Giới thiệu chung:

1 Mục tiêu thí nghiệm:

Bài thí nghiệm giúp sinh viên so sánh giữa lý thuyết và thực nghiệm, hiểu rõ hơn về nguyên lí hoạt động, cấu trúc và chức năng của các mạch khuếch đại đảo, không đảo, trừ điện đáp, cộng điện áp, mạch so sánh, mạch Schmitt trigger và nắm được cách tạo sóng vuông và sóng tam giác

2 Phần mềm thí nghiệm: LTspice

3 Module thí nghiệm: OPAMPLABSN004 II Các thí nghiệm kiểm chứng:

1 Mạch khuếch đại đảo:

a Sơ đồ mạch và các giả thuyết cần kiểm chứng:

 Sơ đồ mạch:

 Các giả thuyết cần kiểm chứng:

_ Điện áp ngõ ra ngược pha với điện áp ngõ vào

(V)

b Sơ đồ mạch trên LTspice, các cài đặt và kết quả:

 Sơ đồ mạch trên LTspice:

o Lựa chọn biên độ ngõ vào sao cho ngõ ra không bị méo dạng o Chọn Rf= 12KΩ

o Thời gian mô phỏng: 3ms

 Đồ thị thu được:  Rf=12KΩ

 Rf = 22KΩ

c Nhận xét và kết luận:

 Với , theo lý thuyết:

⇒ và ngược pha o Theo đồ thị tại Vi = -5V ta thấy được:

; và ngược pha ⇒ Phù hợp với lý thuyết  Với , theo lý thuyết:

⇒ ; và ngược pha o Theo đồ thị tại Vi = -5V thấy được:

; và ngược pha ⇒ Phù hợp với lý thuyết

2 Mạch khuếch đại không đảo:

a) Sơ đồ mạch và các giả thuyết cần kiểm chứng:

 Sơ đồ mạch:

 Các giả thuyết cần kiểm chứng:

b) Sơ đồ mạch trên LTspice, các cài đặt và kết quả:

 Lựa chọn biên độ ngõ vào sao cho ngõ ra không bị méo dạng  Chọn Rf= 12KΩ

 Thời gian mô phỏng: 3ms  Sơ đồ mạch trên LTspice:

o Theo đồ thị tại Vi=2,97V ta thu được:

; cùng pha ⇒ Phù hợp với lý thuyết

 Với , theo lý thuyết:

⇒ ; cùng pha o Theo đồ thị tại Vi=2V thu được:

; cùng pha ⇒ Phù hợp với lý thuyết

3 Mạch khuếch đại cộng điện áp:

a) Sơ đồ mạch và các giả thuyết cần kiểm chứng:

 Sơ đồ mạch:

 Các giả thuyết cần kiểm chứng:

b) Sơ đồ mạch trên LTspice, các cài đặt và kết quả:

 Lựa chọn biên độ Vin và V1 sao cho ngõ ra không bị méo dạng  Chọn Rf= 12KΩ

 Thời gian mô phỏng: 2ms  Sơ đồ mạch trên LTspice:

 Đồ thị thu được:

 Rf = 22KΩ

4 Mạch khuếch đại trừ điện áp:

a) Sơ đồ mạch và các giả thuyết cần kiểm chứng:

 Sơ đồ mạch:

 Các giả thuyết cần kiểm chứng:

b) Sơ đồ mạch trên LTspice, các cài đặt và kết quả:

 Lựa chọn biên độ Vin và V1 sao cho ngõ ra không bị méo dạng

c Nhận xét và kết luận:

 Với và V1= 4V, theo lý thuyết:

Vì nên ngõ ra Vo cùng dạng sóng sin, cùng pha và bị dịch

xuống 1 đoạn bằng ⇒ Phù hợp với lý thuyết

 Với và V1= 2V, theo lý thuyết:

 Các giả thuyết cần kiểm chứng:

{ } Vì Vo chỉ có 2 giá trị nên ngõ ra sẽ có dạng sóng vuông

b) Sơ đồ mạch trên LTspice, các cài đặt và kết quả:

Chọn Vin là sóng sin có biên độ 4V, tần số 1KHz

Vref là nguồn 1 chiều 3V

Thực hiện mô phỏng với Stoptime = 3ms

 Đồ thị thu được:

Ta thấy Vo có 2 giá trị là 10,47V và giá trị -10,47V

 Các giả thuyết cần kiểm chứng:

Mạch so sánh có trễ sử dụng điện áp ngưỡng trên và điện áp ngưỡng dưới

o Khi Vo= +12V, Vin phải lớn hơn VL để Vo chuyển từ +12V sang -12 V Khi Vin nhỏ hơn VL, Vo ở mức +12V

o Khi Vo = -12V, Vin phải nhỏ hơn so với VH để Vo chuyển từ -12V sang +12V Khi Vin nhỏ hơn VH, Vo ở mức -12V

⇒ Dạng sóng sẽ ổn định hơn so với mạch so sánh

b) Sơ đồ mạch trên LTspice, các cài đặt và kết quả:

Chọn Vin là sóng sin biên độ 4V, tần số 1KHz RF=R7= 12K

Thực hiện mô phỏng với Stoptime = 3ms

 Đồ thị thu được:

Theo đồ thị, ta thấy dạng sóng ngõ ra ổn định hơn, Vo chuyển từ +Vsat sang –Vsat tại Vin= 3,76 và chuyển từ -Vsat sang +Vsat tại

Vin = -3,72

⇒ Phù hợp với lý thuyết

7 Mạch tạo sóng vuông và tam giác:

a) Sơ đồ mạch và các giả thuyết cần kiểm chứng:

 Sơ đồ mạch:

 Các giả thuyết cần kiểm chứng:

Mạch có chức năng tự k ch bởi khi k ch nguồn nuôi cho mạch thì phần mạch Op-amp đầu là mạch Trigger đảo, khi đó điện áp sẽ có thể là Vsat hay Vsat- và đồng thời đó cũng là ngõ vào của mạch t ch phân đằng sau

Mạch tích phân sau sẽ cho ngõ ra là một đường tăng điện áp tuyến tính nếu ngõ vào là DC âm và ngược lại là đường giảm tuyến tính nếu ngõ vào là DC dương

Giả sử xét nếu ngõ vào mạch t ch phân là DC dương ( 12V) thì khi đó là ngõ ra của mạch tích phân sẽ là tuyến t nh đi lên và khi tăng lên trên điện áp VTH thì ngõ ra của mạch Schimit Trigger đảo sẽ uống mức thấp (-12V) khi đó lại tiếp tục quay lại Từ đó tạo xung vuông và tam giác

b) Sơ đồ mạch trên LTspice, các cài đặt và kết quả:

 Sơ đồ mạch trên LTspice:

o Cấp điện áp của OPAMP o Thời gian mô phỏng: 5ms

o Ghi nhận dạng sóng Vin, Vout

o Chọn Rf= 22k

và , ngõ ra Vo là sóng vuông, ngõ vào Vin là sóng tam giác ⇒ Phù hợp với lý thuyết