báo cáo thí nghiệm kiểm chứng các mạch ứng dụng dùng op amp

NỘI DUNG THÍ NGHIỆMPhần 1: Các mạch khuếch đại khuếch đại đảo, không đảo, cộng, trừ điện ápPhần 2: Các mạch so sánh so sánh không trễ và trên hay Trigger SmithPhần 3: Mạch tạo sóng vuông

Trang 1

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

KIỂM CHỨNG CÁC MẠCH ỨNG DỤNG

DÙNG OP-AMP

Trang 2

NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

Phần 1: Các mạch khuếch đại (khuếch đại đảo, không đảo, cộng, trừ điện áp) Phần 2: Các mạch so sánh (so sánh không trễ và trên hay Trigger Smith) Phần 3: Mạch tạo sóng vuông và sóng tam giác

NỘI DUNG TỪNG PHẦN

1 Mục tiêu thí nghiệm

2 Các giả thuyết phải kiểm chứng

3 Lựa chọn các dữ kiện đầu vào và phương pháp đo đạc các đại lượng

4 Các kết quả thí nghiệm

5 Các phân tích, đánh giá, so sánh và kết luận

6 Công việc của các thành viên và đánh giá chéo

7 Phụ lục

Trang 3

PHẦN 1 CÁC MẠCH KHUẾCH ĐẠI

I Mạch khuếch đại đảo

1 Mục tiêu thí nghiệm

Thí nghiệm và kiểm chứng tính đúng đắn mạch khuếch đại đảo Giúp sinh viên hiểu rõ hơn về nguyên lý mạch khuếch đại đảo và tự tin hơn khi sử dụng các thiết bị thực nghiệm

2 Các giả thuyết phải kiểm chứng

- Nguyên lý hoạt động: Bộ khuếch đại đảo ngược sử dụng opamp là một

bộ khuếch đại sử dụng opamp trong đó dạng sóng đầu ra sẽ ngược pha với dạng sóng đầu vào Dạng sóng đầu vào sẽ được khuếch đại theo hệ số Av (độ lợi điện áp của bộ khuếch đại) theo độ lớn và pha của nó sẽ bị đảo ngược

- Công thức: V out=−R F

R i ×V¿

3 Lựa chọn các dữ kiện đầu vào và phương pháp đo đạc các đại lượng

- Dữ liệu đầu vào:

- Phương pháp đo đạc: sử dụng mô phỏng trên LTspice XVII

4 Các kết quả thí nghiệm

- Mạch thí nghiệm trên LTspice XVII:

Trang 4

R R R R R

TL081/1

TL081/2

BK

TP.HCM

FEEE - BEE C&M LAB

S/N: OPAMPLABSN002

.

V2

12

V3 SINE(0 1 1K) V1

12

Rf

OUT

.tran 4m

- Kết quả:

-6V

-5V

-4V

-3V

-2V

-1V

0V

1V

2V

3V

4V

5V

747.27669µs,-999.56193mV

1.2461874ms,998.94797mV

1.2461874ms,-5.7117041V

1.7494553ms,5.7139194V

TL081/1

TL081/2

BK

TP.HCM

.

V2

12

V3 SINE(0 1 1K) V1

12

Rf

OUT

.tran 4m

Trang 5

0.0ms 0.4ms 0.8ms 1.2ms 1.6ms 2.0ms 2.4ms 2.8ms 3.2ms 3.6ms 4.0ms -2.0V

-1.6V

-1.2V

-0.8V

-0.4V

0.0V

0.4V

0.8V

1.2V

1.6V

2.0V

1.2447859ms,998.12795mV

755.21405µs,-998.18047mV 746.43249µs,1.7623722V

1.2491767ms,-1.7626931V

5 Các phân tích, đánh giá, so sánh và kết luận

- Kết quả cho ra đồ thị sóng sin với Vi ngược pha với Vout, đúng với

mạch khuếch đại đảo

6 Công việc của các thành viên và đánh giá chéo

7 Phụ lục

II Mạch khuếch đại không đảo

- Thí nghiệm và kiểm chứng tính đúng đắn mạch khuếch đại không đảo

Giúp sinh viên hiểu rõ hơn về nguyên lý mạch khuếch đại không đảo và tự tin

hơn khi sử dụng các thiết bị thực nghiệm

- Nguyên lý hoạt động: Trong cấu hình này, tín hiệu điện áp đầu vào,

được áp dụng trực tiếp đến đầu vào không đảo (+), có nghĩa là độ lợi đầu ra của

bộ khuếch đại trở thành giá trị “dương” trái ngược với mạch “Bộ khuếch đại

đảo” chúng ta đã thấy trong hướng dẫn trước có độ lợi đầu ra có giá trị âm Kết

quả của việc này là tín hiệu đầu ra “cùng pha” với tín hiệu đầu vào

- Công thức: V out=(1+R F

R i)×V¿

Trang 6

Vi 1V

Trang 7

R R R R R

TL081/1

TL081/2

BK

TP.HCM

.

V1

12

V2

12

V3

SINE(0 1 1k)

OUT

.tran 4m

Trang 8

R R R R R

TL081/1

TL081/2

BK

TP.HCM

.

V1

12

V2 12 V3

SINE(0 1 1k)

OUT

.tran 4m

- Kết quả:

-7V

-6V

-4V

-3V

-1V

0V

2V

3V

5V

749.45534µs,-998.81344mV

1.2440087ms,998.14309mV 1.2440087ms,6.7047949V

1.751634ms,-6.7098806V

-3.0V

-2.4V

-1.8V

-1.2V

-0.6V

0.0V

0.6V

1.2V

1.8V

2.4V

1.751921ms,-998.84523mV 1.2491767ms,998.87203mV

1.7497256ms,-2.7616966V

2.248079ms,2.7615617V

- Kết quả cho ra đồ thị sóng sin với Vi cùng pha với Vout, đúng với mạch khuếch đại không đảo

7 Phụ lục

III Mạch khuếch đại cộng điệp áp

Trang 9

- Thí nghiệm và kiểm chứng tính đúng đắn mạch khuếch đại cộng điện

áp Giúp sinh viên hiểu rõ hơn về nguyên lý mạch khuếch đại cộng điện áp và

tự tin hơn khi sử dụng các thiết bị thực nghiệm

- Nguyên lý hoạt động: Bộ khuếch đại cộng là một loại cấu hình

mạch khuếch đại thuật toán khác được sử dụng để kết hợp các điện áp

có trên hai hoặc nhiều đầu vào thành một điện áp đầu ra duy nhất.

- Công thức: V out=R F

R i ×(V1+V2)

TL081/1

TL081/2

BK

TP.HCM

.

V1

12

V2 12 V3

0.01

V4 SINE(0 1 1k)

OUT

.tran 4m

TL081/1

TL081/2

BK

TP.HCM

.

V1

12

V2 12 V3

0.01

V4 SINE(0 1 1k)

OUT

.tran 4m

Trang 10

- Kết quả:

- Kết quả cho ra đồ thị sóng sin với Vi tỉ lệ thuậnVout và Vi > Vout đúng với mạch khuếch đại cộng điện áp Đầu vào và đầu ra ngược pha nhau vì

đây là mạch khuếch đại cộng điện áp đảo.

7 Phụ lục

IV Mạch khuếch đại trừ điện áp

- Thí nghiệm và kiểm chứng tính đúng đắn mạch khuếch đại trừ điện áp

Giúp sinh viên hiểu rõ hơn về nguyên lý mạch khuếch đại trừ điện áp và tự tin

hơn khi sử dụng các thiết bị thực nghiệm

- Nguyên lý hoạt động: sử dụng cả đầu vào đảo và không đảo để tạo ra tín hiệu đầu ra là sự khác biệt giữa hai điện áp đầu vào V1 và V2

cho phép một tín hiệu được trừ khỏi tín hiệu khác Nhiều đầu vào hơn

có thể được thêm vào để được trừ nếu cần thiết.

- Công thức: V out=R F

R i ×(V2−V1)

-6V

-5V

-4V

-3V

-2V

-1V

0V

1V

2V

3V

4V

5V

1.751634ms,-998.58354mV 1.248366ms,999.57512mV

2.2527233ms,-5.7801584V

2.745098ms,5.640991V

-2.0V

-1.6V

-1.2V

-0.8V

-0.4V

0.0V

0.4V

0.8V

1.2V

1.6V

1.248366ms,999.57512mV

2.2527233ms,-5.7801584V

2.745098ms,5.640991V

1.7563117ms,-998.21213mV 1.2381998ms,996.08142mV

1.2381998ms,-1.7780098V

1.7563117ms,1.7421158V

Trang 11

TL081/1

TL081/2

BK TP.HCM

FEEE - BEE

C&M LAB S/N: OPAMPLABSN002

.

V1

12

V2 12

V3

0.1

V4 SINE(0 1 1k)

OUT

.tran 4m

TL081/1

TL081/2

BK TP.HCM

FEEE - BEE

.

V1

12

V2 12

V3

0.1

V4 SINE(0 1 1k)

OUT

.tran 4m

Trang 12

- Kết quả:

-7V

-6V

-5V

-4V

-3V

-2V

-1V

0V

1V

2V

3V

4V

5V

1.751634ms,-998.73342mV 1.2505447ms,998.65878mV

1.2505447ms,5.245858V

1.751634ms,-6.3898543V

-2.1V

-1.8V

-1.5V

-1.2V

-0.9V

-0.6V

-0.3V

0.0V

0.3V

0.6V

0.9V

1.2V

1.5V

1.7497256ms,-998.47441mV 1.2491767ms,998.77606mV

1.751921ms,-1.9626255V

2.2524698ms,1.6101797V

- Nếu các điện trở bằng nhau thì điện áp đầu ra như đã cho và độ lợi điện áp

là +1 Nếu điện trở đầu vào không bằng nhau, mạch sẽ trở thành bộ khuếch đại vi

sai tạo ra đầu ra âm khi V1 cao hơn V2 và đầu ra dương khi V1 thấp hơn V2.

7 Phụ lục

Trang 13

PHẦN 2 MẠCH SO SÁNH VÀ MẠCH SCHMITT TRIGGER

V Mạch so sánh

- Thí nghiệm và kiểm chứng tính đúng đắn mạch so sánh Giúp sinh viên hiểu rõ hơn về nguyên lý mạch so sánh và tự tin hơn khi sử dụng các thiết bị thực nghiệm

- Nguyên lý hoạt động: so sánh một mức điện áp tương tự với mức điện

áp tương tự khác hoặc một số điện áp tham chiếu đặt trước, VREF và tạo ra tín hiệu đầu ra dựa trên sự so sánh điện áp này Nói cách khác, bộ so sánh điện áp op-amp so sánh độ lớn của hai đầu vào điện áp và xác định mức lớn nhất trong hai đầu vào

- Công thức: V out=12V if Vi>V ref

Trang 14

- Kết quả:

-12V

-10V

-8V

-6V

-4V

-2V

0V

2V

4V

6V

8V

10V

1.7515052ms,-9.9864639V 1.2523262ms,9.9857681V

1.2523262ms,-10.47628V

1.7536946ms,10.477942V

-12V

-10V

-8V

-6V

-4V

-2V

0V

2V

4V

6V

8V

10V

1.7536946ms,-9.9845178V

1.2545156ms,9.9885718V

TL081/1

TL081/2

BK

TP.HCM

.

V1

12

V2

12

V3

1

V4

SINE(0 10 1k)

OUT

.tran 4m

TL081/1

TL081/2

BK

TP.HCM

.

V1

12

V2

12

V3

3

V4

SINE(0 10 1k)

OUT

.tran 4m

Trang 15

Khi chọn Vi = 10sin(t)

Vref >10V hoặc < -10V thì Vout sẽ không so sánh được và là 1 đường thẳng -10V < Vref < 10V thì Vout sẽ xuất hiện sóng vuông

7 Phụ lục

VI Mạch Schmitt Trigger

- Thí nghiệm và kiểm chứng tính đúng đắn mạch Schmitt Trigger Giúp sinh viên hiểu rõ hơn về nguyên lý mạch Schmitt Trigger và tự tin hơn khi sử dụng các thiết bị thực nghiệm

- Nguyên lý hoạt động: chuyển đổi bất kỳ dạng sóng đầu vào có hình dạng thông thường hoặc không đều thành điện áp hoặc xung đầu ra sóng vuông

- Công thức:

V¿=−R G

R F V o

Trang 16

- Kết quả:

-12V

-10V

-8V

-6V

-4V

-2V

0V

2V

4V

6V

8V

10V

1.755884ms,-9.9786716V 1.2523262ms,9.9854512V

1.2523262ms,-10.476838V

1.755884ms,10.477943V

TL081/1

TL081/2

BK

TP.HCM

.

V1

12

V2

12

V3

SINE(0 10 1k)

OUT

.tran 4m

TL081/1

TL081/2

BK

TP.HCM

.

V1

12

V2

12

V3

SINE(0 10 1k)

OUT

.tran 4m

Trang 17

0.0ms 0.4ms 0.8ms 1.2ms 1.6ms 2.0ms 2.4ms 2.8ms 3.2ms 3.6ms 4.0ms -12V

-10V

-8V

-6V

-4V

-2V

0V

2V

4V

6V

8V

10V

12V

1.7515052ms,-9.9888864V 1.2457581ms,9.9845891V

2.2966612ms,-10.477126V

2.8002189ms,10.477887V

Khi chọn Vout = 12V => So sánh Vin

Vin = 6V thì Vout = -12V

Vin = -6V thì Vout = 12V

7 Phụ lục

Trang 18

PHẦN 3 MẠCH TẠO SÓNG VUÔNG VÀ SÓNG TAM GIÁC VII Mạch tạo sóng vuông và sóng tam giác

- Thí nghiệm và kiểm chứng tính đúng đắn mạch tạo sóng vuông và sóng tam giác Giúp sinh viên hiểu rõ hơn về nguyên lý mạch tạo sóng vuông

và sóng tam giác và tự tin hơn khi sử dụng các thiết bị thực nghiệm

- Nguyên lý hoạt động: chuyển đổi bất kỳ dạng sóng đầu vào có hình dạng thông thường hoặc không đều thành điện áp hoặc xung đầu ra sóng vuông

và tam giác

- Công thức:

V o 2(t )=V c(o)− 1

RC∫

0

t

V o 1 ( x ) dx

Trang 19

- Kết quả:

-12V

-10V

-8V

-6V

-4V

-2V

0V

2V

4V

6V

8V

10V

3.673938ms,10.474585V

2.445465ms,-10.477534V

4.2919628ms,-5.6675399V

5.5112083ms,5.6964085V

-12V

-10V

-8V

-6V

-4V

-2V

0V

2V

4V

6V

8V

10V

2.7829415ms,-10.476278V

3.8217605ms,10.476725V 1.5746309ms,1.5960005V

4.702023ms,-1.6138964V

TL081/1

TL081/2

BK TP.HCM

FEEE - BEE

.

V1

12

V2 12

V3

12

V4 12

-OUT2

OUT1

.tran 10m

TL081/1

TL081/2

BK TP.HCM

FEEE - BEE

.

V1

12

V2 12

V3

12

V4 12

-OUT2

OUT1

.tran 10m

Trang 20

Không có kết luận

7 Phụ lục

Tiêu đề	Báo Cáo Thí Nghiệm Kiểm Chứng Các Mạch Ứng Dụng Dùng Op-Amp
Trường học	C&m Lab
Thể loại	báo cáo
Thành phố	Tp.hcm

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	1,09 MB