Báo cáo thí nghiệm mạch Điện tử bài thí nghiệm 3 kiểm chứng mạch Ứng dụng dùng op amp

Mục tiêu thí nghiệm:- Bài thí nghiệm giúp các bạn kiểm chứng nguyên lý hoạt động và các thông số cơ bản củacác mạch Op-Amp thông dụng bao gồm 2 nhóm mạch: mạch khuếch đại và mạch so sánh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOAKHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ -❖ -

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MẠCH ĐIỆN TỬ GIẢNG VIÊN: NGUYỄN THANH PHƯƠNG

BÀI THÍ NGHIỆM 3 KIỂM CHỨNG MẠCH ỨNG DỤNG DÙNG OP-AMP

Danh sách thành viên Nhóm DT02 – tổ 5

MỤC LỤC

2 Mạch khuếch đại không đảo (non inverting amplifier): 4

3 Mạch khuếch đại cộng điện áp (summing amplifier): 4

6 Mạch Schmitt Trigger (mạch so sánh có phản hồi): 7

• I Mục tiêu thí nghiệm:

- Bài thí nghiệm giúp các bạn kiểm chứng nguyên lý hoạt động và các thông số cơ bản củacác mạch Op-Amp thông dụng bao gồm 2 nhóm mạch: mạch khuếch đại và mạch so sánh.Hiểu rõ công dụng và chức năng cũng như nguyên lý hoạt động của các mạch, góp phầntrong việc hiểu chính xác các cách tính toán lý thuyết cũng như vận dụng chúng vào cácmạch thực tiễn và đưa vào trình độ chuyên môn nghề nghiệp sau này

- Những số liệu sai lệch khi tính toán lý thuyết và đo được trên thực tế đã đưa ra nhiều câuhỏi giúp các thành viên trong nhóm tìm hiểu và hiểu thêm hơn về sự sai số trong môitrường thực tế, từ đó đưa ra hướng khác phục và giải quyết chung cũng như để lại nhiềukinh nghiệm quý báo cho những lần báo cáo sắp tới

- Trong quá trình thí nghiệm, bài thí nghiệm đã giúp các bạn hiểu và thành thạo các thao táctrong việc sử dụng các thiết bị đo trong phòng thí nghiệm ( hộp thí nghiệm chính,máy đo

đa năng Fluke, máy dao động ký…) cũng như trong thao tác thực hiện lắp mạch và thựchiện đo đạc để lấy số liệu cần thiết

• II Các lý thuyết phải kiểm chứng

Xét mạch Op-amp lý tưởng có: Rin= ∞ , Rout = 0, Avd = ∞ , v+

= v-

, i+

= i-

1 Mạch khuếch đại đảo (inverting amplifier):

- Chức năng: Khuếch đại đảo điện áp ngõ vào( tức ngõ ra ngược pha với ngõ vào)

- Cấu tạo: mạch có tín hiệu vào qua điện trở Ri nối với cổng đảo (V-), tại cổng ra tín hiệu hồi tiếp thông qua điện trở RF về cổng đảo Cổng không đảo (V+) được nối đất

- Mạch có hệ số khuếch đại áp ngõ ra chỉ phụ thuộc vào các giá trị Ri , RF, nên ta lưu ý trong quá trình chọn linh kiện lắp mạch, vì tính chất là mạch khuếch đại nên RF>=Ri

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

- Nếu Ri = RF, mạch tạo tầng đảo lặp lại điện áp

- Trong đó RL đóng vai trò là trở hồi tiếp âm, khi RL tăng thì AV tăng

2 Mạch khuếch đại không đảo (non inverting amplifier):

- Chức năng: khuếch đại điện áp ngõ vào

- Tín hiệu vào kết nối với cổng không đảo Cổng đảo nối với đầu ra qua điện trở RF và tiếp đất qua điện trở Ri

- Mạch có hệ số khuếch đại áp ngõ ra chỉ phụ thuộc vào các giá trị Ri , RF Vì tích chất

khuếch đại nên ta cần lưu ý chọn linh kiện có RF>=Ri

- Điện áp ngõ ra cùng pha với điện áp ngõ vào

- Nếu RF = 0 => AV=1 , mạch dùng làm bộ đệm, áp giữ nguyên giá trị ngõ vào, tổng trở vào lớn, tổng trở ngõ ra nhỏ

- RL đóng vai trò là trở hồi tiếp âm dùng để tăng độ lợi AV

• Chức năng khuếch đại thuật toán cộng.

• Mạch khuếch đại đảo với cửa đảo Vs- nối với nhiều điện áp ngõ vào thông qua các điện trở

Ri

• Mạch khuếch đại tín hiệu ngõ ra bằng tổng các tín hiệu ngõ vào nhưng ngược pha

• V-(đảo) nối với một hai nhiều điện áp ngõ vào

• Áp dụng KCL cho nút tại cổng đảo :

4 Mạch khuếch đại trừ điện áp:

- Chức năng: mạch khuếch đại theo thuật toán trừ

- Mạch khuếch đại Op-amp với cửa đảo được nối với điện trở hồi tiếp RF, tín hiệu ngõ vào

V2 qua điện trở Ri2 Cửa không đảo được mắc với điện trở RF song song với tín hiệu ngõ vào V1 qua điện trở Ri1.

- Mạch khuếch đại có tín hiệu ngõ ra bẳng hiệu các tín hiệu ngõ vào

Hoạt động: Vi đưa vào V-, Vref đưa vào V+, nếu:

- V i V ref thì V out V sat

- V i V ref thì V out V sat

- Mạch tạo sóng vuông ở ngõ ra (có độ dốc nhỏ)

- Khi v2>v1, v0 dần về vH (+vsat)

- Khi v2<v1, v0 dần về vL (-vsat)

6 Mạch Schmitt Trigger (mạch so sánh có phản hồi):

- Mạch so sánh có hai biên so sánh và vùng đệm giữ VTH và VTL

- Mạch khuếch đại Op-amp, cực đảo nối với tín hiệu ngõ vào so sánh Vi , cực không đảo nối với tín hiệu ngõ ra với điện trở hồi tiếp RF song song với điện trở RG

- Chức năng: Giống mạch so sánh nhưng có tính năng là lọc nhiễu

- Hoạt động: là mạch so sánh có trễ vì để V outchuyển từ V sat

lên V sat

và ngược lại thì cần phải qua một vùng đệm V H,V L.

- Khi v i V H  v out V sat

- Khi v i V L v out V sat

-7 Mạch tạo sóng vuông và sóng tam giác:

Mạch gồm 2 bộ Op-amp mắc nối tiếp :

Hoạt động:

Phần mạch 1 (bên trái): là mạch Schmitt Trigger có ngõ vào là xung tam giác được hồitiếp từ phần mạch 2, mạch có ngõ ra V1 là xung vuông.

Phần mạch 2 (bên phải): là mạch tích phân có ngõ vào là xung vuông lấy từ phần mạch

1 và ngõ ra là xung tam giác

0

1

12 ( 10.47)

1.848 68

• III Tiến hành thí nghiệm

1 Mạch khuếch đại đảo

Lý thuyết Kết quả đo được

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

2 Mạch khuếch đại không đảo

Chọn RF = 12kΩ và RF = 22kΩ

Mô phỏng được tại phòng thí nghiệm:

- Điện áp ngõ ra cùng pha với điện áp ngõ vào

3 Mạch khuếch đại cộng điện áp

Chọn RF = 22kΩ

Tiến hành lắp mạch như hình:

Mô phỏng được tại phòng thí nghiệm:

Tính toán lý thuyết Kết quả đo được

Mô phỏng tại phòng thí nghiệm:

5 Mạch so sánh

Tiến hành lắp mạch như hình:

Chọn Vref = 0.77V ; Vi có biên độ 9.6V lớn hơn Vref thì ngõ ra Vo sóng vuông

Mô phỏng được tại phòng thí nghiệm:

- Trường hợp Vi luôn nhỏ hơn Vref thì Vo = Vsat

6 Mạch Schmitt Trigger

Chọn số liệu: 𝑅F = 68𝐾 (R9); RG (R3)Tiến hành lắp mạch như hình:

Mô phỏng được tại phòng thí nghiệm:

=> Kết quả khảo sát phù hợp lý thuyết

7 Mạch tạo sóng vuông, sóng tam giác

Chọn số liệu: (V/V)𝑅F, 𝑅, C ) = (V/V)68𝐾, 10𝐾, 0,047𝜇𝐹)Tiến hành lắp mạch như hình:

Mô phỏng được tại phòng thí nghiệm: