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

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.. - _ Mạch khuếch đại đảo với cửa đảo V¿ nối với nhiều đi

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

MẠCH ĐIỆN TỪ

KIEM CHUNG MACH

UNG DUNG DUNG OP-AMP

Giảng viên hướng dan: Trần Quang Việt

Trang 2

H

Mục tiêu thí nghiệm:

Bài thí nghiệm giúp các bạn kiểm chứng nguyên lý hoạt động và các thông số cơ bản của các 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 phần trong việc hiểu chính xác các cách tính toán lý thuyết cũng như vận dụng chúng vào các mạch 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 câu hỏi giúp các thành viên trong nhóm tìm hiểu và hiểu thêm hơn về sự sai số trong môi trường thực tế, từ đó đưa ra hướng khác phục và giải quyết chung cũng như để lại nhiều kinh 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 tác trong 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 thực hiện đo đạc để lấy số liệu cần thiết

Các lý thuyết phải kiếm chứng

Xét mạch Op-amp lý tưởng có : Ru=, Ruu=0, Aa= ,V =V,Ï =T

1 Mach khuéch dai dao ( inverting amplifier):

Trang 3

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

Điện áp ngõ ra ngược pha với điện áp ngõ vào

Nếu R¡ = R:, mạch tạo tầng đảo lặp lại điện áp

Áp dụng KCL tại nút : =Av

Trong đó R¿, đóng vai trò là trở hồi tiếp âm, khi R¿, tăng thì A y tăng

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 Cống đảo nối với đầu ra qua điện trở R: và tiếp

Trang 4

Nếu R; = 0 => Av=1 , mạch dùng làm bộ đệm, áp giữ nguyên giá trị ngõ vào, tổng trở vào lớn, tổng trở ngõ ra nhỏ

R¿ đóng vai trò là trở hồi tiếp âm dùng để tăng độ lợi A v

Ap dung KCL tại nút : =Av

Trang 5

3 Mach khuéch dai cộng dién ap (summing amplifier):

- Chitc nang khuếch đại thuật toán cộng

- _ Mạch khuếch đại đảo với cửa đảo V¿ nối với nhiều điện áp ngõ vào thông qua các điện trở

Ri

- Mach khuéch 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

- Ap dung KCL cho nút tại cống đảo :

- Chức năng: mạch khuếch đại theo thuật toán trừ

Trang 6

- _ Mạch khuếch đại Op-amp với cửa đảo được nối với điện trở hồi tiếp R¿, tín hiệu ngõ vào V; qua điện trở R„; Cửa không đảo được mắc với điện trở R; song song với tín hiệu ngõ vào V; qua điện trở Rịi,

- Mach khuéch đại có tín hiệu ngõ ra bằng hiệu các tín hiệu ngõ vào

+ Khi Vi< Vier thi (thực tế nhóm đo được)

+ Khi Vi > V„¿ thì (thực tế nhóm đo được)

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

Trang 7

Khi v;>v:, vọ dần về vụ (+var) Khi vz<v¡, vạ đần về vị (vai)

Trang 8

- 6 Mach Schmitt Trigger (mach so sanh co phản hồi):

Mạch so sánh có hai biên so sánh và vùng đệm giữ V+u và Vị,

Mạch khuếch đại Op-amp, cực đảo nối với tín hiệu ngõ vào so sánh Vị , cực không đảo nối với tín hiệu ngõ ra với điện trở hồi tiếp R: song song với điện trở Re

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

Lý thuyết : không là hằng số mà dao động trong khoảng (Vụ, Vụ) :

Trang 9

» - 7, Mạch tạo sóng vuông và sóng tam giác:

Mạch gồm 2 bộ Op-amp mắc nối tiếp :

+ Mạch 1 : Mạch Schmift Trigger mức điện áp Vs = 0 ở cực đảo, điện áp ngõ vào là điện áp ra Vạ¡ của mạch 2 mắc vào cực thuận có hôi tiếp R; qua điện trở R¡ sao cho ngõ ra Vụ¡ bị méo dạng thành xung vuông

+ Mạch 2 : Mạch tích phân (ngõ ra là hàm tích phân ngõ vào) với cực không đảo nối đất, cực đảo với tín hiệu vào là điện áp ra Vạ¡ của mạch 1 qua điện trở R và tụ hồi tiếp Diện áp ra bằng tích phân điện áp vào, tỉ lệ nghịch với hằng số thời gian

1 t

Veo = Re et

;7= RC là hằng số thời gian III Lựa chọn các dữ kiện đầu vào và phương pháp đo đạc các đại lượng

1 Lựa chọn các dữ kiện đầu vào

a, Mạch khuếch đại đảo

Trang 10

- _ Để mạch đạt khuếch đại, chọn hai giá trị R;> 12kQ

Chon Rg = 22kQ

Chon Rr = 68kQ =>

Chon R; = 12kQ => =

b Mạch khuếch đại không đảo

- _ Để mạch khuếch đại và không bị méo :

Chon Rg = 12kQ

Chon Rg = 22kQ => =

Chon R; = 68kQ => =

c Mạch khuếch đại cộng điện áp

Hệ số khuếch đại : Av = , tín hiệu ngõ vào điều hòa với A là biên độ tín hiệu ngõ vào đo được trên máy dao động ký

- - ChọnR; = 12kO, nguồn DC V› = 5V

- Chon R; = 22kQ, nguén DC V2 =5V

d Mạch khuếch đại trừ điện áp

Hệ số khuếch đại : Av = , tín hiệu ngõ vào điều hòa với A là biên độ tín hiệu ngõ vào đo được trên máy dao động ký

- - ChọnR; = 12kO, nguồn DC V› = 5V

Trang 11

- - Chọn R; = 22kO, nguồn DC V; =5V

e, Mạch so sánh

Chon Vier = 5V và Vị có biên độ lớn lớn hơn 5V để có ngõ ra là sóng vuông

f Mach Schmitt Trigger

Chon Fi = 10K2,G = 0.0/71 ae điệu chỉnh hằng số thời gian

- Mach Schmitt Trigger : thirc hiện mạch tương tự mục ( để tín hiệu ngõ ra méo dạng thành xung vuông

với R; = 22kQ => Voo = - Vou

với Re = 68kQ => Vo =- Voi= -Vo1

5Ö - 2, Phương pháp đo đạc các đại lượng

s% Với các mạch khuếch đại : Lắp mạch theo các module sau, các thông số mạch được chọn như mục 1, chỉnh biên độ tín hiệu vào sao cho ngõ ra không bị méo

a Mạch khuếch đại đảo

Trang 12

OP-AMP2

O>+12Vv O> GND O>-12V

P-AMP2

O>+12Vv O> GND O>-12v

Trang 13

d Mach khuéch dai trừ điện áp

- - Chỉnh tín hiệu ngõ vào ở dạng xung tam giác

- Chon Vier = 5V và Vị có biên độ lớn lớn hơn 5V để có ngõ ra là sóng vuông

- Quan sát dạng ngõ ra của tín hiệu và so sánh với dạng ngõ vào

f Mach Schmitt Trigger

- Chỉnh tín hiệu ngõ vào trong vùng dao động để mạch triệt tiêu tín hiệu nhiễu

- Quan sat dang sóng ngõ ra Vo và so sánh với dạng sóng ngõ vào Vị

Trang 14

ø Mạch tạo sóng vuông, sóng tam giác

Quan sát dạng sóng Vo¡ và Vọa với Vo¡ là xung vuông và Vo; là xung tam giác

Trang 15

IV Cac két qua thi nghiém:

1 Mạch khuếch đại đảo:

Thực hiện mạch như sơ đồ đi dây trên Chọn R: = Ry = 68kQ Cap ngu6n+12V va = -12V cho mach

Chỉnh tín hiệu nhỏ: Quan sát dạng tín hiệu ngõ ra trên dao động kí, tăng biên độ tín hiệu ngõ vào đến khi thấy tín hiệu ngõ ra bị méo dạng Giảm biên độ tín hiệu ngõ vào đến khi không còn thấy méo dạng ở tín hiệu ngõ ra nữa

Đọc giá trị biên độ đỉnh — đỉnh của tín hiệu ngõ vào và ngõ ra trên dao động ký và điền kết quả thu được vào bảng số liệu Thực hiện các thao tác tương tự khi thay đối khi R; = R: =

22k

Tính toán lý thuyết Kết quả đo được

Trang 16

Dạng tín hiệu vào/ ra thu được với Ry = 22k s* Nhận xét:

- Op-Am thực tế trong mạch khuếch đại đảo gần như giống với op-amp lý tưởng, sai số khá nhỏ Nguyên nhân sai số có thể đến từ sai số phép đo

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

2 Mạch khuếch đại không đảo

Thực hiện mạch như sơ đồ đi dây trên Chọn R; = R; = 68kO Cấp nguồn +12V va -12V cho mạch

Chỉnh tín hiệu nhỏ: Quan sát dạng tín hiệu ngõ ra trên dao động kí, tăng biên độ tín hiệu ngõ

vào đến khi thấy tín hiệu ngõ ra bị méo dạng Giảm biên độ tín hiệu ngõ vào đến khi không

còn thấy méo dạng ở tín hiệu ngõ ra nữa

Rp =Ry=68kQ |1V 667V |667V/V |2.9(V) |20(V) 6.89(V/V)

Rr =Rs = 22kQ | 3V 849V | 2.833V/V_ | 7.2(V) | 20(V) 2.78(V/V)

Trang 17

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

3 Mạch khuếch đại cộng điện áp

Thực hiện mạch như sơ đồ đi dây trên Chọn R; = Ra = 12kQ Cấp nguồn +12V và -12V cho mạch Chọn V› = 5V

Trang 18

Dạng tín hiệu ngõ vào/ ra thu được với Ry = 12k

% Nhận xét : Dạng sóng ngõ vào và ngõ ra ngược pha nhau nhưng luôn cách nhau một khoảng cố định khi đo máy ở chế độ DC, nghiệm được sự đúng đắn của phép toán từ lý thuyết, lệch trục chính của nhau một khoảng 5V(=V2)

4 Mạch khuếch đại trừ điện áp

Thực hiện mạch như sơ đồ đi dây trên Chọn R; = Ra = 12kQ Cấp nguồn +12V và -12V cho mạch Chọn V› = 5V

22kQ

Trang 19

Dạng tín hiệu ngõ vào/ ra thu được với R; = 22k

s* Nhận xét : Dạng sóng ngõ vào và ngõ ra ngược pha nhau nhưng luôn cách nhau một khoảng cố định khi đo máy ở chế độ DC, nghiệm được tính đúng đắn từ phép toán lý thuyết, lệch nhau 5V(=V2)

5 Mạch so sánh

Thực hiện mạch như sơ đồ đi dây trên Cấp nguồn +12V và -12V cho mạch Chọn giá trị V jer = DV

Trang 20

Chọn giá trị biên độ ngõ vào v¡ lớn hơn 5V Cần phải chon giá trị như vậy để xuất hiện dạng xung vuông ở tín hiệu ngõ ra Nếu biên độ sóng ngõ vào v¡ nhỏ hơn 5V, tín hiệu ngõ ra sẽ ở mức ngưỡng bão hòa âm/ dương của Op-Amp

Quan sát dạng tín hiệu ngõ ra trên dao động ký Dạng tín hiệu ngõ ra thu được như sau:

6 Mach Schmitt Trigger

Thực hiện mạch nhw so d6 di day trén Chon Rp = R; = 12kQ Cap nguén +12V va -12V cho mạch Điều chỉnh dạng tín hiệu vào là sóng sin, có biên độ lớn hơn giá trị V+u với

R 12

™ OR +R, "12412 “)

Quan sát dao động ký, dạng tín hiệu ngõ ra thu được như sau:

Trang 22

7 Mạch tạo xung vuông và xung tam giác

Thực hiện mạch như sơ đồ đi dây trên Cấp nguồn +12V và -12V cho mạch

Chọn Rz = Ra = 22kO, R = Rao = 5.6 k@, C = C¡ = 0.22HE

Quan sát dao động ký, đọc giá trị biên độ đỉnh — đỉnh của tín hiệu vai, vo› và chủ kỳ của nó Thực hiện các thao tác tương tự khi chọn R; = Rạ = 68kO, R = R¡ = 10 kO,

C =C: = 0.047HF Kết quả thu được như sau:

Tiêu đề	Kiểm chứng mạch ứng dụng dùng Op-amp
Tác giả	Chưa rõ
Người hướng dẫn	Trần Quang Việt
Trường học	Đại học Quốc gia TP HCM, Trường Đại học Bách khoa, Khoa Điện - Điện tử
Chuyên ngành	Điện - Điện tử
Thể loại	Báo cáo thí nghiệm
Năm xuất bản	Chưa rõ
Thành phố	Thành phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	22
Dung lượng	5,22 MB