VẼ mô PHỎNG MẠCH sử DỤNG OP AMP VÀ IC số

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ – VIỄN THÔNG - - BÀI TẬP NHÓM SỐ 2: VẼ MÔ PHỎNG MẠCH SỬ DỤNG OP AMP VÀ IC SỐ Giảng viên hướng dẫn : Ths Hoàng Quang Huy Sinh viên thực hiê ̣n: Họ và tên Nguyễn Văn Huy Phạm Tuấn Thịnh MSSV 20192914 20193125 Hà Nô ̣i,1 6/2021 Mã lớp 124777 124777 MỤC LỤC Ứng ……….3 dụng Op 1.1/ Mạch khuếch …………….3 1.2/ Mạch …………….5 khuếch Amp…………………………………………………… đại đại không đảo…………………………………… đảo…………………………………………… 1.3/ Mạch cô ̣ng đảo………………………………………………………….7 không 1.4/ Mạch cô ̣ng ……………………………………………………….9 đảo……… 1.5/ Mạch trừ……………………………………………………………………… 11 2/ Ứng dụng số……………………………………………………………… 13 IC 2.1/ Biểu diễn hàm logic dưới dạng bảng trạng thái………………………………13 2.2/ Biểu diễn mạch logic bằng các phần tử logic sử dụng NAND đầu vào và NOR đầu vào………………………………………………………………………… 15 2.3/ Mô phỏng họ logic………………………………………………… 15 các cổng Ứng dụng Op Amp 1.1/ Mạch khuếch đại không đảo a/ Sơ đồ mạch P N Iht Hình 1.1: Sơ đồ mạch khuếch đại không đảo sử dụng KĐTT 3554AM Là mạch khuếch đại biên đô ̣ tín hiê ̣u lên K lần (K = const) và giữ nguyên pha so với tín hiê ̣u ban đầu Tín hiê ̣u được đưa vào đầu vào không đảo và có vòng hồi tiếp kín qua đầu vào đảo (hồi tiếp âm) Hồi tiếp được hiểu là hiê ̣n tượng truyền đạt (năng lượng) của tín hiê ̣u từ đầu ngược trở lại đầu vào Tính toán các thông số theo lý thuyết: Do trở kháng vào tại nút N : R V rất lớn nên IN ≈ 0, theo định luâ ̣t Kirchoff về cường đô ̣ dòng điê ̣n ta có I = - Iht => 0−U N R =- U ra−U N Rht Do KVS = ∞ nên UN = UP = UV => −U V R =- U −U V R ht Hay : U ) = UV(1 + Rht R Hê ̣ số khuếch đại không đảo : U R 1000 KKĐ = U = + ht = + 500 = R V Trở kháng vào của mạch khuếch đại không đảo sẽ bằng trở kháng vào của IC KĐTT : RVKĐ = ∞ b/ Tín hiê ̣u mô phỏng Hình 1.2 Đồ thị mô tả dạng tín hiê ̣u vào và của mạch khuếch đại không đảo Tín hiê ̣u mô phỏng được có sai số không đáng kể so với tính toán lý thuyết 1.2/ Mạch khuếch đại đảo a/ Sơ đồ mạch N P N Iht Hình 1.3 Sơ đồ mạch khuếch đại đảo sử dụng KĐTT 3554 AM Là mạch khuếch đại biên đô ̣ tín hiê ̣u lên K lần (K = const) và có tín hiê ̣u thu được ngược pha với tín hiê ̣u ban đầu Mạch đưa tín hiê ̣u vào đầu vào đảo và có vòng hồi tiếp qua đầu vào đảo Tính toán các thông số theo lý thuyết: Do trở kháng vào tại nút N : RV rất lớn nên IN ≈ 0, theo định luâ ̣t Kirchoff về cường đô ̣ dòng điê ̣n ta có I = - Iht => U V −U N R =- U ra−U N Rht Do KVS = ∞ nên UN = UP = => UV R =- U Rht Hê ̣ số khuếch đại đảo : U R KĐ = U = - ht = -2 R V Trở khàng vào của mạch khuếch đại đảo vòng đóng: RVĐ = UV =R I b/ Tín hiê ̣u mô phỏng Hình 1.4 Đồ thị mô tả dạng tín hiê ̣u vào và của mạch khuếch đại đảo Ura / UV ≈ -2 Sai số so với lý thuyết là không đáng kể 1.3/ Mạch cô ̣ng không đảo a/ Sơ đồ mạch P N Hình 1.5 Sơ đồ mạch cộng không đảo sử dụng KĐTT 3554AM Là mạch sử dụng để làm phép cộng số tín hiệu điện áp đầu vào cùng pha và giữ nguyên pha của tín hiê ̣u so với tín hiê ̣u vào Tính toán các thông số theo lý thuyết : R Do trở kháng vào tại nút N: RV = ∞ nên UN = UP = Ura R + R (Phân áp) ht => IPN = Hay U 1−U P R1 U1 => R U1 => R + U 2−U P R2 + U2 R2 + U3 = U P.( R R3 + U2 R2 + U3 R = U ( R + Rht R R3 + U 3−U P =0 R3 + R2 + R3) + R2 + R3) Thay U1 = 5√ (V), U2 = 6√ (V), U3 = 7√ (V) R1 = 1kΩ, R2 = 2kΩ, R3 =3kΩ R = 500 Ω, Rht = 1kΩ Ta tính được Ura ≈ 23,9131 (V) b/ Tín hiê ̣u mô phỏng Hình 1.6 Đồ thị mô tả dạng tín hiê ̣u vào và của mạch cộng không đảo Ura xác định đồ thị : Ura ≈ 23.8174 (V) Sai số so với tính toán lý thuyết không đáng kể 10 1.4/ Mạch cô ̣ng đảo 11 a/ Sơ đồ mạch P P N N Iht Hình 1.7: Sơ đồ mạch cộng đảo sử dụng KĐTT 3554AM Là mạch sử dụng để làm phép cộng số tín hiệu điện áp đầu vào cùng pha và đảo pha của tín hiê ̣u so với tín hiê ̣u vào Tính toán theo lý thuyết: Do trở kháng vào RV rất lớn nên IN ≈ 0, theo định luâ ̣t Kirchoff về cường đô ̣ dòng điê ̣n ta có: -Iht = I1 + I2 + I3 U =>- R ht = U1 R1 + U2 R2 + U3 R3 U1 =>Ura = -Rht.( R + U2 R2 + U3 R3 ) Thay Rht = 1kΩ, R1 = kΩ, R2 = kΩ, R3 = kΩ U1 = 5√ V, U2 = 6√ V, U3 = 7√ V vào phương trình , ta tính được : Ura ≈ -14,6135 V 12 b/ Tín hiê ̣u mô phỏng Hình 1.8 Đồ thị mô tả dạng tín hiê ̣u vào và của mạch cộng đảo Ura xác đinh đồ thị : Ura ≈ -14,5861 V Sai số so với tính toán lý thuyết là không đáng kể 13 1.5/ Mạch trừ 14 a/ Sơ đồ mạch P N Iht Hình 1.9: Sơ đồ mạch trừ sử dụng KĐTT 3554AM Mạch trừ (hay còn gọi là mạch khuếch đại vi sai) dùng để tìm hiệu số, sai số điện áp mà điện áp nhân với vài số Các số xác định nhờ điện trở Tính toán theo lý thuyết: Để tính toán Ura, ta sử dụng phương pháp xếp chồng Ngắn mạch nguồn áp U1 (hay là cho U1 = V), lúc này mạch trở thành mạch khuếch đại không đảo, sử dụng công thức tính Ura ở phần 1.1 ta có: Ra Ura = UP(1 + R ) Trong đó UP được tính theo công thức phân áp: Rb UP = U2 R + R b 15 Rb Ra =>Ura = U2 R + R (1 + R ) b Ngắn mạch nguồn áp U2 (U2 = V), lúc này mạch trở thành mạch khuếch đại đảo, sử dụng công thức tính Ura ở phần 1.2 ta có: U1 R1 =- U Ra => U 2= - U Ra R1 Theo nguyên lý xếp chồng ta có: Rb Ra Ura = Ura + Ura = U2 R + R (1 + R ) b - U Ra R1 Thay U1 = 5√ 2V, U2 = 6√ V Ra = kΩ, Rb = kΩ, R1 = 0,5 kΩ, R2 = kΩ ta tính được Ura ≈ 1,1314 V b/ Tín hiê ̣u mô phỏng Hình 1.10 Đồ thị mô tả dạng tín hiê ̣u vào và của mạch trừ 16 Ura xác định đồ thị: Ura ≈ 1,1306V có sai số không đáng kể so với tính toán lý thuyết 2/ Ứng dụng IC số 2.1/ Biểu diễn hàm logic dưới dạng bảng trạng thái a/ Hàm logic NOT Hàm logic NOT biểu diễn A = NOT B hay là A = B´ Kí hiê ̣u phần tử logic NOT: Biểu diễn bằng bảng trạng thái: A B b/ Hàm logic OR Hàm logic OR biểu diễn Y = A OR B hay là Y = A + B Kí hiê ̣u phần tử logic OR đầu vào: Biểu diễn bằng bảng trạng thái: A 0 1 B 1 Y = A+B 1 c/ Hàm logic AND Hàm logic AND biểu diễn Y = A AND B hay là Y = A x B Kí hiê ̣u phần tử logic AND đầu vào: 17 Biểu diễn bằng bảng trạng thái: A 0 1 B 1 Y=AxB 0 d/ Hàm logic NOR (NOT OR) ´ Hàm logic NOR biểu diễn Y = A NOR B hay là Y = A+B Kí hiê ̣u phần tử logic NOR đầu vào: Biểu diễn bằng bảng trạng thái: A 0 1 B 1 ´ Y = A+B 0 e/ Hàm logic NAND (NOT AND) Hàm logic NAND biểu diễn Y = A NAND B hay là Y = A ´x B Kí hiê ̣u phần tử logic NAND đầu vào: Biểu diễn bằng bảng trạng thái: A 0 1 B 1 Y = A ´x B 1 18 2.2/ Biểu diễn mạch logic bằng các phần tử logic sử dụng NAND đầu vào và NOR đầu vào a/ Sơ đồ mạch ´ C ( hoặc (A’C)’ + Hình 2.1: Sơ đồ mạch biểu diễn biểu thức logic :Y = A´ ´C+ ¿ AB+ (AB + C)’ ) b/ Bảng giá trị chân lý A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 C 1 1 ´ C Y = A´ ´C+ ¿ AB+ 1 1 1 2.3/ Mô phỏng họ các cổng logic a/ Họ DTL (Diode Transistor Logic) 19 Hình 2.2: Sơ đồ cổng NOT họ DTL Hình 2.3 Sơ đồ cổng OR họ DTL 20 hình 2.4 SƠ đồ cổng NOR họ DTL Hình 2.5 Sơ đồ cổng AND họ DTL 21 Hình 2.6 Sơ đồ cổng NAND họ DTL b/ Họ TTL (Transistor-Transistor Logic) 22 Hình 2.7 Sơ đồ cổng NOT họ TTL 23 Hình 2.8 Sơ đồ cổng OR họ TTL Hình 2.9 Sơ đồ cổng AND họ TTL 24 Hình 2.10 Sơ đồ cổng NAND họ TTL Hình 2.11 Sơ đồ cổng NOR họ TTL 25 ... diễn mạch logic bằng các phần tử logic sử dụng NAND đầu vào và NOR đầu vào………………………………………………………………………… 15 2.3/ Mô phỏng họ logic………………………………………………… 15 các cổng Ứng dụng Op Amp. .. NAND đầu vào: Biểu diễn bằng bảng trạng thái: A 0 1 B 1 Y = A ´x B 1 18 2.2/ Biểu diễn mạch logic bằng các phần tử logic sử dụng NAND đầu vào và NOR đầu vào a/ Sơ đồ mạch. .. ̣u vào và của mạch khuếch đại đảo Ura / UV ≈ -2 Sai số so với lý thuyết là không đáng kể 1.3/ Mạch cô ̣ng không đảo a/ Sơ đồ mạch P N Hình 1.5 Sơ đồ mạch cộng không đảo sử