Giáo trình thực hành IC tuyến tính

Giáo trình thực hành IC tuyến tính

Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Giáo trình thực hành IC tuyến tính 1 THIẾT BỊ CHÍNH CHO CÁC BÀI THỰC HÀNH I. Thiết bò chính bao gồm các chức năng • Nguồn DC ±10V, ±15V • Các biến trở • Các mô hình mạch chưa hoàn chỉnh • Khối tạo xung II. Đặc trưng và chức năng của thiết bò • Nguồn DC: được dùng để làm nguồn cấp cho mạch hoạt động, hoặc nó có thể kết hợp với biến trở làm nguồn DC thay đổi. • Biến trở: được sử dụng trong mạch hoặc dùng làm nguồn DC thay đổi. • Các mô hình mạch chưa hoàn chỉnh được vẽ sẳn trên thiết bò chính để cho SV hoàn thiện mạch. • Khối tạo xung phục vụ cho bài ADC, mạch vi /tích phân. III. Yêu cầu SV Sinh viên tham gia thực hành phải có đầy đủ dụng cụ phục vụ bài thực hành đó. Sinh viên được chia làm nhiều nhóm, mỗi nhóm từ 34 người. Mỗi nhóm phải viết vào 1 tờ báo cáo kết quả và cuối giờ nộp lại cho GVHD. Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Giáo trình thực hành IC tuyến tính 2 BÀI 1: MẠCH KHUẾCH ĐẠI VI SAI DÙNG BJT I/ Thiết bò sử dụng: - Modul chính - VOM - Dây nối (đồng) II/ Mạch khuếch đại vi sai đơn giản: * Giả sử cả hai tín hiệu ngõ vào Vin1 và Vin2 nối đất(Vin1=Vin2=0V), dòng điện IB và IC đều qua transistor. Giả đònh cả hai transistor đều giống nhau có 6.0=γγγγVV, 60=ββββ. Khi trasnsistor dẫn VBE=0.6V. Do đó VE=0-0.6=-0.6V Dòng điện I3=33RV=3)15(RVE−−=104.14=1.44 mA Ta có I3=IE1+IE2(hai trasistor giống nhau) IE1=IE2=23I=0.72 mA. IC1=IC2=1+ββββββββ. IE1=0.71mA Điện áp ngõ ra: VO1=VO2=VB-IC1.R1=15-7.1=7.9V 0V0VQ110KIc0V10KV o1IcR10VR3Q2Vo2IbVB= +15V10KV in1VV in2IeR2Ib- 15VVIe Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Giáo trình thực hành IC tuyến tính 3 * Giả sử trong hai tín hiệu ngõ vào có: Vin1=0V, Vin2=0.1V. Trong hai trasnsistor sẽ có 1 tắt và 1 dẫn (Sinh viên tự tìm hiểu ). Kết quả T1 tắt, T2 dẫn. Khi T1 tắt sẽ không có hoặc dòng điện ró qua T1. Lúc đó VO1≅VB còn VO2 sẽ giảm vì lúc này IC2=IE3. Thực hành: 1/ Ráp mạch như hình trên. Cho Vin2=0V. Chỉnh biến trở để thay đổi các giá trò của Vin1. Dùng VOM đo VO1 và VO2 và ghi vào bảng kết quả: Vin1(V) -0.15 -0.1 -0.05 -0.03 -0.01 0 0.01 0.03 0.05 0.1 0.15 VO1(V) VO2(V) a.Tai sao phải mắc điện trở nối tiếp với biến trở. Nếu ta mắc Vin1 với biến trở 10K thì điều gì sẽ xảy ra? b. Anh chò hãy vẽ đồ thò VO1=f1(Vin1) và VO2=f2(Vin2). c. Nhận xét đồ thò và giải thích? 100R3+10V- 10VV in2- 15VR2V o110KR1VccV in110KVo2Q210K0VQ10V0VVB= +15V0V10K Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Giáo trình thực hành IC tuyến tính 4 2/ Cho mạch như hình trên nhưng nối Vin1 và Vin2 với nhau và nối trực tiếp vào biến trở. Dùng VOM đo VO1 và VO2 và ghi vào bảng kết quả: Vin1=Vin2(V) -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 VO1(V) VO2(V) a.Tai sao không cần mắc điện trở nối tiếp với biến trở. Nếu ta mắc Vin1 với biến trở 10K thì điều gì sẽ xảy ra? b. Anh chò hãy vẽ đồ thò VO1=f1(Vin1) và VO2=f2(Vin2). c. Nhận xét đồ thò và giải thích? VO1 ,VO2(V) Vin VO1 ,VO2(V) Vin Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Giáo trình thực hành IC tuyến tính 5 III. Mạch khuếch đại vi sai nguồn dòng không đổi: Cũng giống như mạch khuếch đại vi sai đơn giản nhưng mạch khuếch đại vi sai nguồn dòng không đổi có một khối tạo nguồn dòng không đổi. Hình trên cho thấy khối nét đứt tạo ra dòng không đổi Iin. Do dòng điện qua cực B của Q3 nhỏ không đáng kể nên dòng điện I chảy từ nguồn +10V qua R3, R4 xuống nguồn –15 là: I=KK 110)15(10+−−=2.27mA VB3=10-I.R3 =10-2.27.10 =-12.7 VE3=VB3-0.6 =-13.3 IE3=53)15(RVE−−=1.7 Iin=1+ββββββββ. IE3=1.67 Vậy khối nét đứt luôn tạo ra nguồn dòng Iin=1.67mA. Thực hành: +10VQ210KQ1VVR212VB= +15VQ310KR510K1 2R41K12- 15VR112Constant Current SourceR31K12Iin = const Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Giáo trình thực hành IC tuyến tính 6 1. Ráp mạch như hình trên. Đo V02 và ghi vào bảng kết quả: Vin1=Vin2(V) -10 -6 -2 0 2 6 8 10 Vo2(V) a. Nhận xét kết quả đo được với lý thuyết b. Vẽ đồ thò Vo2=f(Vin). 2. Giả sử mạch trên cho Vin2=0V. Chỉnh biến trở để thay đổi Vin1. Đo VO2 và ghi vào bảng kết quả: Vin1(V) -0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08 Vo2(V) a. Nhận xét kết qủa đo được. b. Vẽ đồ thò VO2=f(Vin1) R212- 15VQ1+10V0V1K12R41K1210KR112Q2Vo1R31K12+10V10K- 10VQ4VB= +15VVo20VVR510K1 2 Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Giáo trình thực hành IC tuyến tính 7 BÀI 2: MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐẢO- MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÔNG ĐẢO I/ Thiết bò sử dụng: - Modul chính - VOM - Dây nối (đồng) II/ Sơ lược về IC 741: 1/ Sơ đồ IC 741: Q1Q6 Q141kQ10D4Q710k- 15VD34Q3D1Q15D21kR1R939k63 2Q13Q17Q2Q5External+ 15VQ9R5C1R104k5Non-inverting inputR330pf3k 50k7Q11Output1 5- 15VR4R750Invert input50kQ12Q1680Q4R117k5Q8R6Input offset voltage null circuitR2R825 IC 741 có 8 chân. Trong có ta quan tâm các chân: • Chân 2: ngõ vào đảo • Chân 3: ngõ vào không đảo Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Giáo trình thực hành IC tuyến tính 8 • Chân 6: ngõ ra • Chân 4: chân cấp nguồn âm –Vcc • Chân 7: chân cấp nguồn dương +Vcc. 2/Tính chất của IC 741: • V+=V- • I+=I-=0 III/ Mạch khuếch đại đảo Ta có Av=inoutVV=-inoRR. Mạch khuếch đảo vì hệ số khuếch đại Av<0. * Thực hành: 1. Ráp mạch như hình trên. Cho Ri=10K. R1=10K/100K. Ngõ ra Vin mắc vào một biến trở để thay đổi điện áp. Chỉnh biến trở đo Vout và ghi vào bảng kết quả: Vin(V) -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 Vo(V) Ro=10K Vo(V) Ro=100K a. Từ bảng kết quả vẽ đồ thò Vo=f(Vin) trong các trường hợp R1=10K và Ro=100K. b. Nhận xét đồ thò và giải thích c. Tại sao với Vin cố đònh, Av tăng thì Vo tăng đến 1 giá trò xác đònh. .Vout+V_-V=0VinR in+-+in- inOutRo Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Giáo trình thực hành IC tuyến tính 9 III/ Mạch khuếch đại không đảo Ta có: V+=V-=Vin RoRVoRVininin+= Vo=ininRRoR +Vin Hệ số khuếch đại Av=ininRRoR +>0 gọi là mạch khuếch đại không đảo. Thực hành: 1. Ráp mạch như hình trên. Cho Rin=R1=R2=10K, điện áp Vin=6V. Biến trở Ro. Chỉnh biến trở để thay đổi Ro đo Vout và ghi vào bảng giá trò: Ro(kΩ) 0 3 5 8 10 15 20 Vo(V) Av V out- 10V121 2+-+in2- inOutR21 2inRo1 2R in10kV in+10VR11 210kVout.Rin+-+in2- in+V_-V=0RoVinOut Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Giáo trình thực hành IC tuyến tính 10 a. Từ bảng kết quả vẽ đồ thò Vo=f(Ro). b. Tính Vo theo công thức lý thuyết. Từ đó so sánh với kết quả đo được. Nhận xét. 2. Ráp mạch như trên nhưng biến trở là R1. Vin=-5V, R2=Rin=Ro. Đo Vo và ghi vào bảng kết quả: R1(kΩ) 0 3 5 8 10 15 20 Vo(V) Av a. Từ bảng kết quả vẽ đồ thò Vo=f(R1). b. Nhận xét đồ thò. 3. Thiết kế mạch khuếch đại Vo=5Vin. [...]... Phương trình điện áp VO1 là: VO1=-VC= Vmax t -6.5, VO1 tăng tuyến tính theo thời gian t khi t=t2, VO1= R in C 6.5V, lúc này ở mạch Schmitt Triger ta có V+=V- mạch đảo trạng thái và VOC=VOmax = 13V Quá trình cứ thế tiếp diễn xảy ra ta được dạng sóng ngõ ra của mạch Schmitt Trigger có dạng xung vuông và dạng sóng ngõ ra của mạch tích phân có dạng sóng tam giác Thực hành: Giáo trình thực hành IC tuyến tính. .. kỳ của sóng xung vuông T=2t1= 2.Ro.C.ln 1 +   2R 1   R2   Thực hành: Giáo trình thực hành IC tuyến tính 27 Trường i H c Công Nghi p Tp.HCM Ro 10K - in +in P 100K - Vo + C R2 10K 1uF R1 10K 1 Dùng dao động ký đo điện áp ngõ ra khi cho biến trở P thay đổi 10 giá trò Tính tần số của xung vuông trên dao động ký và so sánh kết quả tính trên lý thuyết 2 Để tạo ra dạng sóng xung vuông nhưng thời gian... R3 Giáo trình thực hành IC tuyến tính 13 Trường i H c Công Nghi p Tp.HCM Vout=Vin1 R3 Ro + R in 2 Ro − Vin2 R o1 + R 3 R in 2 R in 2 2/ Rin3 in3 R0 10k 10k Iin3 Rin2 10k in2 in1 Vin3 Iin2 - in Out Rin1 10k +in + V in2 Vin1 Vout V+in R3 10k 3 2 Vout= Vin1-(Vin2+Vin3) 3/ in3 in 2 in1 in4 Rin3 R0 10k 10k Rin2 10k - in Out Rin1 10k +in + Rin4 10k R3 Vout 10k Vout=Vin1+Vin4-(Vin2+Vin3) Thực hành: Giáo trình. .. VO=VOmax ≈ 13V Quá trình cứ thế tiếp diễn ta được dạng sóng ngõ ra là sóng xung vuông Gọi Vinon là điện áp ngõ vào làm cho điện áo ngõ ra VO chuyển trạng thái từ VOmax→+VOmax Giáo trình thực hành IC tuyến tính 21 Trường i H c Công Nghi p Tp.HCM Vinoff là điện áp ngõ vào làm cho điện áo ngõ ra VO chuyển trạng thái từ VOmax→ -VOmax Trong hình trên thì Vinon=-0.13V và Vinoff=+0.13V Thực hành: - in - Rin... Vinoff(V) ∆V(V) a Tính Vinon, Vinoff theo lý thuyết b Nhận xét kết quả đo được 2 Làm tương tự như bài 1 với hình sau: - in +10V +10V Out +in In - Rin 100k R1 10k + Ro 100k V0 1k Vin R1 1k - 10V Giáo trình thực hành IC tuyến tính 22 Trường i H c Công Nghi p Tp.HCM BÀI 6: NGUỒN ÁP CHÍNH XÁC VÀ CHỈNH LƯU CHÍNH XÁC I Thiết bò sử dụng: - Modul chính - VOM - Dây nối (đồng) II Nguồn áp chính xác: Thực hành: 10k 1... kỳ Thực hành: Cho mạch điện như sau: 10k Rin 10k - in 2 +in + +10V 10k Link 10k - in - 10V Vin Rin 10k 2 Vo2 +in Vo1 + 10k 2 Ráp mạch như hình trên Không có kết nối giữa VO1 và VO2 Thay đổi Vin đo Giáo trình thực hành IC tuyến tính 24 Trường i H c Công Nghi p Tp.HCM VO1 và VO2 và ghi vào bảng giá trò: Vin(V) -10 -8 -6 -4 -2 0 1 3 5 7 9 VO1(V) VO2(V) a Vẽ đồ thò VO1=f1(Vin), VO2=f2(Vin) b Tính. .. + 4 +in + Vout  Ro R R Vín1 + o Vin 2  2  R R in 2  R in1  1 Vo=   Giáo trình thực hành IC tuyến tính 11 Trường i H c Công Nghi p Tp.HCM Một dạng khác nữa của mạch cộng chỉ dùng một Op-amp: R0 10k Rin 10k Iin - in Rin1 10k Vin1 Out +in + Vin2 Vout Rin2 10k Phần tính toán Vo theo Vin1 và Vin2 dành cho độc giả * Thực hành: +10V Rin1 10k R0 10k 10k +10V Rin2 10k 10k - in -10V - in - - 2 V in... khuếch đại vi sai là khuếch đại sự sai lệch giữa 2 tín hiệu điện áp ngõ vào Mạch khuếch đại trên thực chất là mạch trừ: VO= Vin 2 Ro Rin + Ro Ro − Vin1 Ro + Rin Rin Rin = (Vin 2 − Vin1 ) Ro Rin Thực hành: +10V R0 100k Rin1 10k Rin2 10k -10V Vin1 Vin2 - in 2 +in R0 Out + Vout 100k Giáo trình thực hành IC tuyến tính 16 Trường i H c Công Nghi p Tp.HCM 1 Ráp mạch như hình trên Cho Vin=Vin1=Vin2 thay đổi... Vo=0V Thực hành: Giáo trình thực hành IC tuyến tính 31 Trường i H c Công Nghi p Tp.HCM 1 2 Ro 2 x - in 0V 2 Vin>0 +in Vo + Vin = 10V bằng V0 = −10V 1/ Ráp mạch như hình Thiết lập trạng thái ban đầu sao cho  cách chỉnh biến trở Ro(xác đònh giá trò k) Sau đó thay đổi Vin để đo Vo và ghi vào bảng kết quả Vin(V) Vo(V) -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 a Vẽ đồ thò Vo=f(Vin) b Nhận xét kết quả đo được với tính. .. Vo= Vin =k Vin Rin Ro= Nếu Vin . Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Giáo trình thực hành IC tuyến tính 1 THIẾT BỊ CHÍNH CHO CÁC BÀI THỰC HÀNH I. Thiết bò chính bao gồm các chức. in10k10kVout10kR0in310k Vout=Vin1+Vin4-(Vin2+Vin3) Thực hành: Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Giáo trình thực hành IC tuyến tính 15 1/ Thiết kế mạch trừ Vout=Vin1-2Vin2