CÁC CƠNG THỨC CƠ BẢN:

1 R A (khi R R ; R R ) R   

Độ lợi áp do hiện tượng Common Mode : (2) CM out(CM)

in(CM) V A  V Hệ số CMR tính theo decidel : (3) CM d dB A CMR 20.logA     4.3.2.4. TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM :

1) Thực hiện trên Breadboard mạch điện theo hình H4.3. Chỉnh máy đo hiện sĩng theo các thơng số sau:

 Thơng lộ (Channel) 1 : 2 V/division, AC coupling.

 Thơng lộ (Channel) 2 : 0.02 V/division, AC coupling.

 Thời hằng (Time Base): 5ms/division.

2) Cấp nguồn vào mạch. Điều chỉnh áp ngõ vào , “common mode input voltage”, cĩ giá trị là Vin(CM) = 10 V (đỉnh đến đỉnh - peak to peak), dạng sin tần số 50 Hz.

46

3) Dùng VOM hay DMM đo áp hiệu dụng của áp CM tại ngõ vào và ngõ ra. Ghi nhận số liệu vào bảng 4.2. Từ các giá trị đo được xác định độ lợi áp ACM . Ghi nhận số liệu tính được vào bảng 4.2.

4) Mạch Op Amp hiện cĩ là khuếch đại vi sai và độ lợi áp Ad của mạch khuếch đại vi sai

được xác định dựa vào trị số của các điện trở trong mạch. Đầu tiên xác định giá trị Ad theo các điện trở hiện cĩ trong mạch. Suy ra giá trị CMRdB , ghi nhận tất cả các giá trị tính được vào bảng số 4.2.

Thơng số của Op Amp ghi nhận từ thí nghiệm (theo đa số các nhà sản xuất) cĩ giá trị thấp nhất khoảng CMRdB = 70 dB ; mặc dù giá trị tiêu chuẩn là CMRdB = 90 dB.

5) Trong một số trường hợp, giá trịCMR cĩ thểđược cải thiện bằng các tinh chỉnh một hay nhiều điện trở trong mạch hình H4.3. Ngừng cấp nguồn cung cấp và ngừng cấp tín hiệu ngõ vào từ máy phát sĩng. Thay thếđiện trởR4 bằng một bộđiện trở gồm: biến trở100 k nối tiếp với điện trở10 k.

6) Cung cấp lại nguồn áp và tín hiệu từ máy phát sĩng. Dùng máy hiện sĩng khảo sát

dạng áp trên ngõ ra Opamp (chân 6). Hiệu chỉnh biến trở100 k để nhận được biên độ của áp

ra nhỏ nhất.

7) Lập lại các phép tính tốn trong bước 3 và 4. Ghi nhận tất cả các số liệu tính được vào bảng 4.2. Khảo sát sự cải thiện tính năng CMR .

BẢNG 4.2

THƠNGSỐ TRƯỜNG HỢP 1 TRƯỜNG HỢP 2

Khơng dùng biến trở Hiệu chỉnh dùng biến trở Vin(CM) [V] Vout(CM) [V] Độ lơi ACM Độ lơi Ad CMR [dB]

4.3.3.KHẢO SÁT CÁC MẠCH KHUẾCH ĐẠI NGÕ VÀO ĐẢO VÀ NGÕ VÀO KHƠNG ĐẢO: 4.3.3.1. MỤC TIÊU CỦA THÍ NGHIỆM:

Mục tiêu của thí nghiệm là khảo sát hoạt động của các mạch khuếch đại ngõ vào đảo và ngõ vào khơng đảo cĩ hồi tiếp dùng Op Amp LM741. Các mạch hoạt động theo chếđộ vịng kín.

Mạch khuếch đại ngõ vào đảo vịng kín cĩ thể cho độ lợi áp nhỏ hơn, bằng hay lớn hơn 1 và dạng áp ngõ ra đảo so với dạng áp ngõ vào.

Ngược lại mạch khuếch đại ngõ vào khơng đảo vịng kín cho độ lợi lớn hơn 1 và dạng áp ngỏ vào và áp ngõ ra cùng pha với nhau.

4.3.3.2. CÁC LINH KIỆN CHÍNH:

Hai Bộ nguồn DC cĩ ổn áp điều chỉnh điện áp từ0Vđến 15VDC. Các điện trở½ W : 1 k ; 4,7 k ; 10 k ; 22 k ; 47k ; 100 k .

IC Op Amp LM741.

Máy đo VOM hay DMM.

Máy phát sĩng. Máy hiện sĩng hai tia.

4.3.3.3. CÁC CƠNG THỨC CƠ BẢN :

Độ lợi của mạch khuếch đại ngõ vào đảo vịng kín : (1) V f

i

R

A  R

Độ lợi của mạch khuếch đại ngõ vào khơng đảo vịng kín : (2) V f

i R A 1 R           4.3.3.4. TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM :

1. Nối mạch trên Breadboard theo sơ đồ mạch trong hình H4.4A, chỉnh máy đo hiện sĩng theo các thơng sốsau đây:

 Thơng lộ 1 và 2 : 0,5 V / division , AC coupling.

 Thời hằng : 1ms/ division.

2. Cấp nguồn vào mạch và chỉnh máy phát sĩng cho tín hiệu vào dạng sin, biên độđỉnh

đến đỉnh là 1V, tần số 500 Hz. Chỉnh để hiển thị đồng thời trên màn hình máy hiện sĩng tín hiệu

áp ngõ vào và áp ngõ ra. Khảo sát sự khác biệt giữa các dạng sĩng.

48

3. Đo áp ngõ ra đỉnh đến đỉnh, xác định độ lợi áp và so sánh giá trị nhận được với giá trị mong muốn xác định theo phép tính lý thuyết . Ghi nhận giá trị tính tốn vào bảng số 4.3.

4. Duy trì tín hiệu vào 1 V đỉnh đến đỉnh , thay đổi giá trịđiện trởRf thực hiện lại bước 3 và ghi nhận kết quả vào bảng 4.3. Chú ý mỗi lần thay đổi điện trở hồi tiếp cần ngừng cấp nguồn cung cấp vào mạch và ngừng cấp tín hiệu áp từ máy phát sĩng.

BẢNG 4.3 MẠCH KHUẾCH ĐẠI NGÕ VÀO ĐẢO Rf Áp Voutđo từ thí nghiệm Đo lợi Áp tìm được từ thí nghiệm Độ lợi mong nuốn Sai số % 10 k 22 k 47 k 100 k 4,7 k 1 k

5. Nối mạch trên Breadboard theo sơ đồ mạch trong hình H4.4B, chỉnh máy đo hiện sĩng theo các thơng số sau đây:

 Thơng lộ 1 và 2 : 0,5 V / division , AC coupling.

 Thời hằng : 1ms/ division.

6. Cấp nguồn vào mạch và chỉnh máy phát sĩng cho tín hiệu vào dạng sin, biên độđỉnh

đến đỉnh là 1V, tần số 400 Hz. Chỉnh để hiển thị đồng thời trên màn hình máy hiện sĩng tín hiệu

áp ngõ vào và áp ngõ ra. Khảo sát sự khác biệt giữa các dạng sĩng.

7. Đo áp ngõ ra đỉnh đến đỉnh, xác định độ lợi áp và so sánh giá trị nhận được với giá trị mong muốn xác định theo phép tính lý thuyết . Ghi nhận giá trị tính tốn vào bảng số4.4.

8. Duy trì tín hiệu vào 1 V đỉnh đến đỉnh , thay đổi giá trịđiện trởRf thực hiện lại bước 6 và ghi nhận kết quả vào bảng 4.4. Chú ý mỗi lần thay đổi điện trở hồi tiếp cần ngừng cấp nguồn cung cấp vào mạch và ngừng cấp tín hiệu áp từ máy phát sĩng.

BẢNG 4.4

MẠCH KHUẾCH ĐẠI NGÕ VÀO KHƠNG ĐẢO Rf Áp Voutđo từ thí nghiệm Đo lợi Áp tìm được từ thí nghiệm Độ lợi mong nuốn Sai số % 10 k 22 k 47 k 100 k 4,7 k 1 k

4.3.4.KHẢO SÁT CÁC MẠCH SO SÁNH: 4.3.4.1. MỤC TIÊU CỦA THÍ NGHIỆM:

Mục tiêu của thí nghiệm là chứng minh hoạt động của các mạch so sánh ngõ vào đảo và ngõ vào khơng đảo dùng Op Amp LM741.

Mạch so sánh xác định thời điểm áp ngõ vào lớn hơn mức áp tham chiếu (hay mức áp chuẩn) định trước.

Vì mạch so sánh hoạt động theo trạng thái vịng hở, áp ngõ ra sẽ đạt các mứ cáp bảo hịa dương hay bảo hịa âm.

4.3.4.2. CÁC LINH KIỆN CHÍNH:

Hai Bộ nguồn DC cĩ ổn áp điều chỉnh điện áp từ0Vđến 15VDC. Các điện trở½ W : 1 k ; 4,7 k ; 10 k ; 47k ; 100 k .

Trim pot 100 k .

IC Op Amp LM741.

Diode 1N914 (hay 1N 4007) và LED.

Transistor 2N3904 (hay 2SC828 hoặc 2SC945).

Máy đo VOM hay DMM.

Máy phát sĩng. Máy hiện sĩng hai tia.

4.3.4.3. CÁC CƠNG THỨC CƠ BẢN :

Ngõ ra của bộ so sánh khơng đảo :

(1) Vout VSAT khi Vin VREF

(2) Vout  VSAT khi Vin VREF

Ngõ ra của bộ so sánh đảo :

(3) Vout VSAT khi Vin VREF

(4) Vout  VSAT khi Vin VREF

4.3.4.4. TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM :

1) Nối mạch trên Breadboard theo sơ đồ mạch trong hình H4.5A, chỉnh máy đo hiện sĩng theo các thơng số sau đây:

 Thơng lộ 1 : 1 V / division , AC coupling.

 Thơng lộ 2 : 10 V / division , AC coupling

 Thời hằng : 1ms/ division.

2) Cấp nguốn vào mạch và chỉnh máy phát sĩng cấp áp ngõ vào cĩ dạng sin, 3V đỉnh đến

đỉnh, tần số 300 Hz. Khào sát dạng tín hiệu áp ngõ vào và ngõ ra. Nhận xét.

3) Ngừng cấp nguồn và tín hiệu áp vào mạch, chuyển mạch trên Breadboard sang sơ đồ mạch hình H4.5B.

4) Cấp nguốn và tín hiệu áp từ máy phát sĩng vào mạch. Khào sát lại dạng tín hiệu áp ngõ vào và ngõ ra. Nhận xét.

5) Ngừng cấp nguồn và tín hiệu áp vào mạch, chuyển mạch trên Breadboard sang sơ đồ mạch hình H4.5C. Cần chú ý: phải mắc đúng mạch của diode 1N914,transistor npn và LED.

50

6) Cấp nguồn vào mạch. Tùy thuộc vào trạng thái chỉnh của biến trở, LED cĩ thể sáng hay tắt. Nếu sau khi cấp nguồn vào mạch, LED sáng; điều chỉnh biến trởđểđèn LED tắt.

7) Dùng máy hiện sĩng đo mức áp đặt tại ngõ vào đảo (chân 2) của Op Amp, đây chính là áp tham chiêu (hay áp chuẩn) của bộ so sánh. Ghi nhận giá trị này vào bảng 4.5.

8) Bây giờ dùng máy hiện sĩng đo áp tại ngõ vào khơng đảo (chân 3). Trong lúc đĩ quan sát LED, thay đổi biến trở cho đến khi đèn LED vừa phát sĩng. Đo áp tại chân 3, Vin(ON) ; ghi nhận giá trị này vào bảng 4.5. So sánh giá trị này với giá trị ghi nhận trong bước 7.

9) Ngừng cấp nguồn vào mạch, thay thếđiện trởR1 trong cầu phân áp bằng điện trở cĩ giá trị khác, thực hiện lại các bước thí nghiệm từ 6 đến 8. Ghi nhận các giá trị vào bảng 4.5.

BẢNG 4.5

R1

SO SÁNH KHƠNG ĐẢO SO SÁNH ĐẢO

VREF [V] Vin(ON) [V] VREF [V] Vin(ON) [V]

1 k

12k

47 k

4.3.5.KHẢO SÁT MẠCH CHỈNH LƯU CHÍNH XÁC: 4.3.5.1. MỤC TIÊU CỦA THÍ NGHIỆM:

Mục tiêu của thí nghiệm là kiểm chứng tính chất chỉnh lưu chính xác tín hiệu áp biên độ

nhỏ của các mạch Op Amp .

Chúng ta khảo sát hai trường hợp: chỉnh lưu bán kỳ chính xác bảo hịa và chỉnh lưu chính xác khơng bảo hịa 4.3.5.2. CÁC LINH KIỆN CHÍNH: Hai Bộ nguồn DC cĩ ổn áp điều chỉnh điện áp từ0Vđến 15VDC. Các điện trở½ W : 820  ; 1 k ; 2,2 k ; 3,9 k . IC Op Amp LM741 và LF353. Diode 1N914 (hay 1N 4007).

Máy đo VOM hay DMM.

Máy phát sĩng.

Máy đo hiện sĩng hai tia.

52

4.3.5.3. TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM :

1. Kết nối trên Breadboard mạch điện trình bày trong hình H4.6.

2. Cấp nguồn cho mạch, đồng thời chỉnh máy phát sĩng dạng sin, áp 2V đỉnh đến đỉnh ,

tần số 100 Hz . Khào sát dạng áp chỉnh lưu nhận được trên ngõ ra và ghi nhận biên độ của áp đã

được chỉnh lưu.

3. Ngừng cấp nguồn và tín hiệu áp từ máy phát sĩng, hốn vị cực tính của diode trên sơđồ.

4. Cấp nguồn và tín hiệu từ máy phát sĩng vào mạch. Thực hiện lại các thao tác đã thực hiện trong bước 2.

5. Bây giờ gia tăng tần số của tín hiệu vào cho đến khi dạng áp ngõ ra sái dạng. Ghi nhận giá trị tần số áp ngõ vào tại lúc xãy ra sự biến dạng.

6. Bây giờ lắp mạch thí nghiệm theo hình H4.7. khảo sát thêm sơ đồ lắp ráp cụ thể trình bày trong hình H4.8 .

7. Cấp nguồn vào mạch và lập lại quá trình thí nghiệm theo bước 2.

8. Ngừng cấp nguồn và tín hiệu áp từ máy phát sĩng, hốn vị cực tính của các diode trên sơđồ.

9. Cấp nguồn và tín hiệu từ máy phát sĩng vào mạch. Thực hiện lại các thao tác đã thực hiện trong bước 2.

10. Bây giờ gia tăng tần số của tín hiệu vào cho đến khi dạng áp ngõ ra sái dạng. Ghi nhận giá trị tần số áp ngõ vào tại lúc xãy ra sự biến dạng.

HÌNH H4.8

4.4.YÊUCẦUBÁOCÁOKẾTQUẢTHÍNGHIỆM:

1. Trình bày lại từng bảng số liệu ghi nhận từ mỗi thí nghiệm. Nhận xét và giải thích các kết quả nhận được.

2. Áp dụng các phương pháp tính chính xác theo lý thuyết để xác định giá trị sai lệch cho các thơng số theo thí nghiệm và các phèp tính gần đúng áp dụng trong thí nghiệm . So sánh

kết quả và rút ra nhận xét.

3. Áp dụng phần mềm NI multisim kiểm chứng lại các kết quảđo từ thí nghiệm. Ghi nhận kết quả và trình bày trong báo cáo thực tập.

CHÚ Ý:

Mỗi sinh viên thực hiện riêng một bản báo cáo kết quả thí ngghiệm.

Bài báo cáo kết quả thí nghiệm được thực hiện tại nhà và được nộp lại cho Giáo Viên Hướng Dẫn Thí Nghiệm vào đầu giờ của buổi học kế tiếp, trước khi bắt đầu làm bài thí nghiệm kế tiếp.

Trong trường hợp bài báo cáo cĩ chạy thử kết quả trên máy tính, cần nộp luơn file bài làm kèm theo bản báo cáo thí nghiệm.

BÀI 5

MẠCH TẠO SÓNG DÙNG UJT VÀ OPAMP

5.1.MỤCTIÊUCHÍNH:

Giới thiệu và Hướng Dẫn Sinh Viên:

Thực hiện các mạch tạo sóng hay xung dùng UJT và Opamp theo tài liệu hướng dẫn. Khảo sát các mạch dao đợng, thơng sớ ảnh hưởng tần sớ dao đợng.

Khảo sát các mạch vi tích phân dùng Op amp.

Áp dụng phần mềm Spice hay NI simulation kiểm chứng lại các kết quả đo được trong thực tế bằng các thực nghiệm.

5.2.THIẾTBỊ VÀ DỤNGCỤ:

Máy tính PC đã cài đặt trước phần mềm NI Multisim V11

Máy đo VOM dạng sớ (DMM)

Máy đo hiện sóng (Oscilloscope).

Mợt Variac ngõ vào 220 V – 50 Hz ; ngõ ra chỉnh vơ cấp từ 0 V đến 220V AC.

Mợt sớ linh kiện rời dùng lắp mạch thử nghiệm trên Breadboard.

5.3.NỢIDUNGTHÍ NGHIỆM:(THỜI LƯỢNG 6 TIẾT)

5.3.1.KHẢO SÁT MẠCH DAO ĐỢNG TÍCH THOÁT DÙNG UJT:

5.3.1.1. MỤC TIÊU CỦA THÍ NGHIỆM:

Mục tiêu của thí nghiệm là trình bày phương thức thử nghiệm UJT dùng Ohm Kế và khảo sát nguuyên tắc hoạt đợng của mạch dao đợng tích thóat (relaxation oscilator).

UJT là linh kiện bán dẫn hoạt đợng theo chế đợ đóng ngắt với cơng dụng đầu tiên là tạo thành các mạch dao đợng . Mặc dù mang tên là transistor và có ký hiệu gần giớng như JFET kinh n nhưng linh kiện khơng có khả năng tạo thành mạch khuếch đại.

5.3.1.2. CÁC LINH KIỆN CHÍNH:

Bợ nguờn DC có ởn áp điều chỉnh điện áp từ 0V đến 15VDC.

Các điện trở ½ W : 1 k ; 47 k ; 68 k .

Tụ ceramic 0,01 µF.

UJT mã sớ 2N2646 (hoặc 2N489 ; 2N490 ; 2N491 hay tương đương).

Máy đo VOM hay DMM. Máy đo hiệnsóng hai tia.

56

5.3.1.3. CÁC CƠNG THỨC CƠ BẢN:

Tần sớ dao đợng của áp ngõ ra (tính gần đúng): (1) fO 1 1 RC.ln 1      −   

Trong đó là hệ sớ kích dẫn (instrinsic ratio) của UJT.

Áp điểm đỉnh (xác định trên đặc tuyến cực phát của UJT. (2) VP = .VBB +Vpn

Với : VBBáp chênh lệch giữa hai cực nền UJT.

Vpn áp phân cực thuận của mới nới nền phát của UJT.

Áp DC giữa cực nền B2 đến mass (Gnd): (3) BB CC B2 BB 1 2 r .V V r R R = + +

Áp DC giữa cực nền B1 đến mass (Gnd): (4) 1 CC B1 BB 1 2 R .V V r R R = + +

5.3.1.4. TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM:

1. Tương tự như diode và transistor, dùng Ohm Kế để

xác định tính chất tớt, xấu của UJT . Khơng dùng

DMMđể áp dụng cho phép thử này.

2. Dùng UJT có mã sớ 2N2646 có sơ đờ các chân ra theo hình H5.2. Nới que dương của Ohm kế lên

cực nền B1 và que âm của Ohm kế lên cực nền

B2 . Đọc giá trị điện trở liên cực nền B1, B2 và ghi vào bàng 5.1.

Chú ý đầu que dương là đầu nới đến cực

dương của nguờn pin bên trong Ohm kế và đầu que âm là đầu nới đến cực âm của nguờn pin.

3. Đảo ngược vị trí của các que đo; que dương của

Ohm kế lên cực nền B2 và que âm của Ohm kế

lên cực nền B1 . Đọc giá trị điện trở liên cực nền

B1, B2 và ghi vào bảng 5.1. Giá trị đọc được trong hai lần đo phải tương tự như nhau. Đây chính là điện trở liên cực nền rBB. Giá trị này thường nằm trong phạm vi từ 4 k đến 10 k.

4. Bây giờ đặt đầu que đo dương lên cực phát E và đầu que đo âm lên cực nền B1. Đọc giá trị điện trở và ghi vào bảng 5.1.

5. Bây giờ đảo các đầu que đo, đầu que đo âm lên cực phát E và đầu que đo dương lên cực nền B1. Đọc lại giá trị điện trở và ghi vào bảng 5.1.

6. Thực hiện lại phương pháp đo nêu trong bước 4; đặt đầu que đo dương lên cực phát E và đầu que đo âm lên cực nền B2. Đọc giá trị điện trở và ghi vào bảng 5.1.

7. Bây giờ đảo các đầu que đo; đầu que đo âm lên cực phát E và đầu que đo dương lên cực