a) Sơ đồ mạch thí nghiệm và các giả thuyết cần kiểm chứng:
Mạch gồm 2 phần:
Phần mạch Trigger Schmitt như câu 1: Tạo sóng vng ở ngõ ra đặt là Vo1 và nó cũng là ngõ vào của mạch tích phân phía sau, ngõ vào là Vo2, cũng là ngõ ra của mạch tích phân.
Phần mạch phía sau là mạch tích phân có ngõ vào là Vo1, ngõ ra là Vo2: xung tam giác.
Lý thuyết:
Dựa vào sơ đồ mạch, ta có:
• Mạch Trigger Schmitt: V-=0
V + = Rf*Vo2/(Rf+Rf) + Ri*Vo1/(Ri+Rf) Tính UTP và LTP:
Xét dấu f(V+ - V-): ngõ vào Vo2
Tương tự phần phân tích mạch Trigger Schmitt: |UTP| = |LTP| = |Vo2| = |(-Ri/Rf)*Vsat|
+ UTP: Vi = Vo2 V+-V-
OPAMP bão hòa Ngõ ra Vo1
UTP = (-Ri/Rf)*Vsat- + LTP:
Vi = Vo2 V+-V-
OPAMP bão hòa Ngõ ra Vo1
LTP=(-Ri/Rf)*Vsat+
UTP – LTP = (-Ri/Rf)*(Vsat- -Vsat+) = (Ri/Rf)*(Vsat+ -Vsat-)
Tính tốn tần số của mạch: Khảo sát: f =
= (-Rf*Vsat-*Vsat+) / (Ri*R*C*(Vsat+ - Vsat-)^2) Dựa vào kết quả đo mạch Trigger Schmitt ở trên, ta có: Vsat ≈ 10.47
Chọn Rf = 22kΩ, R = 10kΩ, C = 0.22
• UTP = 5.71V, LTP = -5.71V, f = 208.33Hz ≈ 209Hz
b) Sơ đồ mạch thí nghiệm trên LTspice, các cài đặt, và kết quả(đồ thị, số liệu đo đạc).
.tran 12m +1 2 + 1 2 -1 2 R 1 VCC VEE 12V -12V R 3
12V10V 10V 8V 6V 4V 2V 0V -2V -4V -6V -8V V(out2) V(out1) 4.5878301ms,10.429809V 7.1779564ms,5.9328095V 3.3340987ms,-48.526049µV 9.7129736ms,-5.9039809V 4.6166667ms,-5.9735299V 4.6291619ms,-10.477513V -10V -12V 0ms 1ms
Kết quả đo được:
Vsat ≈ 10.47 , UTP ≈ 5.93 , LTP ≈
c) Nhận xét: Lấy giá trị Vsat ở trên = 10.47V Các thơng số
Rf=22kΩ, R=10kΩ, C=0.22
• Các giá trị ở trên có sai số phép đo là vì điện áp ngưỡng Vsat lấy giá trị xấp xỉ, mạch OP-AMP không lý tưởng. Các giá trị phép đo có sai số trong quá trình tính tốn và q trình đo quan sát và đặt tiêu chuẩn đo giá trị chưa thật sự chuẩn xác.
• Để tránh sai số phép đo khơng đáng có ta nên có thêm 1 mạch bù điện áp ngõ vào để nâng điện áp ngưỡng của mạch lên.
BI. Kết luận:
Qua bài thí nghiệm ta hiểu rõ nguyên lý hoạt động, chức năng, sơ đồ tương đương và các thông số quan trọng khi phân tích các mạch ứng dụng dùng Op-amp.
+ Mạch khuếch đại đảo
+ Mạch khuếch đại không đảo
+ Mạch khuếch đại cộng điện áp
+ Mạch khuếch đại trừ điện áp
+ Mạch so sánh
+ Mạch Trigger Schmitt
+ Mạch tạo sóng
Việc lựa chọn điện trở hồi tiếp sao cho phù hợp và điện áp ngõ vào để mạch không bị xén dựa vào các thông số mạch trên. Các mạch so sánh và tạo sóng phải lựa chọn linh kiện và tính tốn sao cho ngưỡng điện áp của nó phải lớn hơn ngưỡng điện áp của mạch để ngõ ra là dạng xung vuông hoặc xung tam giác nguyên vẹn không bị xén. Các OPAMP thực tế là những OPAMP không lý tưởng nên khi tính tốn phải chấp nhận và dự đốn khoảng sai số hoặc phải có 1 mạch bù điện áp ngõ vào để ngưỡng Vsat đúng giá trị.