Hướng dẫn thí nghiệm điện tử 2 Trường ĐH Công nghệ Sài Gòn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ SÀI GÒN

Hướng dẫn

THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ 2

STU 10 – 2015
TÀ I LIỆU LƯU HÀ NH NỘI BỘ


MỤC LỤC
Bài 1: MẠCH KHUẾCH ĐẠI DÙ NG BJT……………………………………1
Bài 2: GHÉP TẦNG KHUẾCH ĐẠI………………………………………....13
Bài 3: VI MẠCH OP-AMP……………………………………………………20
Bài 4: ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ……………………………………………..32
Bài 5: ĐIỀU KHIỂN PHA…………………………………………………….45
Bài 6: CHỈ NH LƯU CHÍ NH XÁC……………………………………………63
Bài 7: MẠCH LỌC TÍ CH CỰC………………………………………………78
Bài 8: VI MẠCH 555…………………………………………………………..90

STU 10 – 2015
TÀ I LIỆU LƯU HÀ NH NỘI BỘ


Bài 01
Bà
03
PHẦN 1 : NHỮNG KIẾN THỨC LIÊN QUAN ĐẾN THÍ NGHIỆM
1. MỤC ĐÍCH CỦA THÍ NGHIỆM
Mục đích của thí nghiệm này giúp SV hiểu và vận dụng được các kiến

thức sau :


Các dạng mạch khuếch đại tín hiệu bé dùng Transistor (mạch ghép
C-E; C-C và C-B).



Vai trò của phân cực DC và cân chỉnh phân cực DC.



Khảo sát độ lợi áp của các dạng mạch KĐ ghép C-E; C-C và C-B.



Khảo sát hiện tượng méo phi tuyến trong mạch KĐ.

2. NHỮNG KIẾN THỨC LIÊN QUAN
2.1 Chế độ khuếch đại của Transiostor và vai trò của phân cực DC

Trong phần lý thuyết liên quan ở bài 1, ta đã giới thiệu một số vấn đề
cơ bản đối với Transistor. Trong bài thí nghiệm này, lý thuyết liên quan
chủ yếu là chế độ khuếch đại của Transistor và vấn đề méo phi tuyến.

Như đã biết trong bài 1, chế độ khuếch đại của Transistor là chế độ
làm việc mà dòng điện trên cực C (dòng IC) khác 0 nhưng chưa đạt mức
tối đa. Khi đó nếu có sự biến thiên của dòng cực B (dòng IB) thì IC sẽ biến
thiên với cùng quy luật vì ta có IC = .IB. Do đó ta nói Transistor làm việc ở
chế độ khuếch đại.

Để xem xét vấn đề một cách tổng quát hơn, ta xét mạch điện sau với
các điện trở RC, RE được mắc nối tiếp với Transistor.
+Vcc
Rc

…

B
IB

IC

C

+
VRC=IC.RC
+
VCE
-

E

RE

Ta có phương trình :

IE

0

+
VRE=IE.RE
-

Vcc  I C .RC  VCE  I E .RE
 VCE  Vcc  I C .RC  I E .RE

(*)

Giaû sử Transistor đang làm việc ở chế độ
khuếch đại, ta có mối quan hệ:
IC = .IB và IE = IC + IB = (+1).IB



IC
   1

.I C

hay I E  
IE   1
  

1


Bài 1

Mạch kh́ ch đại dùng BJT

Từ đó phương trình (*) có thể viết lại thành :
   1


1
.I C .R E  Vcc  I C . RC  R E  R E  (**)
VCE  Vcc  I C .RC  

  



Quan hệ này cho thấy VCE giảm khi dòng IC tăng và ngược lại.
Phương trình (**) có thể viết lại dưới dạng :
IC  

1

1
R C   1  .R E



.VCE 

Vcc

1

R C   1  .R E



Đây là phương trình đường tải DC mô tả mối quan hệ giữa dòng điện
IC theo điện áp VCE. Đường tải này cắt trục VCE tại Vcc và cắt trục IC tại
Vcc

1
R C   1  .R E


Điểm bão hoà
thực tế
Điểm bão hoà
lý tưởng

Dòng Icmax
thực tế

Dòng Icmax
lý thuyết

Điểm làm việc
lý tưởng ở chế
độ khuếch đại

IC

B

Vcc


1
RC   1  .RE S




ICQ

Đư
ờn

g

ta
ûi D
C

Khoảng dự
trữ tăng IC

Điểm ngưng
dẫn

Q

Khoảng dự
trữ giảm IC

0

A
0

VCEQ

VCE

Vcc

Giá trị VCES thực tế
(0,1  0,4V)

Điểm làm việc của Transistor phụ thuộc vào dòng điện kích thích
(dòng IB). Khi IB = 0, Transistor không dẫn điện và điểm làm việc có vị trí
trùng với A, ở đó IC = 0 và VCE = Vcc.

Khi IB lớn đến mức làm cho IC đạt cực đại, dòng IC lúc đó không thể
tăng thêm nếu tiếp tục tăng IB, điểm làm việc lúc này có vị trí gần với
điểm B (trường hợp lý tưởng là trùng với điểm B), ở đó I C  Icmax và VCE 
0. Trường hợp này Transistor ở trạng thái bão hoà.
2


Bài 1

Mạch kh́ ch đại dùng BJT

Điểm phân cực tối ưu đối với chế độ khuếch đại là ở giữa đường tải,
khi đó khoảng dự trự tăng và khoảng dự trữ giảm bằng nhau, khi đó khả
năng khuếch đại tín hiệu xoay chiều là lớn nhất.
Vai trò của mạch phân cực DC

Mạch phân cực DC có nhiệm vụ tạo dòng điện IB phù hợp sao cho
điểm làm việc tónh có vị trí tối ưu. Có thể có nhiều dạng mạch phân cực
DC như : dùng mạch cầu phân áp; dùng điện trở nối từ cực B lên nguồn
Vcc, dùng điện trở hồi tiếp từ cực C. Mỗi phương pháp có ưu và nhược
điểm riêng. Điều này SV đã được phân tích trong phần lý thuyết.
2.2 Nguyên lý làm việc của mạch khuếch đại dùng Transistor.

Các mạch khuếch đại tín hiệu dùng Transistor có nguyên lý chung là
tín hiệu bé cần được khuếch đại sẽ được cộng với điện áp DC do mạch
phân cực tạo ra ở cực B làm IB dao động theo quy luật của tín hiệu. Sự
dao động này dẫn đến sự dao động của dòng điện IC và kéo theo sự dao
động của VCE. Vì IC lớn gấp  lần IB nên kết quả là sự dao động của VCE
lớn hơn nhiều lần so với tín hiệu kích thích, điều đó có nghóa là tín hiệu
được khuếch đại. Để minh hoạ nguyên lý này, ta xét mạch khuếch đại
ghép E chung như sau :
+Vcc
Nguồn DC phân cực cho mạch

RB1

RC
+
VCE
-

Tín hiệu AC cần
được khuếch đại

+
-

RB2

RE

0

3


Bài 1

Mạch kh́ ch đại dùng BJT
Dòng IC
Lúc có tín
hiệu

Dòng IC
Lúc không
có tín hiệu

IC
B
Vcc


1
RC   1  .RE S



Đư
ờn
g

ta
ûi D
C

Khoảng dự
trữ tăng IC

Q

ICQ

Khoảng dự
trữ giảm IC
time
1

0

2

5

4

3

6

7

0

8

VCE

A
VCEQ

0

Vcc

0
2

Dòng IB lúc
không có tín
hiệu

1

Dòng IB lúc
có tín hiệu

3

Tín hiệu cần
được KĐ

4
5
6

VCE lúc không có
tín hiệu

7
time

8

VCE lúc có tín hiệu

2.3 Hiện tượng méo phi tuyến

Khi phân cực cho các mạch khuếch đại lớp A, dòng điện IB tónh được
tính toán sao cho dòng IC ở mức trung bình. Thông thường ta có thể biến
đổi tương đương mạch phân cực Transistor về dạng sau :
+Vcc

Trường hợp này, phương trình ngõ vào là :
VBB  I B .RB  VBE  I E .R E

RC
RB
VBB

+
-

Do IC = .IB và IE = IC + IB nên IE = (+1).IB
IC

IB
RE

IE

0

+
VCE
-

Từ đó ta có :
VBB  I B .RB  VBE    1.I B .R E 



 VBE  I B . RB    1R E

 IB 



VBB  VBE
R B    1R E

4


Bài 1

Mạch kh́ ch đại dùng BJT

Hay viết ở dạng khác là :
IB  

VBB
1
.VBE 
R B    1.R E
R B    1.R E

(*)

Phương trình này mô tả quan hệ giữa dòng điện IB với điện áp VBE khi
VBB cố định. Điểm làm việc ứng với VBE không đổi nhờ mạch phân cực
DC được gọi là điểm tónh, chính là giao điểm của đường thẳng có phương
trình (*) với họ đặc tuyến ngõ vào (do NSX cung cấp).

IB
V đk/R B

Điểm làm
việc

V BE
V đk
Khi có tín hiệu xoay chiều tác động, điện áp VBE thay đổi dẫn đến
dòng điện IB thay đổi được minh hoạ như sau :

5


Bài 1

Mạch kh́ ch đại dùng BJT
IB

IB

Đặc tuyến ngõ vào do
NSX cung cấp

Đoạn đặc tuyến
làm việc

Đặc tuyến DC
ngõ vào

VBE
0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

VBE

time

0
0

1

2

3

1

Điểm làm

việc tónh

2
3

time

VBE thay đổi khi có
tín hiệu xoay chiều

Dòng IB biến thiên không
đều giữa 2 bán kỳ
(méo phi tuyến)

Dòng IB bị méo dẫn đến hậu quả là dòng IC cũng bị méo dạng và tín
hiệu áp ngõ ra cũng bị méo (không đồng dạng với tín hiệu ngõ vào).
Nguyên nhân dẫn đến méo phi tuyến là do đoạn đặc tuyến làm việc
không tuyến tính. Hiện tượng méo phi tuyến sẽ không xảy ra nếu :
 VBE biến thiên bé ứng với tín hiệu vào có biên độ bé. Khi đó đoạn
đặc tuyến làm việc ngắn và do vậy gần như thẳng (tuyến tính), sự
biến thiên dòng IB xảy ra đều ở cả 2 bán kỳ và nhờ đó tín hiệu
không bị méo.
 Điểm làm việc tónh nằm sâu trong đoạn tuyến tính của đường đặc
tuyến IB-VBE. Trường hợp này dòng điện IB tónh lớn và do đó dòng IC
tónh cũng lớn dẫn đến hiệu suất của mạch khuếch đại giảm (do
công suất tiêu tán ở trạng thái tónh lớn).

Như vậy mạch khuếch đại dùng Transistor có thể dùng tốt khi cần
khuếch đại các tín hiệu xoay chiều biên độ rất bé (cỡ vài mV đến vài
chục mV). Trường hợp tín hiệu vào có biên độ lớn, tín hiệu ngõ ra sẽ bị

méo dạng do méo phi tuyến.

6


Bài 1

Mạch kh́ ch đại dùng BJT

PHẦN 2 : NỘI DUNG VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
1. CÔNG TÁC CHUẨN BỊ
a) Board mạch và các dụng cụ cần thiết :
+ Board mạch B3
+ Đồng hồ đo vạn năng V.O.M
+ Dây đo dao động ký (3 sợi)
+ Dây nối nguồn DC.
b) Công tác kiểm tra
+ Kiểm tra V.O.M
+ Kiểm tra nguồn điện DC 9V trên tủ.
2. TRÌNH TỰ THỰC HIỆN
THÍ NGHIỆM 1 : Khảo sát phân cực DC

+ 9v
A

+
Vcc

Rc

Ic

RB1

Q1

IB
RB2

IE

+
-

VCE

RE

-

1. Cấp điện DC từ tủ nguồn cho mạch thí nghiệm : Vcc = 9V
2. Dùng V.O.M chỉ thị số, đo dòng Ic
3. Dùng V.O.M kim đo điện áp VCE
4. Chỉnh RB2 để khảo sát quan hệ IC -VCE, ghi số liệu vào bảng sau :
Dòng Ic (mA)
0,1
Xem như bắt đầu có dòng Ic
0,5
1,0
1,5

2,0
2,5
3,0
3,5
4,0

Áp VCE (V)

AÙp VBE (V)

7


Bài 1

Mạch kh́ ch đại dùng BJT
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
8,0
 Dựa vào số liệu trong bảng, vẽ quan hệ IC - VCE và giải thích.
 Với giá trị ngưỡng VBE bao nhiều thì Transistor bắt đầu dẫn ?

 Từ lúc xuất hiện dòng IC đến khi IC đạt giá trị cực đại, điện áp VBE thay
đổi nhiều hay ít, tại sao ?
IC [mA]

8
7
6
5
4
3
2
1
VCE [V]
0
0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

THÍ NGHIỆM 2 : Khảo sát mạch khuếch đại ghép E chung

+ 9v
Rc
RB1
Vcc

Cin
+

Co
+

Q1

vin

vo
RB2

RE

+

RL
CE

8

Bài 1

Mạch kh́ ch đại dùng BJT

Trong thí nghiệm này, sinh viên phải khảo sát quan hệ giữa tín hiệu
ngõ vào (vin) với tín hiệu ngõ ra (vo). Tín hiệu vin được lấy từ máy phát
sóng. Để đo đồng thời tín hiệu vin và vo, cần 2 dây đo nối đến máy dao
động ký. Sự phân cực có ảnh hưởng đến mạch khuếch đại nên cần chỉnh
điểm phân cực tónh đúng để khả năng khuếch đại của mạch cao nhất.
Các bước thí nghiệm tiến hành như sau :
Bước 1 : Cấp nguồn DC (Vcc = 9V) cho mạch và đo điện áp VCE. Chỉnh
phân cực sao cho VCE = Vcc/2. Ghi lại các giá trị điện áp DC sau :
Điện áp nguồn

Áp VBE

Áp VCE

Áp tại nút Vo

Bước 2 : Dùng dây nối chung các điểm mass của máy phát sóng, máy
dao động ký và mass của mạch để hình thành điểm mass chung của hệ
thống (xem hình vẽ).
Máy dao động ký
Máy phát sóng
Nguồn DC
+
-

Mạch khảo sát

Bước 3 : Cấp đến ngõ vào của mạch một tín hiệu dạng sin, tần số 1kH,
biên độ chỉnh ở mức bé nhất.
Bước 4 : Dùng máy dao động ký đo đồng thời tín hiệu tại ngõ vào và ra
của mạch, chỉnh sao cho tín hiệu vào và ra đều có dạng sin và vẽ lại kết
quả quan sát được. Lưu ý vẽ đúng quan hệ về pha giữa 2 tín hiệu còn về
biên độ chỉ cần vẽ tương đối và ghi chú thêm. Chú ý tính ra số Vp-p tức là
điện áp đỉnh-đỉnh và ghi chú trên mỗi tín hiệu vẽ được. Ví dụ :

9


Mạch kh́ ch đại dùng BJT

Bài 1

Đồ thị quan hệ tín hiệu vào/ra

Từ kết quả đo, tính độ lợi áp (tức là tỉ số vo/vin) hay độ khuếch đại của
mạch, nhận xét. Hãy chứng minh bằng lý thuyết rằng mạch này có độ lợi
áp > 1 và tín hiệu ra ngược pha với tín hiệu vào.
Bước 5 : Khảo sát hiện tượng méo phi tuyến.
Tăng tín hiệu vào và quan sát sự thay đổi tín hiệu ra cho đến khi hiện
tượng méo phi tuyến thể hiện rõ (độ lớn hai bán kỳ không bằng nhau). Vẽ
lại quan hệ tín hiệu vào/ ra trong trường hợp méo phi tuyến.

10


Bài 1

Mạch kh́ ch đại dùng BJT
THÍ NGHIỆM 3 : Khảo sát mạch khuếch đại ghép C chung

+ 9v

+
vin

Cin
+

RB1
Q1
+
RB2

-

Co
vo

RE

RL

Trình tự thí nghiệm giống như thí nghiệm 2
Kết quả khảo sát phân cực DC
Điện áp nguồn

Áp VBE

Áp VCE

Áp tại nút Vo

Đồ thị quan hệ tín hiệu vào/ra

Từ kết quả đo, tính độ lợi áp (tức là tỉ số vo/vin) hay độ khuếch đại của
mạch, nhận xét. Hãy chứng minh bằng lý thuyết rằng mạch này không
khuếch đại áp mà chỉ khuếch đại dòng điện. Tín hiệu ra cùng pha với tín
hiệu vaøo.
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................

11


Bài 1

Mạch kh́ ch đại dùng BJT
THÍ NGHIỆM 4 : Khảo sát mạch khuếch đại ghép B chung

+ 9v

+
vin

Cin RB1
+

RE
Q1

Co
+
vo

-

RB2

+

CB

Rc

RL

Trình tự thí nghiệm giống như thí nghiệm 2
Kết quả khảo sát phân cực DC
Điện áp nguồn

Áp VEB

Áp VEC

Áp tại nút Vo

Đồ thị quan hệ tín hiệu vào/ra

Từ kết quả đo, tính độ lợi áp (tức là tỉ số vo/vin) hay độ khuếch đại của
mạch, nhận xét. Hãy chứng minh bằng lý thuyết rằng mạch này có độ lợi
áp > 1 và tín hiệu ra cùng pha với tín hiệu vào.
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................

12


Ghép tầ ng khuế ch đại

Bài 2

Bài 02
PHAÀN 1 : NHỮNG KIẾN THỨC LIÊN QUAN ĐẾN THÍ NGHIỆM
1. MỤC ĐÍCH CỦA THÍ NGHIỆM
Mục đích của thí nghiệm này giúp SV hiểu và vận dụng được các kiến
thức sau :


Mục đích của việc ghép tầng khuếch đại



Các phương pháp ghép tầng khuếch đại (Cascade, ghép DC).

2. NHỮNG KIẾN THỨC LIÊN QUAN


Chế độ khuếch đại của Transistor, mối quan hệ IB-IC, mối quan hệ
VBE-IB, mối quan hệ IC-VCE



Trở kháng của tụ điện đối với tín hiệu xoay chiều dạng sin.



Phân cực DC cho Transistor.



Các kiểu mạch khuếch đại ghép E chung (C-E); ghép C chung (CC) và ghép B chung (C-B).



Các khái niệm độ lợi áp, độ lợi dòng, tổng trở ngõ vào, tổng trở
ngõ ra của mạch khuếch đại.



Kiểu ghép nối tiếp hai tầng khuếch đại dùng tụ điện (Ghép
Cascade) và ghép trực tiếp (Ghép DC).

Những vấn đề trên, SV xem trong phần kiến thức liên quan trình bày ở
bài 1 và bài 3 kết hợp với phần lý thuyết đã học trên lớp.

PHẦN 2 : NỘI DUNG VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
1. CÔNG TÁC CHUẨN BỊ
c) Board mạch và các dụng cụ cần thiết :
+ Board mạch B4
+ Đồng hồ đo vạn năng V.O.M
+ Dây đo dao động ký (3 sợi)
+ Dây nối nguồn DC.
d) Công tác kiểm tra
+ Kiểm tra V.O.M
+ Kiểm tra nguồn điện DC 9V trên tủ.

13


Bài 2

Ghép tầ ng kh́ ch đại
2. TRÌNH TỰ THỰC HIỆN

THÍ NGHIỆM 1 : Khảo sát phương pháp ghép tầng KĐ kiểu Cascade

+

RB1
Cin

Vcc

Rc

Co
+

Rc

RB1

Q1 vo1 = vin2

vin
RB2

-

RE

+

CE

Co
+
vo

Q2
RB2

RE

+

RL
CE

Bước 1 : Dùng dây nối chung các điểm mass của máy phát sóng, máy
dao động ký và mass của mạch để hình thành điểm mass chung của hệ
thống.
Máy dao động ký
Máy phát sóng
Nguồn DC
+
-

Mạch khảo sát

Bùc 2 : Cấp điện DC từ tủ nguồn cho mạch thí nghiệm : Vcc = 9V
Bước 3 : Khảo sát phân cực DC
Đo VCE của Q1, Q2 và chỉnh các biến trở phân cực sao cho Q1 và Q2 đều
làm việc ở chế độ khuếch đại (tốt nhất nên chỉnh sao cho VCE = Vcc/2). Đo
các điện áp DC sau :
Áp nguồn

VBE(Q1)

VCE(Q1)

VBE(Q2)

VCE(Q2)

Áp DC tại điểm Vo

Bước 4 : Cấp đến ngõ vào của mạch một tín hiệu dạng sin, tần số 1kH,
biên độ chỉnh ở mức bé nhất.
Bước 5 : Dùng máy dao động ký đo đồng thời tín hiệu tại ngõ vào của
tầng KĐ thứ nhất và ngõ ra của tầng KĐ thứ 2, chỉnh sao cho tín hiệu vào
và ra đều có dạng sin.

14


Bài 2

Ghép tầ ng kh́ ch đại

Bước 5 : Không thay đổi bất kỳ điều chỉnh nào trên mạch và máy phát
sóng, tiến hành đo đồng thời tín hiệu tại ngõ vào và ra của tầng khuếch
đại thứ nhất, vẽ lại các dạng sóng quan sát được và từ đó tính độ khuếch
đại áp (Av1) của tầng KĐ thứ nhất.

Lưu ý vẽ đúng quan hệ về pha giữa 2 tín hiệu còn về biên độ chỉ cần vẽ
tương đối và ghi chú thêm. Chú ý tính ra số Vp-p tức là điện áp đỉnh-đỉnh
và ghi chú trên mỗi tín hiệu vẽ được. Ví dụ :

Quan hệ tín hiệu vào/ra của tầng KĐ thứ nhất

Độ lợi áp AV1 =

.....................................................

Bước 6 : Không thay đổi bất kỳ điều chỉnh nào trên mạch và máy phát
sóng, tiến hành đo đồng thời tín hiệu tại ngõ vào và ra của tầng khuếch
đại thứ hai, vẽ lại các dạng sóng quan sát được và từ đó tính độ khuếch
đại áp (Av2) của tầng KĐ thứ hai.

15


Bài 2

Ghép tầ ng kh́ ch đại
Quan hệ tín hiệu vào/ra của tầng KĐ thứ hai

Độ lợi áp AV2 =

.....................................................

Từ kết quả AV1 và AV2, tính ra độ khuếch đại AV toàn mạch :
Nhận xét về độ lợi áp AV khi ghép nối tiếp hai tầng khuếch đại.
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................

...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................

16


Bài 2

Ghép tầ ng kh́ ch đại
THÍ NGHIỆM 2 : Phương pháp ghép tầng trực tiếp (Ghép DC)

+

Rc

RB1

vo1=vin2

Cin
Vcc

Q2
Co

Q1

vin

vo
RB2

RE

-

+

CE

RE

RL

Trình tự thí nghiệm giống như thí nghiệm 1
Bước 1 : Dùng dây nối chung các điểm mass của máy phát sóng, máy
dao động ký và mass của mạch để hình thành điểm mass chung của hệ
thống.

Máy dao động ký
Máy phát sóng
Nguồn DC
+
-

Mạch khảo sát

Bùc 2 : Cấp điện DC từ tủ nguồn cho mạch thí nghiệm : Vcc = 9V
Bước 3 : Khảo sát phân cực DC
Đo VCE của Q1, Q2 và chỉnh các biến trở phân cực sao cho Q1 và Q2 đều
làm việc ở chế độ khuếch đại (tốt nhất nên chỉnh sao cho VCE = Vcc/2). Đo
các điện áp DC sau :
Áp nguồn

VBE(Q1)

VCE(Q1)

VBE(Q2)

VCE(Q2)

Áp DC tại điểm Vo

Bước 4 : Cấp đến ngõ vào của mạch một tín hiệu dạng sin, tần số 1kH,
biên độ chỉnh ở mức bé nhất.
Bước 5 : Dùng máy dao động ký đo đồng thời tín hiệu tại ngõ vào của
tầng KĐ thứ nhất và ngõ ra của tầng KĐ thứ 2, chỉnh sao cho tín hiệu vào
và ra đều có dạng sin.

17


Bài 2

Ghép tầ ng kh́ ch đại

Bước 5 : Không thay đổi bất kỳ điều chỉnh nào trên mạch và máy phát
sóng, tiến hành đo đồng thời tín hiệu tại ngõ vào và ra của tầng khuếch
đại thứ nhất, vẽ lại các dạng sóng quan sát được và từ đó tính độ khuếch
đại áp (Av1) của tầng KĐ thứ nhất.
Quan hệ tín hiệu vào/ra của tầng KĐ thứ nhất

Độ lợi áp AV1 =

.....................................................

Bước 6 : Không thay đổi bất kỳ điều chỉnh nào trên mạch và máy phát
sóng, tiến hành đo đồng thời tín hiệu tại ngõ vào và ra của tầng khuếch
đại thứ hai, vẽ lại các dạng sóng quan sát được và từ đó tính độ khuếch
đại áp (Av2) của tầng KĐ thứ hai.
Quan hệ tín hiệu vào/ra của tầng KĐ thứ hai

Độ lợi áp AV2 =

.....................................................

18

Ghép tầ ng kh́ ch đại

Bài 2

Từ các kết quả đo trên, cho biết vai trò của tầng khuếch đại thứ nhất và
tầng khuếch đại thứ 2.
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................

...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................

19


Bài 3

Vi mạch op-amp

Bài 03
Vi

mạch Opamp hay còn gọi là bộ khuếch đại thuật toán là một mạch
khuếch đại vi sai được tích hợp. Trong các sơ đồ mạch điện, Opamp được ký
hiệu như sau :
Nguồn (+)

+

Ngõ vào không đảo

+V
Ngõ ra

-

Ngõ vào đảo

-V

Nguồn (-) hoặc
nối mass (GND)

Điện áp vi sai

Nguồn (+)

Điện áp ngõ
vào (+)

+

+

+

+V

Vd

Điện áp ngõ
vào (-)

V(+)

+
V(-)

-

-

+

-

Điện áp ngõ ra

-V
Vo

Nguồn (-) hoặc
nối mass (GND)
-

Chế độ vòng hở :

Ở chế độ vòng hở (chế độ không có hồi tiếp từ ngõ ra về ngõ vào), điện áp
ngõ ra của Opamp là : Vo = Avo.Vd
Avo được gọi là độ lợi vòng hở và thường có giá trị rất lớn (từ 10000 lần trở

lên). Vì vậy ở chế độ vòng hở, chỉ cần có một sai lệch rất bé giữa điện áp ngõ
vào (+) và điện áp ngõ vào (-) hay điện áp vi sai khác 0 thì điện áp ngõ ra đã
đạt đến giá trị bão hoà (+) hoặc bão hoà (-). Mức điện áp bão hoà (+) và (-) tuỳ
thuộc vào mức điện áp nguồn và chế độ cấp nguồn.
 Mức bão hoà (+) thường thấp hơn mức áp nguồn (+) từ 1 đến 2V.
 Mức bão hoà (-) thường cao hơn mức áp nguồn (-) từ 1 đến 2V.
 Trường hợp cấp nguồn đơn thì mức bão hoà (-) xấp xỉ 0V.

Có thể minh hoạ hoạt động của Opamp ở chế độ vòng hở như sau :

20


Bài 3

Vi mạch op-amp

+

+V

V(+) > V(-)

+

+V

-

-V

V(+) < V(-)

-

-V

Chế độ vòng hở của Opamp được dùng làm mạch so sánh điện áp.



Khi điện áp ngõ ra ở mức cao, ta biết V(+) > V(-).
Khi điện áp ngõ ra ở mức thấp, ta biết V(+) < V(-).

Chế độ vòng kín hồi tiếp âm.

Hồi tiếp âm là sự hồi tiếp từ ngõ ra về ngõ vào có tác dụng làm giảm điện
áp ngõ vào. Trong trường hợp Opamp, điện áp vi sai Vd được xem là điện áp
ngõ vào. Trong trường hợp này, vòng hồi tiếp từ ngõ ra về ngõ vào (-) sẽ làm
giảm điện áp vi sai Vd (vì Vd = V(+) – V(-)). Do đó hồi tiếp từ ngõ ra về ngõ vào
(-) là hồi tiếp âm. Quá trình hồi tiếp này làm cho điện áp vi sai giảm đế n 0. Vì
vậy trong các ứng dụng có hồi tiếp âm, điện áp ngõ vào (+) và (-) của Opamp
xem như bằng nhau.
Hồi tiếp âm làm cho
áp vi sai bằng 0

V(+) = 1,5V

+

+V

-

-V

0V

1,5V
-

+

+
1,5V
-

Điện trở hồi
tiếp âm

V(-) = V(+)
do hồi tiếp âm

Tổng trở ngõ vào của Opamp
0A

Do tổng trở ngõ vào của
Opamp rất lớn, hàng chục
M nên dòng điện ngõ vào
của Opamp gần như bằng 0

0A

+

+

+V

-

-V

-

21


Bài 3

Vi mạch op-amp

Ta gọi mỗi khối có ký hiệu hình tam giác trên đây là một bộ Opamp. Trên
thực tế, người ta chế tạo chung nhiều bộ Opamp trong cùng một IC duy nhất. Số
lượng thông thường là 1, 2, 4. Một số vi mạch (IC) Opamp thông thường là
LM741; LM324; LM358; LM558; TL084 v.v Datasheet của các IC này có thể tải
về từ các website của nhà sản xuất. Một số nhà sản xuất lớn là :
 National Semiconductor : LM
 Fairchild : A hoaëc uA
 Hitachi : HA

 Motorolar : MC

Sơ đồ chân của một số Opamp thông dụng

741

LM358A

LM324A

Opamp 741 do nhiều hãng chế tạo với các mã
hiệu thương mại thông dụng là: LM741 của
hãng National; uA741 của hãng Fairchild;
HA17741 của hãng Hitachi. Độ lợi áp vòng
hở của HA17741 điển hình là 106dB (gần 200
ngàn lần). 741 hoạt động với nguồn cấp điện
kép. Vcc là chân cấp nguồn (+) và VEE là chân
cấp nguồn (-). Nguồn cấp điện tối đa là 18v
Opamp 358A do nhiều hãng chế tạo với các
mã hiệu thương mại thông dụng là: LM358A
(National); HA17358A (Hitachi). Độ lợi áp
vòng hở của HA17358A điển hình là 90dB
(xấp xỉ 30 ngàn lần). 358A hoạt động với
nguồn cấp điện đơn. Vcc là chân cấp nguồn
(+) và GND là chân nối mass. Nguồn cấp
điện tối đa là +32v
Opamp 324A do nhiều hãng chế tạo với các
mã hiệu thương mại thông dụng là: LM324A
(National); HA17324A (Hitachi). Độ lợi vòng
hở của HA17324A điển hình là 90dB. 324A

hoạt động với nguồn cấp điện đơn hoặc kép.
Trong chế độ nguồn cấp điện đơn, chân Vcc
nối với nguồn (+) và chân VEE nối mass.
Nguồn Vcc trong trường hợp này cho phép tối
đa là +32v. Trong chế độ cấp nguồn kép,
chân VEE nối với nguồn (-). Nguồn cầp điện
kép max là 18v

22


Bài 3

Vi mạch op-amp
Opamp loại Open-Collector

Opamp

loại Open-Collector là loại Opamp đặc biệt được thiết kế chuyên
dùng cho mục đích so sánh điện áp. Ưu điểm của loại này là tốc độ làm việc
nhanh hơn loại thường và cho phép nối chung các ngõ ra với nhau để dùng cho
một số ứng dụng đặc biệt.
+Ucc

2

3

Strobe

8

+

+Ucc

6
7

Q0

-

Out

LM311

1

4

+

3

Out

Q0

-

12

GND

LM339
(¼ IC)

-Ucc

Ngõ ra của Opamp loại Open-Collector là một Transistor (ngõ ra chính là cực
C : Collector cuả Transistor này) và ngõ ra không nối với bất kỳ điện trở hay
linh kiện nào khác (bên trong IC). Chính vì vậy nên Opamp loại này có tên là
ngõ ra Open-Collector.

Transistor ngõ ra hoặc là ở trạng thái ngưng dẫn, hoặc là ở trạng thái
dẫn bão hoà tuỳ theo quan hệ giữa điện áp ngõ vào (+) và (-) của
Opamp.
 Nếu V(+) > V(-) : Transistor ngõ ra ngưng dẫn
 Nếu V(+) < V(-) : Transistor ngõ ra dẫn điện bão hoà

Hoạt động của Opamp loại Open-Collector có thể minh hoạ như sau :
+Vcc

2

Rp

6
Q0

V(+) > V(-)
3

Strobe

8

+

+Vcc

2

7

4

-Vcc

1

+

3

LM311
Tải

Rp

6
7

Q0

V(+) < V(-)

Out

Strobe

8

Out

4

1

LM311
Tải

-Vcc

23