Giáo trình thực hành IC tuyến tính
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (499.64 KB, 41 trang )
Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM
Giáo trình thực hành IC tuyến tính
1
THIẾT BỊ CHÍNH CHO CÁC BÀI THỰC HA
ØNH
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 34 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 V
in1
và V
in2
nối đất(V
in1
=V
in2
=0V), dòng điện I
B
và I
C
đều qua transistor. Giả đònh cả hai transistor đều giống nhau có
6.0=
γ
γγ
γ
V
V,
60=β
ββ
β
. Khi trasnsistor dẫn V
BE
=0.6V.
Do đó V
E
=0-0.6=-0.6V
Dòng điện I
3
=
3
3
R
V
=
3
)15(
R
V
E
−−
=
10
4.14
=1.44 mA
Ta có I
3
=I
E1
+I
E2
(hai trasistor giống nhau)
I
E1
=I
E2
=
2
3
I
=0.72 mA.
I
C1
=I
C2
=
1
+β
ββ
β
β
ββ
β
. I
E1
=0.71mA
Điện áp ngõ ra:
V
O1
=V
O2
=V
B
-I
C1
.R
1
=15-7.1=7.9V
0V0V
Q1
10K
Ic
0V
10K
V o1
Ic
R1
0V
R3
Q2
Vo2
Ib
VB= +15V
10K
V in1
V
V in2
Ie
R2
Ib
- 15V
V
Ie
Trường
Đạ
i H
ọ
c Công Nghi
ệ
p Tp.HCM
Giáo trình thực hành IC tuyến tính
3
* Giả sử trong hai tín hiệu ngõ vào có: V
in1
=0V, V
in2
=0.1V. Trong hai trasnsistor
sẽ có 1 tắt và 1 dẫn (Sinh viên tự tìm hiểu ). Kết quả T
1
tắt, T
2
dẫn.
Khi T
1
tắt sẽ không có hoặc dòng điện ró qua T
1
. Lúc đó V
O1
≅V
B
còn V
O2
sẽ
giảm vì lúc này I
C2
=I
E3
.
Thực hành:
1/ Ráp mạch như hình trên. Cho V
in2
=0V. Chỉnh biến trở để thay đổi các giá trò
của V
in1
. Dùng VOM đo V
O1
và V
O2
và ghi vào bảng kết quả:
V
in1
(V) -0.15 -
0.1
-0.05 -0.03 -0.01 0 0.01 0.03 0.05 0.1 0.15
V
O1
(V)
V
O2
(V)
a.Tai sao phải mắc điện trở nối tiếp với biến trở. Nếu ta mắc V
in1
với biến trở
10K thì điều gì sẽ xảy ra?
b. Anh chò hãy vẽ đồ thò V
O1
=f1(V
in1
) và V
O2
=f2(V
in2
).
c. Nhận xét đồ thò và giải thích?
100
R3
+10V- 10V
V in2
- 15V
R2
V o1
10K
R1
Vcc
V in1
10K
Vo2
Q2
10K
0V
Q1
0V0V
VB= +15V
0V
10K
Trường
Đạ
i H
ọ
c Công Nghi
ệ
p Tp.HCM
Giáo trình thực hành IC tuyến tính
4
2/ Cho mạch như hình trên nhưng nối V
in1
và V
in2
với nhau và nối trực tiếp vào
biến trở. Dùng VOM đo V
O1
và V
O2
và ghi vào bảng kết quả:
Vin1=Vin2(V
)
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10
V
O1
(V)
V
O2
(V)
a.Tai sao không cần mắc điện trở nối tiếp với biến trở. Nếu ta mắc V
in1
với biến
trở 10K thì điều gì sẽ xảy ra?
b. Anh chò hãy vẽ đồ thò V
O1
=f1(V
in1
) và V
O2
=f2(V
in2
).
c. Nhận xét đồ thò và giải thích?
V
O1 ,
V
O2
(V)
V
in
V
O1 ,
V
O2
(V)
V
in
Trường
Đạ
i H
ọ
c Công Nghi
ệ
p 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 Q
3
nhỏ không đáng kể nên dòng điện I chảy
từ nguồn +10V qua R
3
, R
4
xuống nguồn –15 là:
I=
KK 110
)15(10
+
−−
=2.27mA
V
B3
=10-I.R
3
=10-2.27.10
=-12.7
V
E3
=V
B3
-0.6
=-13.3
I
E3
=
5
3
)15(
R
V
E
−−
=1.7
I
in
=
1+β
ββ
β
β
ββ
β
. I
E3
=1.67
Vậy khối nét đứt luôn tạo ra nguồn dòng I
in
=1.67mA.
Thực hành:
+10V
Q2
10K
Q1
VV
R2
1
2
VB= +15V
Q3
10K
R5
10K
1 2
R4
1K
1
2
- 15V
R1
1
2
Constant Current Source
R3
1K
1
2
Iin = const
Trường
Đạ
i H
ọ
c Công Nghi
ệ
p Tp.HCM
Giáo trình thực hành IC tuyến tính
6
1. Ráp mạch như hình trên. Đo V
02
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 V
in2
=0V. Chỉnh biến trở để thay đổi V
in1
. Đo V
O2
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 V
O2
=f(V
in1
)
R2
12
- 15V
Q1
+10V
0V
1K
12
R4
1K
12
10K
R1
12
Q2
Vo1
R3
1K
12
+10V
10K
- 10V
Q4
VB= +15V
Vo2
0VV
R5
10K
1 2
Trường
Đạ
i H
ọ
c Công Nghi
ệ
p 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:
Q1
Q6 Q14
1k
Q10
D4
Q7
10k
- 15V
D3
4
Q3
D1
Q15
D2
1k
R1
R9
39k
6
3 2
Q13
Q17
Q2
Q5
External
+ 15V
Q9
R5
C1
R10
4k5
Non-inverting input
R3
30pf
3k 50k
7
Q11
Output
1 5
- 15V
R4
R7
50
Invert input
50k
Q12
Q16
80
Q4
R11
7k5
Q8
R6
Input offset voltage null circuit
R2
R8
25
IC 741 có 8 chân. Trong có ta quan tâm các chân:
• Chân 2: ngõ vào đảo
• Chân 3: ngõ vào không đảo
Trường
Đạ
i H
ọ
c Công Nghi
ệ
p 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=
in
out
V
V
=-
in
o
R
R
. 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=0Vin
R in
+
-
+in
- in
Out
Ro
Trường
Đạ
i H
ọ
c Công Nghi
ệ
p Tp.HCM
Giáo trình thực hành IC tuyến tính
9
III/ Mạch khuếch đại không đảo
Ta có: V
+
=V
-
=V
in
RoR
Vo
R
V
inin
in
+
=
Vo=
in
in
R
RoR +
Vin
Hệ số khuếch đại Av=
in
in
R
RoR +
>0 gọi là mạch khuếch đại không đảo.
Thực hành:
1. Ráp mạch như hình trên. Cho R
in
=R
1
=R
2
=10K, điện áp V
in
=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
- 10V
12
1 2
+
-
+in
2
- in
Out
R2
1 2
in
Ro
1 2
R in
10k
V in
+10V
R1
1 2
10k
Vout
.
Rin
+
-
+in
2
- in
+V_-V=0
Ro
Vin
Out
Trường
Đạ
i H
ọ
c Công Nghi
ệ
p 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 R
1
. V
in
=-5V, R
2
=R
in
=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(R
1
).
b. Nhận xét đồ thò.
3. Thiết kế mạch khuếch đại Vo=5Vin.
Trường
Đạ
i H
ọ
c Công Nghi
ệ
p Tp.HCM
Giáo trình thực hành IC tuyến tính
11
BÀI 3: MẠCH CỘNG-MẠCH TRỪ
I/ Thiết bò sử dụng:
- Modul chính
- VOM
- Dây nối (đồng)
II/ Mạch Cộng:
10k
.
Iin
+
-
+in
2
- in
.
Rin2
Rin1 R0
V in1
Iin1
Vin2
Out
Iin1+Iin210k
Vout
10k
Vo=-
+
2
21
in
in
o
ín
in
o
V
R
R
V
R
R
Mạch trên là mạch cộng đảo. Nếu ta nối mạch trên với mạch đảo ta được mạch
cộng.
4
Vout
.
Rin2
10k
-10V
+10V
+
-
+in
- in
+
-
+in
- in
10k
V in 2
.
10k
R0
-10V
10k
Rin1
10k
+10V
Vin1
2
Vo=
+
2
2
1
1
in
in
o
ín
in
o
V
R
R
V
R
R
1
2
R
R
Trường
Đạ
i H
ọ
c Công Nghi
ệ
p Tp.HCM
Giáo trình thực hành IC tuyến tính
12
Một dạng khác nữa của mạch cộng chỉ dùng một Op-amp:
+
-
+in
- in
Iin
Vout
Rin1
Vin2
10k
Rin2
Vin1
10k
10k
Rin
10k
Out
R0
Phần tính toán Vo theo V
in1
và V
in2
dành cho độc giả
* Thực hành:
4
Vout
.
Rin2
10k
-10V
+10V
+
-
+in
- in
+
-
+in
- in
10k
V in 2
.
10k
R0
-10V
10k
Rin1
10k
+10V
Vin1
2
1. Ráp mạch như hình trên. Đo V
out
và ghi vào bảng kết quả:
Vin1(V)
0 2 4 6 8 10
Vo(V)
Với V
in2
=2V
Vo(V)
Với V
in2
=-3V
a. Từ bảng kết quả vẽ Vo=f(V
in1
) trong các trường hợp.
b. Kiểm chứng lại với kết quả lý thuyết
2. Cho hình vẽ:
Trường
Đạ
i H
ọ
c Công Nghi
ệ
p Tp.HCM
Giáo trình thực hành IC tuyến tính
13
+
-
+in
- in
Iin
Vout
Rin1
Vin2
20k
Rin2
Vin1
20k
10k
Rin
10k
Out
R0
Ráp mạch như hình với R
in
=R
in1
=10k. R
in2
=Ro=20k, V
in2
=2V. Đo Vo và ghi vào
bảng kết quả:
Vin1(V)
0 2 4 6 8 10
Vo(V)
Với V
in2
=2V
Vo(V)
Với V
in2
=-3V
a. Từ bảng kết quả vẽ V
O
=f(V
in1
) trong các trường hợp.
b. Kiểm chứng lại với kết quả lý thuyết.
3. Thiết kế mạch cộng V
O
=2V
in1
+3V
in2
4. Thiết kế mạch cộng V
O
=V
in1
+2V
in2
+3V
in3
.
III/ Mạch Trừ:
1/
Rin1
+
-
+in
- in
Vout
Rin2
10k
10k
.
10k
Vin1
V in2
Out
R0
R3
10k
Trường
Đạ
i H
ọ
c Công Nghi
ệ
p Tp.HCM
Giáo trình thực hành IC tuyến tính
14
V
out
=V
in1
.
−
+
+
2
2
31
3
.
in
in
o
R
RRo
RR
R
V
in2
.
2in
R
Ro
2/
10k
V+in
Out
in3
Rin3
10k
10k
V in2
Vin1
Rin1
10k
Vin3
10k
R3
in2
in1
+
-
+in
- in
Iin2
Rin2
Vout
Iin3
R0
V
out
=
2
3
V
in1
-(V
in2
+V
in3
)
3/
Rin3
Rin1
Rin2
10k
R3
in 2
10k
in1
Rin4
Out
in4
+
-
+in
- in
10k
10k
Vout
10k
R0
in3
10k
V
out
=V
in1
+V
in4
-(V
in2
+V
in3
)
Thực hành:
Trường
Đạ
i H
ọ
c Công Nghi
ệ
p Tp.HCM
Giáo trình thực hành IC tuyến tính
15
1/ Thiết kế mạch trừ V
out
=V
in1
-2V
in2
2/ Ráp mạch vừa thiết kế được. Cho V
in1
và V
in2
thay đổi được đo V
out
và ghi vào
bảng giá trò:
Vin1
-9 -7 -5 -3 0 2 4 6 8
Vout
Với Vin2=3
Vout
Với Vin2=-2
a. Từ kết quả thực nghiệm, hãy kiểm chứng lại mạch vừa thiết kế
b. Vẽ đồ thò V
out
=f(V
in1
) trong các trường hợp.
c. Nhận xét đồ thò.
3/ Thiết kế mạch trừ V
out
=2V
in1
-(V
in2
+V
in3
)
Trường
Đạ
i H
ọ
c Công Nghi
ệ
p Tp.HCM
Giáo trình thực hành IC tuyến tính
16
BÀI 4: MẠCH KHUẾCH ĐẠI VI SAI DÙNG OP-AMP
MẠCH BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP/ DÒNG ĐIỆN
I. Thiết bò sử dụng:
- Modul chính
- VOM
- Dây nối (đồng)
- Dao động ký
II. Mạch khuếch đại vi sai dùng Op-amp:
Mạch 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:
V
O
=
Rin
Ro
V
Rin
RoRin
RinRo
Ro
V
inin
...
12
−
+
+
=
( )
Rin
Ro
VV
inin
.
12
−
Thực hành:
in1
Rin
Rin
Out
Vin2
R0
R0
Vout
in2
+
-
+in
- in
V in1
Rin1
Vin2
Rin2
R0
100k
Vin1-10V
100k
+10V
Out
Vout
.
10k
R0
10k
+
-
+in
2
- in
