Thực tập vô tuyến đại cương - Bài 7 ppt

Bài 7
Bộ khuếch đại thuật toán (1)


Mục đích: Khảo sát và đo một số thông số quan trọng của một bộ khuếch đại
thuật toán. Sử dụng một vi mạch khuếch đại thuật toán trong một số mạch khuếch
đại thông dụng nhất.
Phần lý thuyết

1.Khảo sát và đo 1 số thông số của bộ khuếch đại thuật toán
1.1. Khái niệm về thế OFFSET và cách xác định nó:
Theo tính toán lý thuyết dựa trên
một bộ khuếch đại thuật toán lý tởng thì
khi một khuếch đại thuật toán đợc nuôi
bằng 2 nguồn
và và hai lối vào có
cùng mức điện áp thì thế lối ra
+
V

V
2
+
+
=
VV
U
ra

. Nh vậy nếu
+
= VV
thì ta có:

V
+
V
-
U
ra
U
o
+
-

Hình 7.1

0
2
=
+
=
+
VV
U
ra
. Tuy nhiên với một bộ khuếch đại thực thì
. Nguyên nhân là do công nghệ chế tạo mà hai lối vào của tầng vi
sai không cân xứng hoàn toàn, có sai lệch ở tầng dịch mức điện áp, tầng đệm lối

ra.
0=
rara
UU
Sự tồn tại
khi cha có tín hiệu vào sẽ gây ra sự lệch khỏi toạ độ
gốc (0,0) ở các bộ khuếch đại thế và dòng 1 chiều. Nếu
0
ra
U
ra
U


lớn sẽ làm cho bộ
khuếch đại trở nên phi tuyến khi dùng để khuếch đại các tín hiệu xoay chiều.
Ta có thể làm cho
0
=

=
rara
UU bằng cách thêm vào lối vào (+) hoặc
() một lợng thế U
vào
âm hoặc dơng tuỳ theo độ lệch
ra
U

là âm hoặc dơng

Đại lợng bổ xung

U
vào
này đợc gọi là thế OFFSET. Ta có thể dùng các
dụng cụ đo chính xác để xác định trực tiếp thế OFFSET này. Tuy nhiên trong
thực tế ta xác định nh sau: Ta thấy là nếu coi U
vào
(thế OFFSET) là tín hiệu vào
thì ta có:

140
=

ra
U0 K
o
.U
vào
ở đây K
o
là hệ số khuếch đại hở mạch (không có trở phản hồi).
Hay U
OFFSET (vào)
=
oraOFFSET
KU
)(
ở đây U
OFFSET (vào)

= U
vào
; U
OFFSET (ra)
= U
ra
Nh vậy chúng ta chỉ phải đo
ra
U

và sau đó chia cho K
o
(có trong sách
tra cứu).
Hình A7-1b (xem phần thực nghiệm) là sơ đồ dùng để đo thế OFFSET của
vi mạch thuật toán 741.
1.2.Đo đặc trng biên độ và đặc trng tần số của bộ khuếch đại thuật toán
*) Đặc trng biên độ: là mối quan hệ giữa thế ra và độ lệch thế giữa hai lối
vào của bộ khuếch đại thuật toán.
U
ra
3 1 2
+

ra
-

ra
V
+

V
-
-U
OFFSET
+U
OFFSET
- U
vào max
+
U
vào max
U
vào

Hình 7.2

Đặc trng biên độ có dạng sau: (Hình 7. 2)
ở đây lối vo (-) đợc nối đất; Thế vào đợc đa vào lối vào (+)
1: Đặc trng thực đã chỉnh OFFSET
2, 3: Đặc trng thực cha đợc chỉnh OFFSET.
*)
Đặc trng tần số:
Khi thay đổi tần số tín hiệu thì hệ số khuếch đại sẽ bị thay đổi, đồng thời
dạng tín hiệu ra cũng bị sai lệch do sự khuếch đại không đều các tần số khác
nhau. Có thể xem mối quan hệ giữa hệ số khuếch đại và tần số tín hiệu là đặc
trng tần số của một bộ khuếch đại.
Với một bộ khuếch đại thuật toán dải rộng (không phải là bộ khuếch đại

141
chọn lọc) đặc trng tần số thờng có dạng sau: (Hình 7.3)

Dải tần số làm việc sẽ là:

, giá trị sẽ tơng ứng với giá trị của hệ số khuếch đại
.
max
0 ff ữ=
max
f
o
KK 9,0=
Các sơ đồ ở các hình A7-1c, A7-1d
(phần thực nghiệm) đợc sử dụng để đo đặc
trng biên độ và tần số của bộ khuếch đại
thuật toán 741. Một điều cần lu ý khi đo
đặc trng biên độ là: vì ta đo đặc trng biên
độ của bộ khuếch đại ở chế độ để hở mạch
phản hồi nên đặc trng biên độ sẽ rất dốc,
tức là đoạn tuyến tính chỉ ở trong một
0,7Ko
f
max
f
K
K
o

Hình 7. 3
khoảng rất hẹp của các giá trị U
vào
. Vì vậy chiết áp cho các giá trị U

vào
đợc chọn
bằng 100 ôm. Nhng cũng chính vì thế mà nếu hai nguồn nuôi 12V chỉ cần lệch
nhau không nhiều sẽ làm cho các giá trị thế vào rơi vào vùng bão hoà. Tức là thế
lối ra sẽ bị lệch hoặc về dơng hoặc về âm nguồn với mọi vị trí chiết áp P1. Và ta
sẽ không thu đợc đặc trng biên độ.
1.3. Đo điện trở vào và điện trở ra.
Sơ đồ tơng đơng đơn giản của 1 bộ khuếch đại thuật toán đợc thể hiện
nh sau: (Hình 7.4).
Tức là bộ khuếch đại thuật toán có R
vào
và R
ra
.
Nếu R
vào
không đủ lớn sẽ gây ra tiêu hao công suất nguồn tín hiệu vào. Còn nếu
R
ra
không đủ nhỏ sẽ tiêu hao vô ích công suất tín hiệu ra. Để xác định đợc R
vào

và R
ra
ta sử dụng sơ đồ trên hình A7-1e và hình A7-1f (Xem phần thực nghiệm).
Tuy nhiên vì R
vào
của khuếch đại thuật toán khá lớn nên để xác định đợc chính
xác ta mắc thêm R
6

= 100K.
R
vào
K.U
vào
U
vào
U
ra
R
ra R
tải

Hình 7.4
2. Một số mạch khuếch đại thông dụng sử dụng vi mạch KĐTT
2.1. Bộ lặp lại thế

142
Trong một số trờng hợp nguồn tín hiệu có biên độ điện áp của tín hiệu
đủ lớn nhng vẫn không đủ khả năng cung cấp công suất cho tải. Nguyên nhân là
do công suất nguồn tín hiệu nhỏ, thể hiện ở chỗ là điện trở nội của nguồn tín hiệu
lớn. Lúc này, thờng ta phải sử dụng bộ lặp lại thế để khuếch đại công suất nguồn
tín hiệu. Các vi mạch thuật toán đặc biệt thích hợp cho mục đích này vì điện trở
lối vào vô cùng lớn, điện trở lối ra rất nhỏ.
o
o
-
+
o
o

U
vào

o
R
v
R
f
-
+


o
o
o
+
R
v
R
f
-
U
ra


o
o
o
U
ra

U
vào
U
ra
U
vào

(a) Lặp lại thế (b) Khuếch đại đảo (c) Khuếch đại không đảo
Hình 7.5
2.2. Khuếch đại đảo:

U
ra
ngợc pha với U
vào
và .
v
f
ra
R
R
U =
U
vào
2.3. Khuếch đại không đảo:

U
ra
đồng pha với U
vào

và .
v
vf
ra
R
RR
U
+
= U
vào
.
Để tiến hành thực nghiệm ta hãy xem các sơ đồ ở phần thực nghiệm
Hình A7- 1g là sơ đồ lặp lại thế dùng khuếch đại thuật toán LM-741.
Hình A7- 3a là sơ đồ của bộ khuếch đại không đảo và Hình A7- 3b là sơ
đồ của bộ khuếch đại đảo. Sơ đồ có mắc
R
f
với các giá trị khác nhau để thay đổi
hệ số khuếch đại.
3. Bộ tạo thế chuẩn ổn định công suất trung bình
Mạch thực hiện chức năng:
.kU
ra
=
U
chuẩn
= const khi U
nguồn
thay đổi và I
tải

thay đổi trong một giới hạn nào đó.
Sơ đồ của mạch thờng có dạng sơ đồ ổn áp loại nối tiếp nh sau. Mạch
gồm 3 phần chính: (Xem hình 7.6).
1. Là yếu tố điều chỉnh: Thờng dùng transistor.
2. yếu tố khuếch đại và so sánh: ở đây dùng bộ khuếch đại thuật toán.
3. Bộ tạo thế chuẩn: Thờng dùng diode zener.

143
U
vào
= = U
rara
UUU +

vào
-

U
U
vào
có thể thay đổi do bản thân U
vào
thay đổi hoặc do dòng I
tải
thay đổi
vì nguồn
U
vào
có điện trở nội. Để constU
ra

=
thì cũng thay đổi theo U

U
vào
.
Yếu tố điều chỉnh thực hiện chức năng này.





Hình 7.6


1
3
o
o
2
o
o
I
tải
R
tải
U
ra
U
vào

U




Hình A7- 3 (phần thực nghiệm) là một bộ tạo thế chuẩn công suất trung
bình có dùng vi mạch LM 741 làm yếu tố so sánh và khuếch đại. Với sơ đồ này
1=
K
, tức là U
ra
= U
chuẩn
. Có hai bộ tạo thế chuẩn khác nhau trên hai diode zener
và mắc ở chế độ phân cực ngợc.
1
D
2
D
Vi mạch LM - 741 sẽ làm nhiệm vụ so sánh
U
ra
với một trong hai U
chuẩn
để
điều khiển
sao cho U
1
T

ra
= U
chuẩn
khi U
vào
= U
nguồn
thay đổi và dòng tải thay đổi.
4. Bộ tổng đại số các tín hiệu tơng tự
Hàm số mà mạch điện tử cần thực hiện là:
vnnvvra
UKUKUKU
+
+
+
=
2211


: Là các hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại ứng với các lối vào.
n
KK
1
Để phân tích mạch, bộ khuếch đại thuật toán thờng đợc xem là lý tởng
với các tính chất sau:
- Trở kháng vào

=
r
z (dòng

0
=
V
i
).
- Trở kháng ra
. 0=
r
z
- Hệ số khuếch đại hở mạch lớn

=
o
K .
áp dụng qui tắc dòng điện nút cho nút A có tính đến tính chất của bộ
khuếch đại thuật toán lý tởng ta có:
0
2
2
1
1
=++++
f
ra
N
Nvv
U
U
R
U

R
U
R
U


144
Một bộ tổng N lối vào có sơ đồ nh trên hình 7.7
o
R
1
-
+
R
N
o
o
U
ra
U
v1
U
v2
U
vN
A
o
R
2
R

f



.
.
.
o


Hình 7.7
Kết quả là:




+++




=
VN
N
f
V
f
V
f
ra

U
R
R
U
R
R
U
R
R
U
2
2
1
1

Hình A7- 4a (phần thực nghiệm) là sơ đồ của bộ tổng dùng vi mạch thuật
toán LM-741 với 4 lối vào. Sơ đồ có 3 nguồn tín hiệu điện áp một chiều đợc tạo
nên từ 3 mạch phân thế là 3 chiết áp
P
1
, P
2
, P
3
. Lối vào IN dùng để đa tín hiệu
xung từ máy phát vào bộ tổng.
Sơ đồ có khả năng lấy tổng 4 tín hiệu tơng tự lối vào với 4 hệ số khác
nhau.
5. Bộ khuếch đại vi sai (mạch trừ)
Mạch thực hiện chức năng lấy hiệu hai tín hiệu tơng tự lối vào

)(
21 vvra
UUKU

=
K là hệ số khuếch đại.
Sơ đồ của một bộ trừ nh sau: (Hình 7.8).
-
+
o
U
ra
U
v1
o
K
R
R
f
=
1
R
f
o
U
v2
K
R
R
c

=
2
R
c




Hình 7.8

145
Theo sơ đồ ta có điện áp lối vào cửa thuận:
K
R
R
R
UU
c
c
c
v
+
=
+ 2

và điện áp lối vào cửa đảo:
rarav
f
f
f

UUU
K
R
R
R
U +
+
=

).(
1

Vì
do đó
+
= UU )(
12 vvra
UUKU

=
Sơ đồ hình A7- 4b (xem phần thực nghiệm) đợc dùng làm bộ khuếch đại
vi sai. Trong sơ đồ này
đóng vai trò . 15
8
KR =
c
R

146

Phần thực nghiệm

A. Thiết bị sử dụng:
1. Thiết bị chính cho thực tập tơng tự.
2. Panel thí nghiệm AE - 107N cho bài thực tập về bộ khuếch đại thuật

toán (Gắn lên khối đế nguồn).
3. Dao động ký 2 chùm tia.
4. Dây nối cắm 2 đầu.
B. Cấp nguồn và nối dây
Panel thí nghiệm AE-107N chứa 4 mảng sơ đồ A7-1 A7- 4, với các chốt
cắm nguồn riêng. Khi sử dụng mảng nào thì cần nối dây cấp nguồn cho mảng đó.
Đất (GND) của các mảng sơ đồ đất đợc nối sẵn với nhau. Do đó chỉ cần nối đất
chung cho toàn khối AE -107N.
1. Bộ nguồn chuẩn DC POWER SUPPLY của thiết bị chính, cung cấp các
thế chuẩn
, cố định.
V5 V12
2. Bộ nguồn điều chỉnh DC ADJUST POWER SUPPLY của thiết bị chính,
cung cấp các giá trị điện thế một chiều
V15 0
+
và
V15 0

. Khi vặn các biến
trở chỉnh nguồn, cho phép định giá trị điện thế cần thiết. Sử dụng đồng hồ đo thế
DC trên thiết bị chính để xác định điện thế đặt.
(
Chú ý: Cắm đúng phân cực của nguồn và đồng hồ đo).
C. Các bài thực tập
1. đặc trng của op.amp.
Thí nghiệm về đặc trng của OP.AMP đợc thực hiện trên mảng sơ đồ
hình A7- 1a.
Nhiệm vụ:
Tìm hiểu nguyên tắc hoạt động và các đặc trng cơ bản của bộ khuếch đại

thuật toán.
Các bớc thực hiện:
1.1. Cấp nguồn 12V cho mảng sơ đồ A7-1. Chú ý cắm đúng phân cực
nguồn.
1.2. Đặt máy phát tín hiệu FUNCTION GENERATOR của thiết bị chính ở
chế độ:
- Phát dạng vuông góc (công tắc FUNCTION ở vị trí vẽ hình vuông góc),
tần số 1KHz (công tắc khoảng RANGE ở vị trí 100 và chỉnh bổ sung biến trở

147
chỉnh tinh FREQUENCY).
- Biên độ ra 4V (chỉnh biến trở biên độ AMPLITUDE).
OP.AMP.CHARACTERISTICS: mạch đo đặc trng bộ kđTT
1.3. Đo thế OFFSET của bộ khuếch đại thuật toán: Hình A7- 1b.


Nối các chốt và với K và L, để nối cả hai lối đảo và không đảo của
bộ khuếch đại thuật toán xuống đất. Bật điện thiết bị chính. Đo giá trị điện thế lối
ra U
+
i

i
offset
(ra).
Tính giá trị U
offset
(vào) =
ooffset
KraU )(

= ?

148
K
o
: hệ số khuếch đại riêng hay hệ số khuếch đại không có hồi tiếp của
khuếch đại thuật toán, K
o
(IC-741) ~ 2.10
5
.
1.4. Đo đặc trng biên độ của bộ khuếch đại thuật toán: Hình A7- 1c.


- Nối chốt
với H , để cấp thế từ biến trở P1 vào lối vào không đảo IC1.
+
i
- Nối chốt
với K, để nối đất với lối vào đảo.

i
- Vặn biến trở P1 quanh giá trị 0V. Đo các giá trị điện thế vào và ra. Ghi
kết quả giá trị đo vào bảng A7-1.
Bảng A7-1
U
vào
(H)
U
ra

(C)

Lập đồ thị sự phụ thuộc thế ra (trục y) và thế vào (trục
x).
- Xác định giá trị điện thế ra cực đại và cực tiểu của IC. Tính số % giá trị
này so với thế nguồn.
- Trên cơ sở đồ thị thu đợc, xác định độ nhạy của IC, bằng giá trị chênh
lệch thế cực tiểu giữa hai lối vào đảo và không đảo của IC làm thay đổi thế lối ra.
- Căn cứ độ dốc đồ thị, xác định hệ số khuếch đại hở của bộ khuếch đại
thuật toán.
1.5. Đo đặc trng tần số của bộ khuếch đại thuật toán: Hình A7- 1d
- Sử dụng máy phát xung ngoài có dải tần số tới 2MHz. Nối lối ra của
máy phát với lối vào IN/A của mạch A7- 1.

149
- Nối với F và G với L, để đa tín hiệu vào lối vào + của bộ khuếch
đại thuật toán.
+
i
- Nối
với O để tạo bộ lặp lại thế.

i

- Sử dụng kênh 1 dao động ký nối với IN/A. Nối kênh 2 với lối ra
OUT/C. Dao động ký đặt thang lối vào 2V/cm, thời gian quét
cmms1 . Thay đổi
tần số tín hiệu vào và ghi các kết quả đo thế ra vào bảng A7- 2.
Bảng A7- 2

100Hz 1KHz 10KHz 100KHz 500KHz 1MHz 2MHz
U
vào



U
ra

K =


Lập đồ thị sự phụ thuộc hệ số K (trục y) theo tần số tín hiệu (trục x). Xác
định khoảng tần số làm việc của sơ đồ khuếch đại thuật toán.
1.6. Đo điện trở vào R
i
của bộ khuếch đại thuật toán: Hình A7- 1e.
- Máy phát xung của thiết bị chính ở chế độ máy phát xung vuông góc,
biên độ tần số 1KHz.
- Nối máy phát xung với lối vào IN/A của sơ đồ. Nối F với G để cấp tín
hiệu từ máy phát qua điện trở R3 vào IC1. Điện trở R3 khi đó đợc mắc nối tiếp
với điện trở R
i
của bộ khuếch đại thuật toán.
- Nối
với O.

i
- Dao động ký đặt ở thang lối vào 0,1V/cm, thời gian quét cmms1 , đầu
đo (probe), đặt ở vị trí 1:10 để tăng tổng trở đo của dao động ký.

150
- Nối kênh 1 dao động ký với IN/A. Nối kênh 2 vào .
+
i
- Đo biên độ tín hiệu U
if
tại lối vào IN/A và biên độ U
i
tại . Bỏ qua điện
trở nội máy phát, tính điện trở vào của IC1 theo công thức:
+
i
(
)
(
)
iifii
UUURR

=
.3 = ?
1.7. Đo điện trở ra R
o
của bộ khuếch đại thuật toán: Hình A7- 1f
- Nối máy phát xung với lối vào IN/A của mạch A7- 1.
- Nối
với F và G với L và với O .
+
i

i
- Nối kênh 1 dao động ký với lối vào IN/A, kênh 2 với lối ra OUT/C. Dao
động ký đặt ở thang lối vào 2V/cm. Đo biên độ tín hiệu ra U
o
khi không nối J1 và
giá trị U
of
khi có nối J1.
- Giả thiết điện trở vào dao động ký là vô cùng lớn so với trở ra IC1, tính
điện trở ra của IC1 theo công thức:

151
(
)
44
. RURUR
ofoo

=
= ?
2. Bộ lặp lại thế
Nhiệm vụ:
Tìm hiểu nguyên tắc sử dụng bộ khuếch đại thuật toán để lặp lại thế.
Các bớc thực hiện:
2.1. Cấp nguồn 12V cho mảng sơ đồ A7- 1.
2.2. Nối IC1 theo sơ đồ lặp lại thế: Hình A7- 1g.
- Nối chốt
với O .

i
- Nối
với E và để cấp điện thế từ biến trở P2 cho lối vào + của IC1.
+
i


2.3. Vặn biến trở P2 từ giá trị thấp đến cao. Đo và ghi giá trị điện thế vào
và ra vào bảng A7- 3
Bảng A7- 3
U
vào
(E)
U
ra
(C)

2.4. Lập đồ thị sự phụ thuộc thế ra (trục y) và thế vào (trục
x).
2.5. Xác định độ lệch cực đại của đờng đặc trng thu đợc so với đờng
thẳng (tuyến tính), định khoảng làm việc tuyến tính cho sơ đồ.
2.6. Nêu u điểm của bộ lặp lại thế trên OP.AMP so với bộ chia thế dùng
biến trở.
3. khuếch đại đảo và không đảo
Nhiệm vụ:

152
Tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của bộ khuếch đại thuật toán đảo và không
đảo phân cực tín hiệu.
Các bớc thực hiện:

3.1. Cấp nguồn 12V cho mảng sơ đồ A7- 3. Chú ý cắm đúng phân cực
nguồn.
3.2. Đặt máy phát tín hiệu FUNCTION GENERATOR của thiết bị chính ở
chế độ:
- Phát dạng vuông góc (công tắc FUNCTION ở vị trí vẽ hình vuông góc),
tần số 10KHz (công tắc khoảng RANGE ở vị trí 10K và chỉnh bổ sung biến trở
chỉnh tinh FREQUENCY).
- Biên độ ra 100mV (chỉnh biến trở biên độ AMPLITUDE).
3.3. Đặt thang đo thế lối vào của dao động ký kênh 1 ở
cmV1 , thời gian
quét của dao động ký ở
cmms1,0 . Chỉnh cho cả 2 tia nằm giữa khoảng phần trên
và phần dới của màn dao động ký.
Nối kênh 1 dao động ký vào lối vào IN/A. Nối kênh 2 dao động ký vào lối
ra OUT/ C.
3.4. Khuếch đại không đảo:


- Nối máy phát xung của thiết bị chính vào lối vào IN/A.
- Nối J1, J3 (hình A7- 3a) để đa tín hiệu lối vào + IC1 và nối đất cho
đầu còn lại của điện trở R
1
.
- Thay đổi biên độ tín hiệu vào (U
vào
) theo bảng A7- 4, quan sát dạng và
đo biên độ tín hiệu ra (U
ra
), ghi các kết quả vào bảng A7- 4. Tính giá trị
vorad

UUK = cho mỗi trờng hợp biên độ vào. Ghi các kết quả vào bảng A7- 4.

153
- Tính các giá trị :
131
RRK
t
=
=
13
1 RR
+


142
RRK
t
=
=
14
1 RR
+

153
RRK
t
=
=
15
1 RR

=
+

164
RRK
t
=
=
16
1 RR
+

Bảng A7-4
U
vào
100mV 200mV 300mV 400mV 500mV
Dạng tín hiệu ra
Phân cực tín hiệu ra
U
ra
(nối K với K1)
vorad
UUK =
1


U
ra
(nối K với K2)
vorad

UUK =
2


U
ra
(nối K với K3)
vorad
UUK =
3


U
ra
(nối K với K4)
vorad
UUK =
4



- So sánh giá trị K
d
và K
t
cho các trờng hợp. Nếu xem chúng bằng nhau
thì sai số là bao nhiêu? Giải thích sự không tơng ứng của chúng trong một số
trờng hợp.
3.5. Khuếch đại đảo:
- Nối máy phát xung của thiết bị chính vào lối vào IN/A.

- Nối J2 (hình A7- 3b) để đa tín hiệu lối vào
- IC1.
- Thay đổi biên độ tín hiệu vào (U
vào
) theo bảng A7- 5, quan sát dạng và
đo biên độ tín hiệu ra (U
ra
), ghi các kết quả vào bảng A7- 5. Tính giá trị
vorad
UUK = cho mỗi trờng hợp biên độ vào. Ghi các kết quả vào bảng A7- 5.
- Tính các giá trị :
131
RRK
t
=
=
13
RR



142
RRK
t
=
=
14
RR

153
RRK
t
=
=
15
RR


164
RRK
t
=
=
16
RR



154

- Thay đổi biên độ tín hiệu vào (U
vào
), vẽ dạng và đo biên độ tín hiệu ra
(U
ra
), đo thế

in
U

trên

lối vào , ghi các kết quả vào bảng A7- 5.

i
Bảng A7-5
U
vào
100mV 200mV 300mV 400mV 500mV
Dạng tín hiệu ra
Phân cực tín hiệu ra
U
ra
(nối K với K1)
vorad
UUK =
1


U
ra
(nối K với K2)
vorad
UUK =
2


U
ra

(nối K với K3)
vorad
UUK =
3


U
ra
(nối K với K4)
vorad
UUK =
4



- Nhận xét về giá trị
cho tất cả các trờng hợp để chứng minh điểm

- trong sơ đồ sử dụng gọi là gọi là điểm đất ảo. Giải thích bằng lý thuyết cho
giá trị đất ảo.

in
U
- So sánh giá trị K
d
và K
t
cho các trờng hợp. Nếu xem chúng bằng nhau
thì sai số là bao nhiêu? Giải thích sự không tơng ứng của chúng trong một số
trờng hợp.

155
4. bộ tạo thế chuẩn ổn định
Nhiệm vụ:
Tìm hiểu nguyên tắc bộ tạo nguồn thế chuẩn ổn định sử dụng OP.AMP.
Các bớc thực hiện:
4.1. Cấp nguồn
và 0: +15V cho mảng sơ đồ A7- 3.
V12
4.2. Mắc các đồng hồ đo:
- Đồng hồ đo thế nuôi sơ đồ: Nối chốt + của mạch A7- 3 với đồng hồ
đo thế DIGITAL VOLTMETER của thiết bị chính. Khoảng đo đặt ở 20V
- Đồng hồ đo thế chuẩn lối ra: Nối chốt OUT/C của mạch A7- 3 với đồng
hồ đo thế DIGITAL METER V-A của thiết bị chính. Đặt các công tắc của bộ đo
hiện số ở chế độ đo thế (V) và khoảng đo 20.0V.
(
Chú ý cắm đúng phân cực của nguồn và đồng hồ đo).
REF.VOLT.CIRCUIT: mạch tạo thế chuẩn

4.3. Nối J1, không nối J2, để sử dụng thế chuẩn từ zener D1 = 5V6. Ghi
giá trị điện thế ra. Thay đổi thế +V nuôi sơ đồ, ghi lại giá trị thế lối ra vào bảng
A7- 6.
Bảng A7- 6
Thế nuôi
V10+

V11
+

V12

+

V13
+

V14+

Thế lối ra

156
4.4. Nối J2, không nối J1, để sử dụng thế chuẩn từ zener D2 = 8V2. Ghi
giá trị điện thế ra. Thay đổi thế +V nuôi sơ đồ, ghi lại giá trị thế lối ra vào bảng
A7- 7.
Bảng A7- 7
Thế nuôi
V10+

V11
+

V12
+

V13
+

V14+

Thế lối ra

4.5. Nối J2. Nối lần lợt J3, J4 để thay đổi tải theo bảng A7- 8. Ghi giá trị
điện thế tại các vị trí tơng ứng vào bảng A7- 8.
Bảng A7- 8
Dòng tải
(
)
31ICV
(
)
21ICV
(
)
61ICV
()
COUTV
Nối J3
Nối J4

4.6. Giải thích tại sao khi tải thay đổi, điện thế ra không đổi hoặc thay đổi
nhỏ.
5. bộ lấy tổng đại số tín hiệu tơng tự
Nhiệm vụ:
Tìm hiểu nguyên tắc sử dụng bộ khuếch đại thuật toán để thực hiện các
phép toán đại số tơng tự.
Các bớc thực hiện:
5.1. Cấp nguồn
cho mảng sơ đồ A7- 4a. (
V12
Chú ý cắm đúng phân cực
của nguồn và đồng hồ đo).

5.2. Phép lấy tổng đợc thực hiện với hai tổng số hạng:
- Nguồn nối cố định từ biến trở P2 qua trở R4 tới lối vào
- bộ khuếch
đại thuật toán.
- Nguồn nối qua các chốt E, F từ biến trở P1 hoặc P3 tới lối vào
+ bộ
khuếch đại thuật toán.
5.2.1. Phép thử 1: Lấy tổng các giá trị điện thế.
+ Nguồn 1: Đặt biến trở
1
5,11
in
VVP
=
+
=

+ Nguồn 2: Đặt biến trở
2
12
in
VVP
=

=

+ Nguồn 3: Đặt biến trở
3
5,03
in

VVP
=

=

Nối các chốt theo bảng A7- 7, trong đó:

157
- E lần lợt nối với H , I , K để thực hiện lấy tổng từ nguồn P1 và P2 theo
các hệ số khác nhau.
- F lần lợt nối với H , I , K để thực hiện lấy tổng từ nguồn P3 và P2 theo
các hệ số khác nhau.


- Đo các giá trị điện thế ra U
o
của IC1 (điểm OUT/C) cho từng trờng hợp.
Ghi các kết quả vào bảng A7- 9.
Bảng A7- 9
E nối H E nối I E nối K F nối H F nối I F nối K
Giá trị đo V
o

Giá trị tính V
o

=
j
R

R5 = 1K R6 = 2K R7 =5K R5 =1K R6 = 2K R7 =5K

- Giá trị tính cho các trờng hợp, theo công thức:








+=
3
9
2
4
9

in
j
ino
V
R
R
V
R
R
V
hoặc

+=
1
9
2
4
9

in
j
ino
V
R
R
V
R
R
V
,
trong đó R
j
lấy theo bảng A7- 7.
VPV
in

5,1)1(
1
+= , VPV
in
1)2(
2

=
, VPV
in
5,0)3(
3

=
.

158
So sánh các kết quả đo và tính toán tơng ứng. Nếu xem chúng bằng nhau
thì sai số là bao nhiêu? Tìm những nguyên nhân gây nên sự sai khác đó.
5.2.2. Phép thử 2: Lấy tổng các giá trị điện thế.
+ Nguồn 1: Đặt biến trở
1
75,01
in
VVP
=
+
=

+ Nguồn 2: Đặt biến trở

2
5,02
in
VVP
=

=

+ Nguồn 3: Đặt biến trở
3
75,03
in
VVP
=

=

Lặp lại bớc 2.1, ghi kết quả vào bảng A7- 10.
Bảng A7- 10
E nối H E nối I E nối K F nối H F nối I F nối K
Giá trị đo V
o

Giá trị tính V
o


5.2.3. Sử dụng chốt cắm để lấy tổng từ tập hợp cho 3 nguồn vào với giá trị
tuỳ ý. Lặp lại thí nghiệm nh trên.
5.3. Đặt thang đo thế lối vào của dao động ký ở 1V/cm, thời gian quét ở

1ms/cm. Chỉnh cho cả hai tia nằm giữa khoảng phần trên và phần dới của màn
dao động ký.
Nối kênh 1 dao động ký vào lối vào IN/A. Nối kênh 2 dao động ký vào lối
ra OUT/ C.
5.4. Đặt máy phát tín hiệu FUNCTION GENERATOR của thiết bị chính ở
chế độ:
- Phát dạng vuông góc (công tắc FUNCTION ở vị trí vẽ hình vuông góc),
tần số 1KHz (công tắc khoảng RANGE ở vị trí 1K và chỉnh bổ sung biến trở
chỉnh tinh FREQUENCY).
- Biên độ ra 1V (chỉnh biến trở biên độ AMPLITUDE).
5.5. Lấy tổng các giá trị điện thế và tín hiệu xung.
- Nguồn 2: Đặt biến trở
2
25,02
in
VVP
=

=

- Nguồn 4: Nối máy phát xung của thiết bị chính với lối vào IN/A của sơ
đồ A7- 4. Nối chốt G với I.
5.6. Vặn biến trở P2 để thay đổi V
in2
, đo biến độ tín hiệu ra và mức thế một
chiều nền của tín hiệu, ghi kết quả vào bảng A7- 11.


159
Bảng A7- 11

2in
V
V25,0 V5,0

V75,0

V1


V5,1

V2

Biên độ xung ra


Thế nền lối ra

Tơng tự mục 2.1, tính toán các giá trị thế và tín hiệu lối ra IC1 và so sánh
với giá trị đo tơng ứng.
6. bộ khuếch đại vi sai
Nhiệm vụ:
Tìm hiểu cách dùng bộ khuếch đại thuật toán ở chế độ khuếch đại vi sai.
Các bớc thực hiện:
6.1. Sử dụng sơ đồ hình A7- 4: Trong đó cấp các nguồn thế tới cả hai lối
vào + và của bộ khuếch đại thuật toán IC1.
- Nguồn cho lối vào + : V
in3
thế âm lấy từ biến trở P3. Nối J1.
- Nguồn cho lối vào : V

in2
thế âm lấy từ biến trở P2.

6.2.
Phép thử 1: Đặt các biến trở P2 = 1V, P3 ở các giá trị theo bảng
A7- 12.


160
Bảng A7- 12
3
3
in
VP
V1

V5,1


V2


V5,2

V3

V4

Điện thế ra U
o

Giá trị tính V
o


Tính giá trị thế ra cho các trờng hợp theo công thức:
()
(
)
4923
. RRVVV
inino


= = ?
Phép thử 2: V
in3
(P3) = giá trị theo bảng A7- 13, V
in2
= 1,5V
Bảng A7- 13
3
3
in
VP
V1

V5,1

V2

V5,2


V3

V4

Điện thế ra U
o

Giá trị tính V
o


So sánh các kết quả đo và tính toán tơng ứng. Nếu xem chúng bằng nhau
thì sai số là bao nhiêu? Tìm những nguyên nhân gây nên sự sai khác đó.


161