Báo cáo thí nghiệm đo lường điện tử

Báo cáo Thí nghiệm Đo lường điện tử

BÀI 1 : PHƯƠNG PHÁP ĐO BẰNG MÁY HIỆN SÓNG
1. Mục đích:
- Khảo sát các phương pháp đo thông dụng trên máy hiện sóng.
2. Thiết bị thí nghiệm:
- Máy hiện sóng 2 kênh, DMM, Gen, bảng mạch thí nghiệm.
3. Nội dung thí nghiệm:
3.1 Đo điện áp:
3.1.1 Đo sụt áp bằng phương pháp cộng đảo:
- Sử dụng khối mạch SCR AC CONTROL của bảng mạch THYRISTOR & POWER
CONTROL.
- Dùng 2 kênh của máy hiện sóng để đo sụt áp trên tải cách ly đất R 8 bằng phương pháp
cộng đảo.
- Điều chỉnh mức đất và chọn 2 que đo ở chế độ AC.
- Mạch như hình vẽ:

-

Điều chỉnh GEN để tín hiệu ở ngõ vào là 18Vpk-pk, 60Hz.
Điều chỉnh 2 que đo ở cùng mức 5V/DIV.
Điều chỉnh VERT MODE ở chế độ ADD, chỉnh kênh 2 ở chế độ INV. Khi đó, dạng
sóng trên máy hiện sóng chính là sụt áp trên R8.
vR8(V)
7
t(s)
f = 120Hz

3.1.2 Đo điện áp thấp (điện áp gợn):
- Sử dụng khối mạch FULL-WAVE RECTIFICATION AND FILTERING của bảng
mạch SEMICONDUCTOR FUN 3.1

- Mạch như hình vẽ. Mắc kênh 1 vào GEN. Cấp tín hiệu sin 20V pk-pk tần số 60Hz. Tín
hiệu sau khi qua biến áp là 25Vpk-pk , 60Hz

SVTH: Nguyễn Hữu Hòa – 06DT1

Trang 1


Báo cáo Thí nghiệm Đo lường điện tử

-

Quan sát dạng sóng ra trên kênh 2, ta có: Vo(pk) =12V

-

Mắc thêm tụ C1=10µF vào mạch như hình vẽ:

-

Với VOM, điện áp DC ra = 12V
Khi không có tải thì tụ C1 nạp rất nhanh đến V = 12V và giữ nguyên mức điện
áp đó vì không có đường xả điện đã nạp.
Dạng sóng ra lúc này:
vo(V)
12
t(s)

-

Mắc thêm R2 vào mạch như sau :

SVTH: Nguyễn Hữu Hòa – 06DT1

Trang 2


Báo cáo Thí nghiệm Đo lường điện tử

Dựa vào máy hiện sóng, chỉnh mhs ở mức 20mV/DIV thì quan sát được điện thế gợn
sóng: Biên độ đỉnh-đỉnh chiếm 5 ô ⇒ Vrip(pk-pk) = 5.20 = 100mVpk-pk
Điện thế DC ra: Vo = 12V
12
v(mV)

v(V)
100mVp-p

t(s)

Theo lý thuyết:
Ta có: Vrip(p-p) =
-

V0
12
=
= 0.106Vpk-pk = 106 mVpk-pk
2.f .C1 .R 2 2.120.10.10 −6.47000

 Như vậy phép đo là chính xác.
Mắc thêm tụ điện C2 song song với C1 và R2 như sau :

- Dựa vào máy hiện sóng, chỉnh mhs ở mức 10mV/DIV thì ta quan sát được điện thế
gợn sóng: Biên độ đỉnh-đỉnh chiếm 5 ô ⇒ Vrip(pk-pk) = 5.10 = 50mVpk-pk
Điện thế DC ra : Vo = 12V
Theo lý thuyết:
Ta có: Vrip(p-p) =

V0
12
=
= = 0.053Vpk-pk = 53mVpk-pk
2.f .(C1 + C 2 ).R 2 2.120.20.10 −6.47000

 Như vậy phép đo là chính xác.
-

Nếu thay tải R3 từ 47k Ω thành 33k Ω

SVTH: Nguyễn Hữu Hòa – 06DT1

Trang 3


Báo cáo Thí nghiệm Đo lường điện tử

- Dựa vào máy hiện sóng, chỉnh mhs ở mức 20mV/DIV thì ta quan sát được điện thế
gợn sóng: Biên độ đỉnh-đỉnh chiếm 3 ô ⇒ Vrip(pk-pk) = 3.20 = 60mVpk-pk
Điện thế DC ra : Vo = 10V

Theo lý thuyết:
Ta có: Vrip(p-p) =

V0
10
=
= = 0.063Vpk-pk = 63mVpk-pk
2.f .(C1 + C 2 ).R 3 2.120.20.10 −6.33000

 Như vậy phép đo là chính xác.
3.2 Đo tần số:
3.2.1 Các hình thức đo.
a- Đo độ lệch pha theo y-t
 Phương pháp chung: Sử dụng máy hiện sóng, quan sát bằng cả hai kênh.
Điều chỉnh hai que cân bằng trước khi đo.
Điều chỉnh mức đất cho chuẩn và chọn đo ở chế độ AC.
Điều chỉnh máy hiện sóng sang chế độ hiển thị cả hai kênh.
Điều chỉnh vị trí của tín hiệu trên kênh 1 sao cho điện áp trên kênh 1
bằng 0 tại trung tâm của màn hình.
- Tính khoảng cách giữa điểm 0V của kênh 1 và điểm 0V của kênh 2.
- Trong một chu kì tín hiệu biến thiên 360 0 , tối ưu thang đo để 1 chu kỳ chiếm 10 ô
ngang của máy hiện sóng. Do đó ta suy ra 1ô = 360 và tính được lệch pha giữa hai tín
hiệu.
b-Đo độ lệch pha theo kiểu X-Y
 Phương pháp chung:
- Sử dụng máy hiện sóng, quan sát bằng cả hai kênh.
- Điều chỉnh hai que cân bằng trước khi đo.
- Điều chỉnh mức đất cho chuẩn và chọn đo ở chế độ AC.
- Điều chỉnh máy hiện sóng sang chế độ hiển thị cả hai kênh.
- Điều chỉnh time/div sang vị trí X-Y.

- Dạng tín hiệu thu được là mẫu hình Lissajou.
- Điều chỉnh mẫu hình Lissajou vào giữa màn hình.
- Đo khoảng cách giữa hai điểm cắt trục Y ngắn nhất L1 và khoảng cách giữa hai điểm
cắt trục Y dài nhất L2.Tính arcsin(L1/L2). Giá trị tính được chính là độ lệch pha giữa
hai tín hiệu.

SVTH: Nguyễn Hữu Hòa – 06DT1

Trang 4


Báo cáo Thí nghiệm Đo lường điện tử

3.2.2 Tiến hành đo.
- Sử dụng khối mạch LOW PASS FILTER của bảng mạch OPERATIONAL AMP
APPLICATIONS
- Ta sử dụng mạch lọc thông thấp một cực như hình vẽ:

-

Lắp kênh 1 vào GEN, kênh 2 vào ngõ ra.
 Chỉnh GEN cấp sóng sin 1Vpk-pk- 1kHz.
Bật máy hiện sóng sang chế độ DUAL.
Điều chỉnh TIME/DIV ở 10ms/ vạch để 1 chu kì của mỗi tín hiệu hiển thị toàn màn
hình.
Tối ưu hóa thang đo và điều chỉnh điểm 0V của tín hiệu vào ở trung tâm màn hình
Quan sát độ lệch pha theo y-t trên màn hình ta có dạng sóng:
v

t

1.3 vạch

-

Quan sát ta thấy khoảng cách giữa hai điểm 0V của hai tín hiệu vào ra là khoảng 1.3
vạch, nên độ dịch pha ∆ϕ1 =

-

360 0
.1.3 vạch = 46.8 0
10

Bật TIME/DIV sang X-Y ta có mẫu hình Lissajou như sau:

SVTH: Nguyễn Hữu Hòa – 06DT1

Trang 5


Báo cáo Thí nghiệm Đo lường điện tử

L1

L2

Tính độ lệch pha dựa vào mẫu hình Lissajou:
Ta có:
L1 = 1.8 vạch; L2 = 2.5vạch ⇒ ∆ϕ1 = arcsin(

L1
1.8
) = arcsin( ) = arcsin(0.72) ≈ 46.1 0
L2
2.5

⇒ Như vậy kết quả đo ở 2 cách đo là phù hợp.

-

 Tăng tần số lên 5kHz.
Quan sát độ lệch pha theo y-t trên màn hình ta có dạng sóng:
v

t

1.7 vạch

-

Quan sát ta thấy khoảng cách giữa hai điểm 0V của hai tín hiệu vào ra là khoảng 1.7
vạch, nên độ dịch pha ∆ϕ 2 =

-

360 0
× 1.7 vạch = 61.2 0 ≈ 610
10

Bật sang chế độ X-Y ta có mẫu hình Lissajou:

SVTH: Nguyễn Hữu Hòa – 06DT1

Trang 6


Báo cáo Thí nghiệm Đo lường điện tử

L1

L2

Tính độ lệch pha dựa vào mẫu hình Lissajou:
Ta có:
L1 = 2.2 vạch; L2 = 2.6vạch ⇒ ∆ϕ1 = arcsin(

L1
2.2
) = arcsin( ) = arcsin(0.85) ≈ 60 0
L2
2.6

⇒ Như vậy kết quả đo ở 2 cách đo là phù hợp.

3.3 Đo và vẽ đặc tuyến ra của cấu kiện điện tử: (JFET)
- Dùng khối mạch JUNCTION FETS của bảng mạch FET FUNDAMENTAL 3.1
- Mắc mạch như hình vẽ:

-

Dùng máy hiện sóng chỉnh GEN 15Vpk-pk tần số f = 1000Hz.
Dùng đồng hồ đo chỉnh VGS = 0Vdc
Kết nối máy hiện sóng như hình vẽ, chỉnh máy hiện hiện sóng ở chế độ XY, để hiển
thị đặc tuyến ID – VDS .

Dạng sóng quan sát được trên máy hiện sóng:
SVTH: Nguyễn Hữu Hòa – 06DT1

Trang 7


Báo cáo Thí nghiệm Đo lường điện tử

-

Chỉnh VGS = -1Vdc.Quan sát dạng song. Ta vẽ được đặc tuyến của JFET kênh N.

BÀI 2 : ĐO CÁC THÔNG SỐ CỦA MẠCH OP-AMP
1. Mục đích:
- Đo các thông số của Op-Amp.
2. Thiết bị thí nghiệm:
- Máy hiện sóng 2 kênh, DMM, GEN, Bảng mạch thí nghiệm (2)
3. Nội dung thí nghiệm:
3.1 Bảng mạch OPERATIONAL AMP FUNDAMENTALS
• Chủ đề 2: Mạch khuếch đại đảo
Thí nghiệm 1: Hoạt động DC của mạch khuếch đại đảo.

-

Lắp mạch như hình vẽ trên.

Sử dụng VOM để hiển thị điện thế ngõ ra V o. Sau đó ta vặn núm tinh chỉnh (TRIM) từ
tận cùng trái sang phải. Ta thấy điện áp Vo bị ảnh hưởng bởi điện áp tinh chỉnh âm.

SVTH: Nguyễn Hữu Hòa – 06DT1

Trang 8


Báo cáo Thí nghiệm Đo lường điện tử

-

Vặn núm tinh chỉnh (TRIM) để chỉnh điện áp chênh lệch ngõ ra của mạch về 0. Chú ý
rằng sau khi chỉnh điện áp thì chúng ta không đụng vào núm tinh chỉnh nữa.
Sử dụng VOM để đo điện áp ngõ vào vi sai (V D) của mạch opamp. Ta thấy VD đúng kể
từ khi U1 được chỉnh, và đồng thời điện áp hồi tiếp không ảnh hưởng đến mạch nữa.

-

Sửa lại mạch cho giống với bên trên.
Sử dụng dây nối để kết nối ngõ ra bộ phân áp (OUT) với ngõ vào R 2 của bảng mạch
khuếch đại đảo.

-

Điều chỉnh bộ phân áp để điện áp ngõ vào (VI) là +1Vdc
Sử dụng VOM để đo điện áp Vo. Ta đo được Vo = -10Vdc
Như vậy, độ lợi điện áp của mạch AV = Vo / VI = -10 / 1 = -10
Dựa vào những giá trị điện trở R2 và R3 ta cũng tính được độ lợi :
AV = -R3/R2 =-10k Ω / 1k Ω (giống như bằng cách đo ở trên).

- Điều chỉnh ngõ ra của bộ phân áp, hay ngõ vào của mạch đến -1.0Vdc
- Sử dụng VOM để đo điện áp Vo. Ta đo được Vo = 10Vdc

Như vậy, độ lợi của mạch bị ảnh hưởng bởi cực tính của điện áp ngõ
vào.

SVTH: Nguyễn Hữu Hòa – 06DT1

Trang 9


Báo cáo Thí nghiệm Đo lường điện tử

-

CM9 được bật để thay đổi giá trị điện trở R3.
Đo điện áp ngõ ra ta được Vo = 3Vdc
Độ lợi của mạch AV = Vo / VI = -3
Với R2 = 1k Ω thì R3 = (Vo / VI )xR2 = 3k Ω

-

CM9 được tắt.
Chỉnh VI = -0.5Vdc
Đo điện áp VR2. Ta thấy VR2 = VI = -0.5Vdc
 IR2 = VR2/R2 = -0.5mA
Ta đo được VR3 = 5Vdc
Tính dòng hồi tiếp qua điện trở R3 = 10k Ω . Ta có, IR3 = VR3 / R3 = 0.5mA
 Dựa vào dòng ngõ vào và dòng hồi tiếp, ta thấy hai dòng này xấp xỉ nhau, vì vậy

dòng ngõ vào cực (-) của opamp gần như bằng 0.
Đo điện áp tải ta được VRL = 5Vdc
 IRL = VRL / RL = 5V / 10k Ω = 0.5mA
Kết luận:
- Một opamp chức năng đảo sẽ đảo chiều cực tính của điện áp ngõ vào.
- Độ lợi của mạch khuếch đại đảo bằng với tỉ số giữa điện trở hồi tiếp trên điện trở ngõ
vào.
- Một điện áp tinh chỉnh dùng để điều chỉnh điện áp chênh lệch ngõ ra của opamp về 0.
- Định luật Ohm được áp dụng để xác định sự phân phối dòng của một opamp.
- Điện áp vi sai của opamp được giữ ở gần 0V.
- Bởi vì những trở kháng vào cao, một opamp sẽ có dòng ngõ vào bé.
Thí nghiệm 2: Mạch khuếch đại đảo chế độ AC.

SVTH: Nguyễn Hữu Hòa – 06DT1

Trang 10


Báo cáo Thí nghiệm Đo lường điện tử

-

Lắp mạch như hình vẽ.
Chỉnh TRIM để điện áp ngõ ra Vo của mạch về 0. Chú ý rằng sau khi chỉnh ta đừng làm
lệch nút TRIM.

-

Kết nối GEN phát sóng sin đến ngõ vào R1 của mạch.
Kết nối kênh 1 của máy hiện sóng đến ngõ vào của mạch. Sau đó chỉnh GEN cấp sóng

sin 0.1Vpk-pk tại 1000Hz (1ms).
Sử dụng kênh 2 để đo điện áp ngõ ra của mạch. Ta quan sát và tính được V o = 10Vpk-pk.
Như vậy, AV = 100
Tối ưu thang đo để so sánh về pha giữa điện áp vào ra ta thấy lệch pha 5 vạch. Do đó
tín hiệu vào và ra lệch pha: 360x5vạch = 1800

-

v

5 vạch

SVTH: Nguyễn Hữu Hòa – 06DT1

t

Trang 11


Báo cáo Thí nghiệm Đo lường điện tử

- Điều chỉnh điện áp ngõ vào của mạch là 0.1Vpk-pk.
- CM10 được kích hoạt để thay đổi giá trị độ lợi của mạch.
- Ta đo được điện áp ngõ ra của mạch là 2Vpk-pk.
 CM10 làm giảm độ lợi AV của mạch.
- Ta có AV = R3 / R1
 R3 = AV.R1 = 20.100 Ω = 2000 Ω = 2k Ω
Kết luận:
- Dạng sóng ngõ ra của mạch khuếch đại đảo lệch pha xấp xỉ 180 0 với dạng sóng ngõ
vào.

- Một opamp sẽ đạt trạng thái bão hòa nếu điện áp vào đạt gần đến mức điện áp nguồn.
- Sự bão hòa của opamp làm méo dạng sóng ngõ ra của mạch.
Chủ đề 3: MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÔNG ĐẢO
Thí nghiệm 1: Mạch khuếch đại không đảo chế độ DC.
- Lắp mạch như hình vẽ bên trên. Chắc chắn rằng ngõ vào được nối đến điểm chung của
mạch

-

.
Điều chỉnh TRIM để V0 = 0
Quan sát ngõ ra của mạch khi tháo điểm kết nối chung ở ngõ vào (+) thì ta thấy V 0 khác
0, do vậy opamp bão hòa.

SVTH: Nguyễn Hữu Hòa – 06DT1

Trang 12


Báo cáo Thí nghiệm Đo lường điện tử

-

Lấy điện áp từ bộ phân áp đưa đến ngõ vào không đảo của opamp.
Cấp điện áp ngõ vào không đảo VI = 1Vdc. Đo điện áp ngõ ra V0 = 10Vdc

AV = 10
Ta nhận thấy rằng điện áp ngõ vào và ngõ ra là cùng cực tính.
Sử dụng VOM để đo điện áp vi sai của opamp ta thấy U1 hoạt động bình thường
(VD khác 0).

Dựa vào độ lợi AV đo được:


-

AV = 1+

R2
R1

Điều chỉnh điện áp ngõ vào VI từ 1Vdc xuống -1Vdc.
Ta đo được điện áp ngõ ra V0 xấp xỉ -10Vdc (-9.99Vdc). Như vậy không ảnh hưởng
đến độ lợi của mạch.
Điều chỉnh điện áp lấy từ bộ phân áp từ tận cùng bên trái đến tận cùng bên phải. Ta
thấy opamp chỉ bão hòa trong khoảng từ -1Vdc đến 1Vdc.
Điều chỉnh lại VI =-1Vdc. Đo điện áp rơi trên các trở R1,R2,R4 lần lượt là -1Vdc, -8.97
Vdc, -10Vdc. Như vậy,VR2 ≈ 9VR1 ⇒ IR1 ≈ IR2 ,dòng hồi tiếp và dòng tải đều chảy ra
ngõ ra của opamp U1.
Tương tự với VI = 1Vdc thì dòng hồi tiếp và dòng tải đều chảy vào U1 từ ngõ ra.
CM15 kích hoạt làm thay đổi giá trị R 2. Điều chỉnh VI đến giá trị thích hợp để mạch
không khuếch đại bão hòa. Khi đó V I = -1.12Vdc, ta tính thấy AV<10 ⇒ CM19 làm
giảm giá trị R2.Như vậy, ta thấy độ lợi mạch giảm khi R2 giảm và ngược lại.

Thí nghiệm 2: Mạch khuếch đại không đảo chế độ AC.

SVTH: Nguyễn Hữu Hòa – 06DT1

Trang 13

Báo cáo Thí nghiệm Đo lường điện tử

-

-

Lắp mạch như hình vẽ. Chắc chắn ngõ vào của mạch được nối đến điểm chung của
mạch.
Điều chỉnh TRIM để ngõ ra của mạch đến 0V.

Lắp GEN cấp sóng sinh và kênh 1 của máy hiện sóng đến ngõ vào (+) của opamp.
Điều chỉnh GEN cấp sóng sin 1Vpk-pk ở 1000Hz. Ta đo được V0 = 10Vpk-pk

AV = V0 / VI = 10
Ta quan sát được VI và V0 là cùng pha vì điểm 0V của tín hiệu vào và ra trùng nhau.

v

t

SVTH: Nguyễn Hữu Hòa – 06DT1

Trang 14


Báo cáo Thí nghiệm Đo lường điện tử

-

Tăng VI đến khi nào dạng sóng ngõ ra méo. Khi đó V 0 >10Vpk-pk (tại 20Vpk-pk trở lên

thì dạng sóng ngõ ra méo).
- Điều chỉnh VI = 1Vpk-pk. CM6 được kích hoạt để thay đổi giá trị R 2. Ta đo được V0 =
2Vpk-pk. Như vậy, Độ lợi của mạch AV = 2.
 CM6 làm giảm R2.
Kết luận:
R2
R1

-

Tại tần số thấp,công thức tính độ lợi là AV = 1+

-

Dạng sóng ngõ ra của mạch khuếch đại không đảo thì cùng pha với dạng sóng ngõ vào.

Chủ đề 4: VOLTAGE FOLLOWER
Thí nghiệm 1: Voltage follower DC operation
- Mạch như hình vẽ:

-

Đo được V0 = 0
Mạch như hình vẽ:

-

Chỉnh Vi = 100mV thì đo được V0 = 100mV.
Điều chỉnh Vi = -100mV thì đo được V0 = -100mV

SVTH: Nguyễn Hữu Hòa – 06DT1

Trang 15


Báo cáo Thí nghiệm Đo lường điện tử

 Mạch Voltager follower không khuếch đại Vi và cũng không làm đảo chiều Vi.
- Đo VD = -6.8mV ≈ 0 => Vi và V0 bằng nhau. Do đó OpAmp không bão hòa.
- Quan sát VD, điều chỉnh từ từ Vi từ khối mạch chia áp thì Op Amp vẫn không bão hòa,
giá trị VD không đổi, V0 thay đổi theo Vi.
Thí nghiệm 2: Inverting gain of one amplifier
- Mạch như hình vẽ:

-

Đo thấy VD rất nhỏ nên không cần chỉnh TRIM.
Lấy áp Vi từ khối mạch phân áp.

-

Điều chỉnh đến 1Vpk-pk. Quan sát trên máy hiện sóng thấy V 0 = -1Vpk-pk. Như vậy mạch
này không khuếch đại nhưng đảo chiều tín hiệu vào.
- Điều chỉnh Vi (đo trên VOM) đến -1Vdc thì V0 = 1Vdc.
- Đo lại VD (khi có mắc thêm R3) : VD = 0.1mV ≈ 0 => Op amp U1 không bão hòa. Khi
đó Vi = V0
- Điều chỉnh Vi = 1V. Kích hoạt CM1 để làm giảm R1. Ta đo được V0 = -0.5V
 Av = 0.5
Thí nghiệm 3: Voltage follower AC characterictics
- Mạch như hình vẽ

SVTH: Nguyễn Hữu Hòa – 06DT1

Trang 16


Báo cáo Thí nghiệm Đo lường điện tử

-

Mắc kênh 1 để quan sát Vi, kênh 2 quan sát V0
Chỉnh GEN: sóng sin 1Vpk-pk 1kHz đưa vào Vi. Quan sát dạng sóng của V0 và Vi trùng
nhau nên có nhận xét: mạch không khuếch đại và không làm méo dạng tín hiệu.
Quan sát dạng sóng vào ra, tăng tần số tín hiệu vào lên 100kHz thì biên độ của V 0 vẫn
không giảm.
Chỉnh GEN: sóng vuông 20Vpk-pk 10kHz đưa vào Vi. Sử dụng dạng sóng ở ngõ ra V 0
để xác định chỉ số SR của mạch: SR=0.6V/μs
Chỉnh 10V/μs. So sánh dạng sóng vào ra ta thấy rằng SR không thay đổi đổi với cả 2
bán kỳ của tín hiệu vào.
SR

-

Tính Băng thông toàn công suất với SR=0.6V/μs : fp = 2ππ pk = 9.5 kHz

-

Chỉnh GEN: sóng sin 20Vpk-pk 1kHz đưa vào Vi. Chỉnh 5V/cm cho cả 2 kênh; thời gian
0.1ms/cm, đồng bộ máy hiện sóng ở mức sườn dương. Chỉnh 20μs/cm.
Chỉnh 1μs/cm. Tăng dần tần số thì ta thấy tại 10kHz thì 2 dạng sóng bắt đầu lệch nhau

=>
fp =10kHz.
Từ từ tăng tần số đến 100kHz. Dựa vào dạng sóng ta thấy, mạch này:
+ Băng thông công suất giới hạn
+ SR giới hạn
+ Méo dạng tín hiệu ngõ ra.
Để phục hồi mạch đến khi dạng sóng không bị méo thì phải giảm đồng thời tần số và
biên độ của tín hiệu vào.

-

-

Chủ đề 5: MẠCH KHUẾCH ĐẠI CỘNG ĐẢO
Thí nghiệm 1: Nguyên lý hoạt động
Mắc mạch như hình vẽ
SVTH: Nguyễn Hữu Hòa – 06DT1

Trang 17


Báo cáo Thí nghiệm Đo lường điện tử

-

Đo Vd=0V. Mạch hoạt động bình thường ( đã được bù lệch 0)
Lấy áp từ mạch chia áp đưa vào ngõ vào R3.

-

Xoay nút điều chỉnh trên mạch chia áp từ tận cùng bên trái đến tận cùng bên phải. Đo
được Vo từ 1,246V đến -1,274V
 Ta thấy điện áp của V o thay đổi chậm và có đi qua điểm 0 nên có thể dùng để chỉnh
TRIM cho opamp.
Dùng mạch chia áp chỉnh điện áp lệch 0 bằng 0V. Sau khi chỉnh xong không
dịch chuyển nữa.

-

Chỉnh 2 nguồn nối với R1 R2 là 0V. Đo Vo=0V => Chỉnh TRIM đúng.

SVTH: Nguyễn Hữu Hòa – 06DT1

Trang 18


Báo cáo Thí nghiệm Đo lường điện tử

-

Chỉnh V1=10V, V2= -10V. Đo Vo= 8,96V.

- Chỉnh V1=10V, V2= -1V, V3= 1,5V. Đo Vo= -0.75V.
- Bật CM9 để chỉnh giá trị của R3. Đo Vo= -0,5V => Vo tăng => R3 tăng.
Thí nghiệm 2: Trung bình
- Mắc mạch như hình vẽ

-

R2=10K, R1=100K, RF=10K.

V2> V1 vì hệ số khuếch đại V2=1
Sử dụng VOM chỉnh V1=8V, V2= 0V . Đo Vo= -0,78V.
Chỉnh V1=0V, V2= -10V . Đo Vo= 10V
Ta thấy RF/R1 < RF/R2 => V2 có ảnh hưởng lớn hơn V1
Chỉnh V1=5V, V2= -5V . Đo Vo= 4,5V
Chỉnh V1=6V, V2= -5V . Đo Vo= 4,41V
∆Vo=4,5V – 4,41V=0,09V
Chỉnh V1=5V, V2= -6V . Đo Vo= 5,5V
∆Vo=5,5V – 4,5V=1V
Bật CM8 để chỉnh R1 đến 10K. Ngắn mạch R6.

SVTH: Nguyễn Hữu Hòa – 06DT1

Trang 19


Báo cáo Thí nghiệm Đo lường điện tử

-

Dựa vào giá trị điện áp vào và điện áp ra của mạch thì mạch trên là mạch trung bình.
Vo= 1V.
Chỉnh V1=4V, V2= -6V . Đo Vo= 1V
V3 và R3 không ảnh hưởng đến mạch vì V3 nhỏ và RF/R3 < 1.

Chủ đề 6: KHUẾCH ĐẠI CỘNG KHÔNG ĐẢO
Thí nghiệm 1: Tìm hiểu hoạt động của mạch khuếch đại cộng không đảo

-

Đo Vo, dựa vào giá trị của Vo ta thấy opamp có điện áp lệch 0 không đáng kể.
Để hở giữa R1 và R2. Đo Vo suy ra opamp bão hòa âm Vo=-12,58V

-

Chỉnh V1= 4V, V2= -5V
Av = 1 + R4/R3
Dựa vào giá trị của Vo => opamp không bão hòa vì V1 và V2 có giá trị trung bình bằng
VA và VA= VB

SVTH: Nguyễn Hữu Hòa – 06DT1

Trang 20


Báo cáo Thí nghiệm Đo lường điện tử

-

Dựa vào hoạt động của mạch: IR4 = IR3
Đo Vo= -2,5V
Chỉnh V1=6V, V2=-5V. Đo Vo= 2,5V
Dấu của Vo giống VA vì đây là mạch khuếch đại không đảo

-

Chỉnh V1=10V, V2=-8V. Kích hoạt CM9. Dựa vào tỉ lệ giữa V o và VA => Độ lợi Av =
Vo/VA = 2/1=2
Mà R4=4K => R3= 4K
Thí nghiệm 2: Summing and Averaging operation

- Ngắn mạch R4 bằng cách kich hoạt CM20. Điện trở tải của opamp là
RL=(R3//R4)= 909 Ω .
- Vẫn bật CM20, điều chỉnh V1 và V2 đến 1 vài giá trị thích hợp. Đo V o ta thấy Vo=
(V1+V2)/2.
- Ngắn mạch R4 => Vo=VB mà VB=VA => Vo= VA. Suy ra Vo= VA=(V1+V2)/2.
Khi đó Av=1.
SVTH: Nguyễn Hữu Hòa – 06DT1

Trang 21


Báo cáo Thí nghiệm Đo lường điện tử

-

Tắt CM20, bật CM19 để thay đổi giá trị R 3. Đo Vo = 2V. Dùng V 1, V2,V3,Vo để tính
Av=2.
 Dựa trên phép đo độ lợi được 2 và giá trị V 1 và V2 đã chọn suy ra đây là mạch trung
bình cộng của V1 và V2.
- Tắt CM9. Chỉnh V1=0V, V2= -10V. Đo Vo= -12V.
- Sau đó chỉnh V1=10V, V2= 0V. Đo Vo= 12V
Dựa trên điện áp của Vo trong 2 kết quả trên suy ra opamp bão hòa. Và V A trong
khoảng +-2V để opamp không bão hòa.
Chủ đề 7: MẠCH KHUẾCH ĐẠI VI SAI
Thí nghiệm 1: Hoạt động của mạch khuếch đại vi sai chế độ DC.
- Nối R1 và R2 và nguồn DC như hình vẽ.

-

-

Mắc mạch như hình vẽ:

Chỉnh V1=1,5V, V2=-1,5V. Đo Vo= -3V
Chỉnh V1=0V, V2=-1,5V. Đo Vo= -1,5V

SVTH: Nguyễn Hữu Hòa – 06DT1

Trang 22


Báo cáo Thí nghiệm Đo lường điện tử

- Chỉnh V1=1,5V, V2=1,5V. Đo Vo= 0 V
 Vo=V2-V1

-

Nối R2 và R3 suy ra R2//R3
Chỉnh V1=1,5V, V2= -1,5V. Đo Vo= 0,7V. Suy ra độ lợi bị ảnh hưởng bởi R3

- Tháo R3 ra khỏi mạch. Chỉnh V1=1,5V, V2=-1,5V. Đo Vo= 4VA+3V1=1.5V
Với : VA= V2. R4 / (R2 + R4) = -0.75V
Thí nghiệm 2: Hoạt động của mạch khuếch đại vi sai chế độ AC

-

Chỉnh nguồn gen 1000Hz, 8Vpp
Kênh 1 mắc vào gen, kênh 2 mắc vào R6( đo Vo)

Quan sát trên máy hiện sóng. Vo= 0V vì Vo=V1-V2

SVTH: Nguyễn Hữu Hòa – 06DT1

Trang 23


Báo cáo Thí nghiệm Đo lường điện tử

-

Mắc R2//R3 => Vo= 5Vpp và cùng pha với tín hiệu vào.

-

Lấy R3 ra khỏi mạch. Kích hoạt CM3 để thay đổi giá trị của R4 đến 5K
Quan sát thấy Vo= 3,4Vpp và ngược pha với tín hiệu vào.

2

O U T

R 3
3

+

-

R 4

C 1

4

V1
1Vac
0Vdc

1

V+

R 2

-

V-

11

3.2 Bảng mạch OPERATIONAL AMP APPLICATIONS
• Chủ đề 3: Mạch lọc thông thấp
Thí nghiệm 1: Đáp ứng tần số của mạch lọc thông thấp

1n

Lắp mạch như hình vẽ, nó là một hệ thống trễ bao gồm tụ C2 và hai trở
mắc nối tiếp R2, R3.
Lắp kênh 1 vào nguồn gen, kênh 2 vào ngõ ra.
Chỉnh gen 1Vpp- 100Hz.

Đo Vo bằng kênh 2 được 1Vpp.
 Av =1.
Độ lợi xấp xỉ bằng 1 nên ta không thể kết luận đây là mạch lọc thông dải.
Giảm Vo 3dB thì được 0.707Vpp.
Tăng tần số đến 1176Hz thì V0 giảm 3dB => fc=1176Hz.
Tăng f đến 5KHz và đo điện áp ngõ ra.V0(5kHz)= 0.2 Vpp.
Lắp mạch như hình vẽ:

SVTH: Nguyễn Hữu Hòa – 06DT1

Trang 24


11

Báo cáo Thí nghiệm Đo lường điện tử
C 1
2

V-

1

O U T

R 3
3

+

V+

R 1

-

V1

R 4
C 2

4

1Vac
0Vdc

1n

Chỉnh gen 1Vpp,500Hz
Tăng tần số đến khi V0 còn 0.707Vpp. Khi đó fc= 1076Hz
Tăng tần số lên đến 5KHz và đo V0 thì được V0 = 50mVpp.
 Tốc độ suy giảm nhanh hơn mạch lọc 1 cực.
Thí nghiệm 2: Low pass filter phase/ transient respond:
11

-

O U T
3

+

1

V1

R 4 10K
4

1Vac
0Vdc

R 3 1 0 .5 K

V+

R 1 5 .2 3 K

-

V-

2

0 .0 1 µ F

-

Lắp kênh 1 vào gen , kênh 2 vào ngõ ra.Chỉnh gen 1Vpp-100Hz.
Trễ pha của tín hiệu ra so với tín hiệu vào là 0°

-

Tăng tần số lên đến 1KHz thì trễ pha là 45°.

-

Chỉnh tần số lên đến 5KHz thì trễ pha 60°.

SVTH: Nguyễn Hữu Hòa – 06DT1

Trang 25