Thiết bị chính cho các bài thực hành

1
THIẾT BỊ CHÍNH CHO CÁC BÀI THỰC HÀNH

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 34 người. Mỗi nhóm
phải viết vào 1 tờ báo cáo kết quả và cuối giờ nộp lại cho GVHD.


2
Nội dung

Bài 1: Mạch khuếch đại vi sai dùng BJT
Mạch khuếch đại vi sai nguồn dòng không đổi
Mạch khuếch đại đảo- Mạch khuếch đại không đảo
Mạch Cộâng
Mạch Trừ

Mạch So Sánh
Mạch Schmitt Trigger.
Bài 2: Mạch chỉnh lưu chính xác
Bài 3: Mạch khuếch đại vi sai dùng Op-amp
Mạch biến đổi điện áp/ dòng điện.
Bài 4: Mô phỏng.







3
Bài 1:
KHẢO SÁT MẠCH ỨNG DỤNG CƠ BẢN.
§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 transistor 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 transistor 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
4
* Giả sử trong hai tín hiệu ngõ vào có: V
in1
=0V, V
in2
=0.1V. Trong hai transistor
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?

5














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

6

§2. Mạch khuếch đại vi sai nguồn dòng không đổi

I/ Thiết bò sử dụng:
- Modul chính
- VOM
- Dây nối (đồng)

II/ Mạch khuếch đại vi sai nguồn dòng không đổi:


Q4
Q1
V V
+10V
R2
Iin = const
R3
1K
R4
1K
Ic1
10K
- 15V
Q2
R5
10K
10K
VB= +15V
Constant Current Source

R1

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 –15V là:
I=
KK
110
)15(10
+
−−
=2.27mA
V
B3
=10-I.R
3

=10-2.27.10
=-12.7
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
=1.67mA.
Vậy khối nét đứt luôn tạo ra nguồn dòng I
in

=1.67mA.

*Thực hành:

+10V
Q2
+10V
1K
R4
1K
VB= +15V
Vo1
Q1
0V
R2
- 15V
Q4
- 10V
R5
10K
R1
10K
V
R3
1K
10K
Vo2

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 V
o2=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)

8

a. Nhận xét kết qủa đo được.
b. Vẽ đồ thò V
O2

=f(V
in1
)
3.Thay nguồn +10V bằng nguồn +15V. Làm giống như câu 1.
9
§3. 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
• Chân 6: ngõ ra
• Chân 4: chân cấp nguồn âm –Vcc
10
• 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. R
1
=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.





11
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:

+
-
+in
- in
R1
10k
Rin
+10V
-10V
10k
R2
Vin
in
Out
Ro
Vout


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

a. Từ bảng kết quả vẽ đồ thò Vo=f(Ro).
12
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.
















13
§4. Mạch Cộng

I/ Thiết bò sử dụng:
- Modul chính
- VOM
- Dây nối (đồng)
II/ Mạch Cộng:

10kIin1 Iin1+Iin2
Out
+
-
+in
2
- in
10k
Iin
R0
+10V
V in1
Rin1
Vout
Io
Vin2
.
Iin2
10k
Rin2
.

Ta có V
+
=V
-
=0V.

1
1
1
1
1
in
in
in
in
in
R
V
R
VV
I =
−
=
−


2
2
2
2
2
in
in
in
in
in

R
V
R
VV
I =
−
=
−


21 inino
III
+=

Vo=-
oo
IR
×
=-








+
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.
14

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


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:

15

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:


+
-
+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: