(TIỂU LUẬN) báo cáo THÍ NGHIỆM MẠCH điện tử bài 3 khảo sát các mạch ứng dụng dùng OPAMP

Nguyên lí hoạt động: - Opamp được phân cực với nguồn DC, tín hiệu đi vào ở chân - được khuếch đại thành tín hiệu ra Vo ngược pha vơi tín hiệu đầu vào Vi.. Nguyên lí hoạt động: - Cấp tín

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ NĂM HỌC 2020 – 2021

-* -BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MẠCH ĐIỆN TỬ

BÀI 3 Khảo sát các mạch ứng dụng dùng OPAMP

GVHD: Nguyễn Thanh Phương Lớp L07 - Nhóm 10

SV thực hiện: Nguyễn Duy Khánh

MSSV: 1911368

BÀI 3: KIỂM CHỨNG CÁC MẠCH ỨNG DỤNG DÙNG OPAMP

+ Đối với mạch so sánh phải chọn đầu vào sao cho ngõ ra có dạng sóng vuông hoặc Tam giác.

-Chọn ít nhất 2 giá trị đầu vào để so sánh sự thay đổi

1 Mạch khuếch đại đảo:

1 Sơ đồ mạch:

b Nguyên lí hoạt động:

- Opamp được phân cực với nguồn DC, tín hiệu đi vào ở chân (-) được khuếch đại thành tín hiệu

ra Vo ngược pha vơi tín hiệu đầu vào Vi

c Chức năng: khuếch đại với các thông số đầu vào của RF và Ri:

f Sơ đồ nối dây trên LTspice:

2 Mạch khuếch đại không đảo: a Sơ đồ mạch:

- OPAMP hoạt động ở điều kiện lý tưởng: => V+=V- RG=12K

RF = 22K => hệ số khuếch đại Av= 1.83

RF = 68K => hệ số khuếch đại Av= 5.67

f Sơ đồ nối dây trên LTspice:

Trang 3 / 25

Trang 5 / 25

- Khuếch đại độ lệch của hai tín hiệu vào d thông số quan trọng: Av= RF/Ri

e Tính toán lí thuyết: Tín hiệu ngõ ra cùng pha ngõ vào và dịch xuống trục hoành 1 đoạn

bằng Av.V2 với: Av= RF/Ri ( Ri1=Ri2=12k )

RF= 68k => Av= 5.67

RF= 12k => Av= -1

f Sơ đồ nối dây trên LTspice:

5 Mạch Trigger Smith: a Sơ đồ mạch:

b Nguyên lí hoạt động:

- Cấp tín hiệu Vi vào chân (-) của mạch, khi tín hiệu Vi vượt quá một ngưỡng VH

nào đó thì ngõ ra Vo ở mức thấp, khi ngõ vào nhỏ hơn ngưỡng VL thì tín hiệu ngõ ra Vo ở mứccao, hoặc VL<Vi<VH thì giữ nguyên mức trước đó

sơ đồ nối dây mạch trigger smith

6 Mạch tạo sóng vuông và sóng tam giác: a Sơ đồ mạch:

e Tính toán lý thuyết:

- Tương tự như mạch trigger Smith f Sơ đồ nối dây trên LTspice:

Chú thích

III Các kết quả thí nghiệm và phân tích, tính toán:

1 Mạch khuếch đại đảo:

Lần đo giá trị RF giá trị Vi Giá trị Vout độ khuếch đại Dạng sóng đo

2 Mạch khuếch đại không đảo:

Lần đo giá trị RF giá trị Vi Giá trị Vout độ khuếch đại Dạng sóng đo

Hình 3

hình 4

- Xử lí số liệu: i1=(0-Vi)/Ri i2=(V-Vo)/RF

mà i1=i2 => Av = 1+ RF/Ri

với RF=22K thì Av=2.83

3 Mạch khuếch đại cộng điện áp:

Lần đo giá trị RF giá trị Vi Giá trị VREF Giá trị Vout Độ dời Dạng sóng

đo được

hình 5

hình 6

- Xử lí số liệu: i1= Vi/Ri1 i2= VREF/Ri2

Vo= -RF x (Vi/Ri1 + VREF/Ri2)

=> Vo= -RF/Ri x (Vi+VREF) = Vi’ + VREF’

Chọn Vi=3V, VREF=1V

Vậy Vo là tín hiệu Ac có biên độ = 3 và bị dịch xuống trục hoành 1 đoạn = -1

- Thực hành: 


với RF=22K ( hình 5 ) thì Vout bị dịch xuống 1 đoạn gần bằng 2.1 và có biên độ gần bằng 5.7 với RF=12K ( hình 6 ) thì Vout bị dịch xuống 1 đoạn gần bằng 1.05 và có biên độ gần bằng 2.95

=> Kết luận: - So với lý thuyết thì sai số rất nhỏ, chứng tỏ thí nghiệm kiểm chứng mạch đúng

4 Mạch khuếch đại trừ điện áp:

Lần đo giá trị RF giá trị Vi Giá trị VREF Giá trị Vout Độ dời Dạng sóng

đo được

Hình 7

Hình 8

- Xử lí số liệu:

Vo= RF/Ri x (Vi-VREF)

hệ số khuếch đại Av= RF/Ri

- Đồ thị trên đặc trưng cho chuyển đổi điện áp thứ nhất

+Trong đó: giả sử Vsat+=10.47V là điện áp ngưỡng cao của Vout

Vsat-=-10.47 là điện áp ngưỡng thấp của Vout

VL = (RG/RG+RF) x Vsat- = -3.69

VH = (RG/RG+RF) x Vsat+ = 3.69

- Thực hành trên LT spice: +Giai đoạn 1:

Vi có giá trị bé hơn VL ( Vin<-3.69) thì Vout ở trạng thái ngưỡng cao Vsat+=10.47

Khi Vi có giá trị lớn hơn VL nhưng bé hơn VH ( VL<Vi<VH ) thì Vout vẫn giữ ngưỡng cao

trước đó

Khi Vi lớn hơn VH ( Vi>3.69) thì Vout chuyển xuống trạng thái ngưỡng thấp Vsat-=-10.47

+Giai đoạn 2: Vi đi từ giá trị lớn về giá trị bé

Khi Vi có giá trị lớn hơn VH, Vout ở trạng thái ngưỡng thấp

Khi VL<Vi<VH thì Vout vẫn giữ trạng thái trước đó

Khi Vi có giá trị bé hơn VL thì Vout chuyển lên trạng thái cao

Hai giai đoạn diễn ra luân phiên liên tục

=> Kết luận: Vậy thì nghiệm diễn ra đúng như dự đoán ở lý thuyết

Lần đo 2: VL<Vi<VH:

Vsat- = 0.47 Hình 10

- Phân tích lý thuyết: tượng tự như lần đo 1

- Thực hành trên LT spice:

Ta thấy do Vin rơi vào khoảng ( VL;VH ) => mạch sẽ bị bão hoà => Vout chỉ có ngưỡng

trên như trong hình 10

=> Kết luận: Thí nghiệm nghiệm đúng với lý thuyết

7 Mạch tạo sóng tam giác và sóng vuông: Chọn R = 10k , C=0.22 uF , RF= 68K

- Xử lí số liệu:

Theo lí thuyết: Mạch được tạo từ 2 opamp, trigger Schmitt và tích phân

Trigger schmitt: Vi được vào chân âm của opamp

Ta có Vo thay đổi theo đồ thị:

Trong đó VC là điện áp hai đầu tụ thời điểm ban đầu.

+Giai đoạn 1:

Ngõ vào của mạch Trigger có giá trị bé hơn VH=1.57 nên ngõ ra Vo của mạch là ngưỡng

thấp : Vsat-=-10.47

Ngõ ra Vo của mạch Trigger sau đó là ngõ vào của mạch tích phân, tín hiệu ngõ ra của

mạch tích phân được tính theo công thức:

Chú thích

Từ phương trình trên ta thay Vo2 là một hàm bậc nhất theo t

+Giai đoạn 2: Vo2 sau đó quay lại làm ngõ vào của mạch Trigger Schmitt, lúc này Vo2

đang là hàm bậc nhất tăng theo t Khi Vo2 đạt đến giá trị lớn hơn 1.57V thì Vo sẽ chuyển lênngưỡng cao

Ngõ ra Vo1 của mạch Trigger Schmitt sau đó là tín hiệu ngõ vào của mạch tích phân, tín

hiệu ngõ ra của mạch tích phân sau đó được tính theo công thức:

Chú thích

Từ phương trình trên ta thấy Vo2 là hàm bậc nhất giảm theo t

Vo2 sau đó quay lại làm ngõ vào của mạch Trigger Schmitt Lúc này Vo2 đang là hàm

giảm theo t nên đến khi Vo2 giảm xuống giá trị nhỏ hơn 1.57 thì Vo sẽ chuyển về giai đoạn 1

=> Kết luận: Nguyễn lí hoạt động và số liệu trong thực hành giống như lí thuyết => thí nghiệmkiểm chứng đúng