BÁO cáo THÍ NGHIỆM MẠCH điện tử bài 3 KIỂM CHỨNG các MẠCH ỨNG DỤNG DÙNG OPAMP

Yêu cầu thí nghiệm- So sánh thực nghiệm và lý thuyết các mạch độ lợi áp, dạng sóng ngõ ra: mạch khuếch đại đảo, mạch khuếch đại không đảo, mạch khuếch đại cộng điện áp, mạch khuếch đại

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MẠCH ĐIỆN TỬ BÀI 3: KIỂM CHỨNG CÁC MẠCH ỨNG DỤNG

Trang 2

Yêu cầu thí nghiệm

- So sánh thực nghiệm và lý thuyết các mạch ( độ lợi áp, dạng sóng ngõ ra): mạch khuếch đại đảo, mạch khuếch đại không đảo, mạch khuếch đại cộng điện áp, mạch khuếch đại trừ điện áp, mạch so sánh, mạch Schmitt Trigger, mạch tạo sóng vuông và sóng tam giác, rồi đưa ra nhận xét, kết luận

- Sinh viên xem lại lý thuyết để hiểu rõ nguyên lý hoạt động, chức năng, sơ đồ tương đương và các thông số quan trọng khi phân tích các mạch ứng dụng dùng Op-amp như H.2.4

- Nhóm 6, module thí nghiệm SN008

a Hình 2.4a: Mạch khuếch đại đảo

Theo lý thuyết ta áp dụng tính chất opamp lý tưởng: v = v và i = i = 0+ - + -

Ta có thể chứng minh theo lý thuyết:

Trang 3

ĐHBK, TP HCM Báo cáo thí nghiệm Mạch điện tử

và v = v = 0+

-Nên

Trên Module thí nghiệm chọn R = R1 = 12Ki Ω

Ta sẽ chọn hai giá trị R để kiểm chứng.F

- Chọn R = R2 = 12KΩ, ta có: F

Mạch mô phỏng tương ứng bằng Ltspice:

Ta có kết quả mô phỏng V Vo i

Trang 4

Tính sai số:

Ta có biên độ theo lý thuyết V = V = 2Vi o

Sai số của phép đo = = = 10,19%

Trang 5

Ta có kết quả mô phỏng V và Vo i

Tính sai số:

Trang 6

Ta có biên độ theo lý thuyết V = V = = 3,6667Vo i

Nhận xét:

- Chức năng của mạch: Khuếch đại đảo ngõ vào V ,tức là ngõ ra ngược pha với ngõ i

vào

- Về cấu tạo: Mạch có hai điện trở, trong đó R nối với điện áp vào V vào ngõ vào V- i i

của opamp, điện trở R là điện trở hồi tiếp âm và ngõ vào V+ nối đất.F

- Mạch có hệ số khuếch đại chỉ phụ thuộc vào R và R nên có thể điều chỉnh để có F i

được hệ số mong muốn

b Hình 2.4b: Mạch khuếch đại không đảo

Theo lý thuyết ta áp dụng tính chất opamp lý tưởng: v = v và i = i- = 0+ - +

Ta có thể chứng minh theo lý thuyết:

Có v = v = v và + - i

Nên

Trên Module thí nghiệm chọn R = R1 = 12KG Ω

Trang 7

Ta có kết quả mô phỏng V và Vo i

Tính sai số:

Trang 8

Ta có biên độ theo lý thuyết V = V = Vo i

Ta có kết quả mô phỏng V và V

Trang 9

Tính sai số:

Ta có biên độ theo lý thuyết V = V = = 5,6667Vo i

Nhận xét:

- Chức năng của mạch: Khuếch đại ngõ vào V , ngõ ra cùng pha với ngõ vào.i

- Về cấu tạo: Mạch có hai điện trở, trong đó R nối giữa đất và V-, điện áp vào V nối G i

vào ngõ vào V+ của opamp, điện trở R là điện trở hồi tiếp âm.F

- Mạch có hệ số khuếch đại chỉ phụ thuộc vào R và R nên có thể điều chỉnh để có F i

được hệ số mong muốn

- Nếu R = 0 => = 1 , mạch dùng làm bộ đệm, áp giữ nguyên giá trị ngõ vào, tổng trởF

vào lớn, tổng trở ngõ ra nhỏ

c Hình 2.4c: Mạch khuếch đại cộng điện áp

Trang 10

Theo lý thuyết ta áp dụng tính chất opamp lý tưởng: v = v và i = i = 0+ - +

-Ta có thể chứng minh theo lý thuyết:

Giả sử chiều dòng điện từ phải sang trái:

Có dòng điện trên các trở:

RF : ; R : ; R : i1 i2

Vì i = i + i nên F i1 i2

Và v = v = 0, suy ra + -

Trên Module thí nghiệm chọn R = R1 = 12Ki1 Ω, Ri2 = R2 = 12KΩ

- Chọn R = R6 = 12KΩ, ta có: = F

Trang 11

Ta có kết quả mô phỏng V1,V2 và Vo

Ta thấy đồ thị Vo bị đảo pha và bị dời xuống

Trang 12

Tính sai số:

Ta có giá trị biên độ sóng sin Vo từ -0,2063V xuống -3,8725V

Ta có biên độ sóng sin V đo V = = 1,8331Vo o

Trang 13

Ta thấy đồ thị Vo bị đảo pha và bị dời xuống

Tính sai số:

Ta có giá trị biên độ sóng sin Vo từ -0,3991V xuống -7,4564V

Độ dịch đo = 7,4564 - 1,9980 = 3,7934 V

 V (đo) = Vo

(Do Vo bị đảo pha nên ra cần đảo lại để tính độ dịch)

Ta có biên độ theo lý thuyết:

Trang 14

- Về cấu tạo: Mạch có ba điện trở, trong đó các nguồn V được nối với các điện trở R i i

tương ứng và đều nối vào ngõ vào V- của opamp, điện trở R là điện trở hồi tiếp âm, F

ngõ vào V+ nối đất

- Mạch có hệ số khuếch đại chỉ phụ thuộc vào R , R và R nên có thể điều chỉnh để F i1 i2

có được hệ số mong muốn

d Hình 2.4d: Mạch khuếch đại trừ điện áp

Theo lý thuyết ta áp dụng tính chất opamp lý tưởng: v = v và i = i = 0+ - +

-Ta có thể chứng minh theo lý thuyết:

Trên Module thí nghiệm chọn R = R3 = 12Ki1 Ω, Ri2 = R1 = 12KΩ

- Chọn R = R6 = R7 = 12KΩ, ta có: = F

Trang 15

Ta có kết quả mô phỏng V và Vi o

Trang 16

Ta thấy đồ thị Vo không bị đảo pha và bị dời xuống.

Tính sai số:

Ta có giá trị biên độ sóng sin Vo từ 0,1882V xuống -3,7804V

Trang 17

Ta thấy đồ thị Vo không bị đảo pha và bị dời xuống

Trang 18

Tính sai số:

Ta có giá trị biên độ sóng sin Vo từ 0,1248V xuống -7,1828V

Nhận xét:

- Chức năng của mạch: Khuếch đại thuật toán trừ và không đảo pha kết quả thu được

- Về cấu tạo: Mạch có bốn điện trở, cửa đảo được nối với điện trở hồi tiếp R , tín hiệuF

ngõ vào v qua điện trở R Cửa không đảo được mắc với điện trở R song song với 1 i1 F

tín hiệu ngõ vào v qua điện trở R 2 i2

- Mạch có hệ số khuếch đại chỉ phụ thuộc vào R , R và R nên có thể điều chỉnh để F i1 i2

có được hệ số mong muốn

e H.2.4e- Mạch so sánh

Trang 19

Mạch so sánh OpAmp thực chất là một mạch khuếch đại hiệu thế v và v của ngõ vào +

-OpAmp với hệ số khuếch đại rất lớn

Lí thuyết: Dựa vào công thức v = A x (v - v ) = A x (v - v ) o od + - od ref i

Thực tế ta có: v ngưỡng điện thế ngõ vào (thường rất bé, vài trăm micro vol) Vì rất bé s

nên độ dốc vùng khuếch đại tuyến tính rất lớn nên có thể xem là thẳng đứng Vì thế nên:

 Khi v < v thì v = +vi ref 0 �㕆�㕆�㕆 = + vcc

 Khi v > v thì v = −vi ref 0 �㕆�㕆�㕆 = - vcc

Trang 20

Trang 21

Theo lý thuyết,

Đo được,

Sai số = = 12,6933%

Nhận xét:

- Chức năng của mạch: so sánh v và v i ref

- Về cấu tạo: Mạch có tín hiệu ngõ vào v nối vào cửa đảo Cửa không đảo được mắc i

với tín hiệu v ref

- Mạch có hệ số khuếch đại rất lớn do không có hồi tiếp

f H.2.4f- Mạch Schmitt Trigger

Dựa vào công thức v = A x (v - v ) = A x (v - v ) ,theo hình thì ta thấy được o od + - od + i

Khi Vi tăng từ thấp lên cao, v = v = +v , v sẽ có điện áp tham chiếu cao là o h cc +

Trang 22

- Chọn R = R7 = 12KΩF

- Ta có: ;

Trang 23

Trang 24

Trang 25

- Chức năng của mạch: so sánh và chống nhiễu

- Về cấu tạo: Mạch có tín hiệu ngõ vào v nối vào cửa đảo Cửa không đảo được mắc i

hồi tiếp với tín hiệu v bằng R và nối đất bằng R o F G

- Mạch có vùng đệm giữa v và v , v luôn có giá trị bằng v hoặc v th tl + th tl

- Ngõ ra của mạch là 1 xung vuông có tuần hoàn

- Mạch này là mạch Schmitt Trigger đảo do v được đưa vào cửa đảo.i

Trang 26

g H.2.4g- Mạch tạo sóng vuông và sóng tam giác

Lí thuyết:

Mạch tạo sóng gồm 2 mạch chính Mạch bên trái là mạch Schmitt Trigger không đảo do

vi = v nối vào cửa không đảo Mạch Schmitt Trigger là mạch tạo xung vuông nên bất kì tín o2

hiệu nào vào sẽ được chuyển hóa thành xung vuông Mạch bên phải là mạch tích phân Ngõ vào của mạch tích phân là v là xung vuông của mạch Schmitt Trigger Theo công thức:o1

Trang 27

Ta có kết quả mô phỏng v và v :o1 o2

Trang 28

Xét mạch Schmitt Trigger không đảo; giả sử đã có v là xung tam giác.o2

Trang 29

- Chức năng của mạch: tạo xung vuông và tam giác

- Về cấu tạo: Mạch có 2 mạch tổng cộng Mạch bên phải là mạch Schmitt Trigger không đảo có chức năng tạo xung vuông Mạch bên trái là mạch tích phân có chức năng tạo xung tam giác từ xung vuông từ mạch 1

- 2 ngõ ra của mạch là 2 có tuần hoàn

Tiêu đề	Kiểm Chứng Các Mạch Ứng Dụng Dùng OpAmp
Tác giả	Đặng Hồng Quân
Người hướng dẫn	Nguyễn Phước Bảo Duy
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa, Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Điện Tử / Mạch Điện Tử
Thể loại	Báo cáo thí nghiệm
Năm xuất bản	2021
Thành phố	Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	29
Dung lượng	2,26 MB