Giáo trình thực tập điện tử & kỹ thuật số 2

Giáo trình thực tập điện tử & kỹ thuật số 2

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

-o0o -

GIÁO TRÌNH THỰC TẬP ĐIỆN TỬ & KỸ THUẬT SỐ 2

BÀI 7 BỘ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN ( OP.AMP)/1

A THIẾT BỊ SỬ DỤNG

1 Thiết bị cho thực tập điện tử tương tự ATS 11 -N

2 Khối thí nghiệm AE - 107N cho bài thực tập về bộ khuếch đại thuật toán

3 Dao động kí, dây nối và đồng hồ đo

Một bộ khuếch đại thuật toán được biểu diễn như sau:

Theo tính toán lý thuyết dựa trên một bộ khuếch đại thuật toán lý tưởng thì khi một

bộ khuếch đại thuật toán được nuôi bằng hai nguồn V+ và V- và hai lối ra có cùng mức

điện áp thì thế lối ra Như vậy nếu thì ta có: UR =0 Tuy nhiên với một bộ khuếch đại thực thì ta có UR = ΔUR ≠ 0 Nguyên nhân là do công nghệ chế tạo (tản mạn các tham số của linh kiện trong mạch khuếch đại vi sai của mạch khuếch đại thuật toán đặc biệt là các Tranzitor) Sự tồn tại ΔUR ≠ 0 khi chưa có tín hiệu vào sẽ gây ra

sự lệch khỏi toạ độ (0,0) ở các bộ khuếch đại thế và dòng một chiều Nếu ΔUR 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 ΔUR = 0 bằng cách thêm vào lối vào (+) hoặc (-) một lượng thế

ΔUvào âm hoặc dương tuỳ theo độ lệch ΔUR là âm hoặc dương

Đại lượng ΔUvào này được gọi là thế OFFSET Thế này được xác định như sau:

UOFFSET (vào) = UOFFSBT (ra) / K0

Ở đây UOFFSET (vào) = ΔUvào, UOFFSBT (ra) = ΔUR Như vậy chúng ta phải đo ΔUR sau đó chia cho K0

Đo đặc trưng biên độ và đặc trưng tần số của bộ khuếch đại thuật toán:

* Đặc trưng biên độ: Là mối liên hệ giữa thế ra và độ lệch thế giữa hai lối vào của

bộ khuếch đại thuật toán:

Đặc trưng (1) là đặc trưng thực đã chỉnh OFFSET

Đặc trưng (2) và (3) là đặc trưng thực chưa được chỉnh OFFSET

Bộ khuếch đại thuật toán khuếch đại hiệu điện áp Ud = Up - UN (UOFFSET (vào)) với hệ

số khuếch đại K0 > 0 Do đó điện áp ra Ura = K0 Ud = K0 (Up - UN) Đây chính là

UOFFSBT (ra)

* Đặc trưng tần số của bộ khuếch đại thuật toán: Khi thay đổi tần số tín hiệu thì

hệ số khuếch đại sẽ bị thay đổi, đồng thời dạng tín hiệu cũng bị sai lệch do sự khuếch đại không đều ở các tần số khác nhau Như vậy ta sẽ có đặc trưng của hệ số khuếch đại và tần số tín hiệu

Khi f >fmax thì hệ số khuếch đại giảm khi tăng tần số Do đó dải tần số làm việc của bộ khuếch đại thuật toán Δf = fmax - 0 trong đó gái trị f max tương ứng với giá trị của hệ số khuyếch đại K = 0,9k0

* Đo điện trở vào và ra của bộ khuếch đại thuật toán: Bộ khuếch đại thuật toán

có Rvào và Rra Nếu Rvào không đủ lớn sẽ gây hiện tượng tiêu hao công suất nguồn tín hiệu vào Nếu Rra không đủ nhỏ sẽ tiêu hao vô ích công suất tín hiệu ra Trong sơ đồ thí nghiệm ta mắc thêm điện trở R3 = 100kΩ để xác định Rvào một cách chính xác

Với bộ khuếch đại thuật toán lý tưởng thì trở kháng vào: Rvào = ∞ và trở kháng ra

Rra=0

Các bước thực hiện

1 Cấp nguồn ± 12V cho sơ đồ hình A7-1 chú ý cắm đúng phân cực của nguồn

2 Đo thế OFFSET của bộ khuếch đại thuật toán (Hình A7-1b)

Nối các chốt I+ và I- với K và L, để nối cả hai lối vào đảo và không đặc của bộ khuếch đại thuật toán xuống đất Bật điện và đo thế lối ra Uoffset(ra)

Tính giá trị Uoffset(vào): Uoffset(ra)/K0

K0 là hệ số khuếch đại hở của bộ khuếch đại thuật toán K0(IC741) cỡ 2.105

Hình A7-1b: Sơ đồ đo thế OFFSET của bộ khuếch đại thuật toán.

3 Đo đặc trưng biên độ của bộ khuếch đại thuật toán (Hình A7-1c)

- Giữ I- với K, nối I+ với H để cấp thế từ P1 vào lối vào không đảo

- Vặn biến trở P1 quanh giá trị 0V đo các giá trị điện thế vào và ra Ghi kết quả vào bảng A7- 1

Bảng A 7 – 1

- 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 nguồn

- Căn cứ độ dốc đồ thị, xác định hệ số khuếch đại hở của bộ khuếch đại thuật toán

Hình A7-1c: Sơ đồ đo đặc trưng biên độ của bộ khuếch đại thuật toán.

4 Đo đặc trưng tần số của bộ khuếch đại thuật toán (Hình A7-1d)

- Sử dụng máy phát tín hiệu ngoài Nối máy phát này tới lối vào IN/A của mạch A7-1

- Nối I + với F, G với L để đưa tín hiệu vào lối vào + của bộ khuếch đại thuật toán

- Nối I- với O để tạo bộ lặp lại thế

- Dùng dao động kí để đo tín hiệu vào tại IN/A và ra tại OUT/C ghi kết quả đo được vào bảng A7-2

Hình A7-1d: Sơ đồ đo đặc trưng tần số của bộ khuếch đại thuật toán

5 Đo diện trở vào R i của bộ khuếch đại thuật toán (Hình A7-1e)

- Nối máy phát xung của thiết bị ATS – 11N tới lối vào IN/A máy phát đặt ở chế độ phát xung vuông góc, biên độ 4V tần số 1kHz)

- Nối F với G để cấp tín hiệu từ máy phát qua R3 vào IC1 điện trở R3 khi đó được mắc nối tiếp với điên trở Ri của bộ khuếch đại thuật toán

- Nối I- với 'O' Dùng dao động kí để đo biên độ tín hiệu Uif tại IN/A và đo biên độ

tín hiệu tại I+ bỏ qua điện trở nội của máy phát tính điện trở vào của IC1 theo công

thức

6 Đo điện trở ra R 0 của bộ khuếch đại thuật toán (Hình A7-1f)

- Nối mấy phát tới lối vào IN/A của mạch A7 - 1 Nối I+ với F, G với L và I- với O

- Dùng dao động kí để đo tín hiệu tại IN/A và OUT/C Đo biên độ ra khi không nối J1: U0 và khi có nối J1: Uot Giả thiết là điện trở vào của dao động kí là rất lớn so với điện trở ra của IC1 tính điện trở ra theo công thức

Hình A7-1f Sơ đồ đo điện trở ra của bộ khuếch đại thuật toán.

sẽ có điện áp ra sẽ phụ thuộc (đi theo điện áp vào)

Mạch khuyếch đại thuật toán có trở kháng vào lớn và trở kháng ra nhỏ do đó thích hợp cho khuyếch đại công suất nguồn tín hiệu Như vậy có thể đạt được hệ số khuyếch đại công suất xác định Mạch lặp lại điện áp được dùng ở những nơi nào cần cách điện giữa nguồn và tải và nơi nào phải duy trì mức chính xác của điện áp ban đầu

Các bước thực hiện

1 Cấp nguồn ±12V cho sơ đồ A7- 1

2 Nối IC 1 theo sơ đồ lặp thế A7 - 1 g

- Nối chốt I- với O

- Nối chốt I+ với E để cấp điện thế từ biến trở P2 cho lối vào + của IC1

Hình A7-1g: Sơ đồ bộ lặp lại thế trên bộ khuếch đại thuật toán.

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

6 Nêu ưu nhược điểm của bộ lặp lại thế trên Op.Amp so với bộ chia thế dùng biến trở

III KHUẾCH ĐẠI ĐẢO VÀ KHÔNG ĐẢO

Nhiệm vụ

Tìm hiểu nguyên tắc sử dụng bộ khuếch đại thuật toán để khuếch đại đảo và không đảo phân cực tín hiệu

Nguyên lý hoạt động

- Bộ khuếch đại đảo:

Khi nối J2 thì sơ đồ trên tương đương:

Bộ khuếch đại đảo trên có thực hiện hồi tiếp điện áp âm song song điện áp qua R

Tín hiệu vào qua R1 đặt vào đầu đảo của OA Nếu coi OA là lý tưởng thì điện trở vào của

nó Rv vô cùng lớn và dòng vào vô cùng bé Khi đó tại nút N có phương trình nút dòng điện: IV ~ Iht

Từ đó ta có:

Khi K -> ∞, điện áp đầu vào Uo = Ur/K -> 0 (Điện trở R2 làm cho điện áp lệch không Uo nhỏ)

Uv/R1 = - Ur/R

Tín hiệu ra đảo pha so với tín hiệu vào

Do đó hệ số khuếch đại điện áp Kd của bộ khuếch đại đảo có hội tiếp âm song song được xác định bằng tham số của các phần tử thụ động trong sơ đồ:

Kd = Ur/uv = - R/R1

- Bộ khuếch đại không đảo:

Nối J1: Ta có sơ đồ bộ khuyếch đại không đảo

Bộ khuếch đại không đảo gồm có mạch hồi tiếp âm điện áp đặt vào đầu đảo còn tín hiệu đặt vào đầu không đảo của OA Vì điện áp đặt vào đầu vào OA = 0 (UO = 0) n quan

hệ Uv và Ur xác định bởi:

Tín hiệu ra đồng pha với tín hiệu vào

Hệ số khuếch đại không đảo có dạng:

Trong đó Ra = R1//R2

Điện trở vào của bộ khuếch đại không đảo bằng điện trở vào của bộ khuếch đại đảo

và khá lớn còn điện trở ra Rr->o

Các bước thực hiện

1 Cấp nguồn ±12V cho mảng sơ đồ A7-3 Chú ý cắm đúng phân cực cho nguồn

2 Nối máy phát FUNCTION GENERATOR tới tới Vào IN/A (máy phát để ở chế

độ phát xung vuông góc Tần số 1kHz, biên độ 100mV

3 Dùng dao động kí để quan sát tín hiệu tại IN/A và OUT/C

4 Với khuếch đại không đảo

- Nối J1, J3 (Hình A7-3a) để đưa tín hiệu vào lối vào + của ICl và nối đất cho đầu

còn lại của điện trở R1

- Thay đổi biên độ tín hiệu lối vào (Uvào) theo bảng A7-4, quan sát dạng và đo tín hiệu lối ra (Ura) ghi kết quả vào bảng A7-4 và tính hệ số khuếch đại Kd=Ura /Uvào cho mỗi trường hợp biên độ vào

- So sánh giá trị Kd với Kt cho các trường hợp Nếu xem chúng là bằng nhau thì sai

số là bao nhiêu? Giải thích sự không tương ứng của chúng trong một số trường hợp

5 Với khuếch đại đảo

- Nối máy phát xung với lối vào IN/A

- Nối J2 để đưa tín hiệu lối vào tới chân I- của IC1

- Thay đổi biên độ tín hiệu xung vào (Uvao) theo bảng A7-5, quan sát và đo biên độ tín hiệu xung ra (Ura, ghi kết quả vào bảng A7-5 Tính giá trị của Kd = Ura /Uvao cho mỗi trường hợp biên độ vào

- Thay đổi biên độ tín hiệu xung vào Uvào, vẽ dạng và đo biên độ tín hiệu xung ra (U ra), đo thế Uin- trên lối vào I-, ghi kết quả vào bảng A7-5

- Nhận xét gì về giá trị Uin- cho tất cả các trường hợp để chứng minh điểm - trong

sơ đồ sử dụng gọi là điểm đất ảo giải thích bằng lý thuyết cho giá trị đất ảo

- So sánh giá trị Kd và Kt cho các trường hợp Nếu xem chúng bằng nhau thì sai số

là bao nhiêu? Giải thích sự không tương ứng trong một số trường hợp

IV BỘ TẠO THẾ CHUẨN ỔN ĐỊNH

1 Yếu tố điều chỉnh: Thường dùng trazitor

2 Yếu tố khuyếch đại và so sánh: ở đây dùng bộ khuyếch đại thuật toán

3 Bộ tạo thế chuẩn: Thường dùng điốt Zenner

Uvào có thể thay đổi do bản thân Uvào thay đổi hoặc do dòng Itải thay đổi vì nguồn

Uvào có điện trở nội Để Ura = const thì U* cũng phải thay đổi theo Uvào Yếu tố điều chỉnh thực hiện chức năng này

Sơ đồ mạch thí nghiệm là một bộ tạo thế chuẩn công suất trung bình có dùng vi mạch LM-741 làm yếu tố so sánh và khuyếch đại Với sơ đồ này K=1 tức là Ura=Uchuẩn

Có hai bộ tạo thế chuẩn khác nhau trên hai điốt Zenner Dl và D2 mắc ở chế độ phân cực ngược

Vi mạch LM-741 sẽ làm nhiệm vụ so sánh Ura với một trong hai Uchuẩn để điều khiển tranzitor T1 sao cho Ura = U chuẩn khi U vào = U nguồn thay đổi và dòng tải thay đổi

Các bước thực hiện

1 Cấp nguồn - 12V và 0: + 15V cho mảng sơ đồ A7-3

2 Dùng đồng hồ đo thế để đo điện áp vào tại chốt + và điện áp ra tại OUT/C

3 Nối J1, không nối J2 để sử dụng thế chuẩn từ Zener D1 = 5V6 Ghi giá trị điện

thế ra Thay đổi thế nuôi sơ đồ Ghi lại kết quả vào bảng A7-6

Hình A7-3: Bộ tạo thế chuẩn.

Bảng A7-6

4 Nối J2, không nối J1 sử dụng thế chuẩn từ Zener D2 = 8V2 Ghi giá trị điện thế

ra Thay đổi thế nuôi của sơ đồ, ghi lại thế lối ra vào bảng A7-7

6 Giải thích tại sao khi tải thay đối thì điện thế ra không thay đổi hoặc thay đổi nhỏ

V BỘ LẤY TỔNG ĐẠI SỐ TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ

Nhiệm vụ

Tìm hiểu nguyên tắc sử dụng bộ khuếch đại thuật toán để thực hiện các phép toán

đại số tương tự Nguyên lý hoạt động

Khi nối E với H trong sơ dự thí nghiệm ta có sơ đồ tương đương:

Theo nguyên lý của mạch khuyếch đại đảo ta có:

Như vậy tín hiệu ra sẽ là tổng đại số của tín hiệu vào

Tương tự cho các trường hợp E nối I, K và F nối H, I, K

Mạch cộng không đảo:

Khi nối một trong các đầu với J1 ta có sơ đồ tương đương:

Khi UO = 0 điện áp ở hai đầu vào bằng nhau và bằng:

Khi dòng đầu vào không đảo bằng 0 (Rv = ∞), ta có:

Từ (1) và (2) ta nhận thấy tín hiệu ra bằng tổng các tín hiệu vào và tín hiệu ra không đảo pha với tín hiệu vào

Các bước thực hiện

1 Cấp nguồn +12V cho sơ đồ A7-4a Chú ý cắm đúng phân cực cho nguồn

2 Phép lấy tổng được thực hiện với hai nguồn số hạng:

- Nguồn nối cố định từ biến trở P2 qua điện trở R4 tới lối vào - của bộ khuếch đại thuật toán

- Nguồn nối qua các chốt E, F từ biến trở P1 hoặc P3 tới lối vào + của bộ khuếch

đại thuật toán

Hình A7-4a: Sơ đồ lấy tổng tín hiệu tương tự.

Phép thử 1:

- Nguồn l: Đặt biến trở P1 = +1.5V = Vin1

- Nguồn 2: Đặt biến trở P2 = -1V = Vin2

- Nguồn 3: Đặt biến trở P3 = -0.5V = Vin3

- Nối các chốt theo bảng A7-9 trong đó:

* E lần lượt nối với H, I, K để thực hiện lấy tổng từ nguồn P1, P2 theo các hệ số khác nhau

* F lần lượt với H, I, K để thực hiện lấy tổng từ nguồn P2, P3 theo các hệ số khác nhau

- Đo các điện thế ra UO của IC1 (điểm OUT/C) cho từng trường hợp Ghi kết quả vào bảng A7-9

Bảng A7-9

- Giá trị tính cho các trường hợp theo các công thức:

Vin1 (P1) = +1.5V; Vin2 (P2) = -1V; Vin3 (P3) = +-0.5V

- So sánh các kết quả đo và tính toán tương ứng Nếu xem chúng bằng nhau thì sai

số là bao nhiêu Tìm những nguyên nhân gây ra sự sai khác đó

Phép thử 2: Lấy tổng các điện thế

Thay đổi các giá trị:

- Nguồn 1: Đặt biến trở P1 = 0.75V: Vin1

- Nguồn 2: Đặt biến trở P2 = -0.5V = Vin2

- Nguồn 3: Đặt biến trở P3 = -0.75V =Vin3

Lặp lại bước 2.1 và 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 Vo

Giá trị tính Vo

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

Sử dụng chốt cắm để lấy tổng từ tập hợp cho 3 nguồn vào với giá trị tuỳ ý lặp lại thí nghiệm như trên

3 Lấy tổng các giá trị điện thế và tín hiệu xung

- Nguồn 2: Đặt biến trở P2: -0.25V = Vin2

- Nguồn 4: Nối máy phát xung của thiết bị chính ATS - 11 N với lối vào IN/A của

sơ đồ A7-4 Nối G với I ( máy phát đặt ở chế độ phát xung vuông góc tần số 1K và biên

độ ra là 1V

4 Dùng dao động kí để quan sát tín hiệu vào và ra tại IN/A và OUT/C

5 Vặn biến trở P2 để thay đổi Vin2, đo biên độ xung ra và mức thế một chiều nền của tín hiệu, ghi kết quả vào bảng A7- 11

Theo sơ đồ ta có điện áp vào cửa thuận:

+ Nguồn cho lối vào + Vin3 lấy từ biến trở P3 Nối J1

+ Nguồn cho lối vào - Vin2 lấy từ biến trở P2

Hình A7-4b: Sơ đồ khuếch đại vi sai

2 Phép thử 1: Đặt các biến trở P2= - 1V, P3 ở các giá trị ghi trong bảng A7- 1 2

Vin3 (P3) = giá trị theo bảng A7-10, Vin2 (P2) = -1.5V

Lặp lại các bước như trong phép thử 1 ghi kết quả vào bảng A7-13

Bảng A7 - 1 3

Điện thế lối ra

Giá trị tính V0

3 So sánh kết quả đo và tính toán tương ứng Nếu xem chúng bằng nhau thì sai số

là bao nhiêu tìm những nguyên nhân gây nên sự sai khác đó

Bài 9 BỘ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN (OP.AMP /3)

A THIẾT BỊ SỬ DỤNG

1 Thiết bị chính cho thực tập điện tử tương tự ATS - 11 N

2 Khối thí nghiệm AE - 109N cho bài thực tập về ứng dụng bộ khuếch đại thuật toán

3 Dao động kí và các dây nối hai đầu cắm, đồng hồ đo

Thực chất đơn hài là một đa hài đợi có một trạng thái bền: Khi có tín hiệu lối vào đơn hài chuyển trạng thái từ bền sang không bền và sau một thời gian phụ thuộc vào yếu

tố bên trong mạch sẽ trở về trạng thái cũ

Sơ đồ mạch thí nghiệm tương đương với sơ đồ sau:

Khi chưa có tín hiệu vào mạch ở trạng thái bền tuỳ thuộc Ung Giả sử Ung >0 ta có

Ura = Ura max

Khi U vào > Ungưỡng Đơn hài chuyển trạng thái, Ura = - Ura min.Ngay lúc này thế ở lối vào thuận: U+ = - Ura tâm làm cho đơn hài tiếp tục ở trạng thái này Tụ điện C sẽ nạp điện dần qua RC cho đến khi U+ ≥ 0, lúc này đơn hài chuyển trạng thái, trở về trạng thái ban đầu Ta thấy rằng trong thời gian ở trạng thái không bền nếu có tín hiệu vào ở mức dương thì đơn hài cũng không chuyển trạng thái Thời gian ở trạng thái không bền chỉ phụ thuộc vào giá trị R,C, chúng tạo độ rộng xung

Trên sơ đồ thí nghiệm đã sử dụng một vi mạch thuật toán LM-741 Trong sơ đồ có

sử dụng mạch tạo ngưỡng là R2,R3, thời gian kéo dài của xung có thể thay đổi được nhờ chốt cắm J1 và chiết áp P1

Các bước thực hiện

1 Cấp nguồn ±12V cho mảng sơ đồ A9- 1 Chú ý cắm đúng phân cực cho nguồn

2 Sử dụng dao động kí để quan sát tín hiệu tại lối vào IN/A và lối ra tại OUT/C hoặc thế ngưỡng tại điểm E

3 Đặt máy phát tín hiệu FUNCTION GENERATOR ở chế độ phát xung vuông góc, tần số 1K và biên độ tín hiệu ra là cực tiểu Và nối tới lối vào IN/A

4 Vặn biến trở P1 cực tiểu để nối tắt P1 Đo thế tại điểm E: VE và điểm C: VC

5 Chỉnh biên độ tín hiệu của máy phát FUNCTION GENERATOR tăng dần đến khi nào lối ra xuất hiện tín hiệu với biên độ xấp xỉ - 11 V Xác định biên độ tín hiệu vào ứng với thời điểm IC1 chuyển trạng thái lối ra Đo độ rộng tín hiệu ra tx Ghi kết quả vào bảng A9- 1

Hình A9-1 Sơ đồ đơn hài.

6 Biểu diễn giản đồ xung trong đó:

- Vẽ dạng tín hiệu vào với giá trị ngưỡng VE

- Vẽ dạng tín hiệu ra ứng với tín hiệu vào

7 Vặn biến trở P1 cực đại vặn nút chỉnh biên độ máy phát về 0V sau đó tăng dần cho tới khi lối ra xuất hiện tín hiệu biên độ VC = -11V xác định biên độ lối vào VINtương ứng Đo độ rộng xung lối ra tx Ghi kết quả vào bảng A9- 1

8 Giữ nguyên P1 ở giá trị cực đại Nối J1 để tăng tụ điện C = C2//C3 Vặn nút giảm biên độ máy phát về 0V và tăng dần cho tới khi lối ra xuất hiện tín hiệu Xác định biên độ tín hiệu vào tương ứng và đo độ rộng xung ra tx ghi kết quả vào bảng A9- 1

9 Giải thích về vai trò của mạch tạo ngưỡng đơn hài (R2,R3) và mạch hình thành

độ rộng xung gồm các linh kiện (R2, R3, R4 + P1 và C2,C3)

II MÁY PHÁT XUNG VUÔNG GÓC

Nhiệm vụ

Tìm hiểu nguyên tắc sử dụng bộ khuếch đại thuật toán để phát xung vuông góc

Nguyên lý hoạt động

Về nguyên tắc, máy phát xung dùng mạch khuyếch đại thuật toán hoàn toàn tuân theo các điều kiện của một máy phát dùng các linh kiện điện tử khác, đó là mạch khuyếch đại có phản hồi dương với Kβ≥ 1 (trong đó K là hệ số khuyếch đại, β là hệ số phản hồi dương)

Mạch phản hồi dương nhằm kích động sự chuyển trạng thái, để hình thành độ rộng xung ta thường dùng mạch R-C để làm kéo dài các trạng thái

Mạch sơ đồ thí nghiệm tương đương với sơ đồ sau:

Giả sử không có nhiễu, mạch hoàn toàn có thể ở trạng thái cân bằng với:

Giả sử có can nhiễu lỗi vào (+): U+ > U- làm cho Ura = Ura max Nhờ mạch phản hồi

R3 mà U+ Sẽ tăng lên trong khi U- tăng dần để nạp cho tụ C Do vậy mà U+ > U- và mạch giữ nguyên trạng thái này (Ura= Ura max) cho đến khi U- < U+ Lúc này mạch lật trạng thái,

Ura = Ura min kẻo thế U+ xuống thấp Vì U- > U+ nên mạch giữ nguyên trạng thái Tụ C phóng điện dần dần cho tới khi U- <U+ thì mạch lại chuyển trạng thái, tức là mạch tự dao động

Tần số dao động phụ thuộc thời gian phóng và nạp cho tụ C, tức phụ thuộc R-C

Vi mạch khuyếch đại trong sơ đồ thí nghiệm là vi mạch khuyếch đại thuật toán

LM-74 1 Tần số phát thay đổi được nhờ chốt cắm J1 và chiết áp P1

Các bước thực hiện

12V cho mảng sơ đồ A9-2

1 Cấp nguồn ٱ

2 Dùng dao động kí để quan sát tín hiệu ra tại C và thế ngưỡng tại E hoặc F

3 Văn biển trở P1 để nối tắt P1 Đo và vẽ dạng tín hiệu tại F và tại lối ra OUT/C

Hình A9-2 Sơ đồ máy phát xung vuông góc.

4 Vặn biến trở P1 để P1 có giá trị cực đại Đo và vẽ dạng tín hiệu tại F và lối ra OUT/C

5 Vẽ giản đồ hình thành xung của mạch trong đó biểu diễn:

- Dạng xung tại F

- Dạng xung ra tại C ứng với dạng xung ra tại F (cùng trục thời gian)

- Tính toán giá trị V(e) theo hai trường hợp khi lối ra ở mức cao và mức thấp So sánh giá trị tính toán với các giá trị ngưỡng thay đổi tín hiệu tại F Giải thích vai trò mạch R2, R3

6 Giữ nguyên P1 ở giá trị cực đại Nối J1 để tăng tụ C = C1//C2 Lặp lại bước 4 So

sánh kết quả nhận được giữa bước 3, 4 Giải thích vai trò của mạch R4 + P1, C (C2) hoặc

C1//C2

III MÁY PHÁT XUNG TỔNG HỢP

- IC1 chính là máy phát xung vuông góc mà ta đã khảo sát bên trên

- IC2 là bộ khuếch đại đảo

- IC3 là bộ tích phân đảo để tạo xung tam giác

Từ xung tam giác ở đầu ra của IC3 ta đưa vào đầu đảo của IC1 Vai trò của bộ tích

phân đảo này giống như mạch RC trong máy phát xung vuông góc mà ta đã khảo sát

Sơ đồ này còn có hệ số phân áp và các chiết áp P1, P2 để thay đổi biên độ xung và tần số xung ra

Các bước thực hiện

1 Cấp nguồn +12V cho mảng sơ đồ A9-3 chú ý cắm đúng phân cực cho nguồn

2 Dùng dao động kí để quan sát tín hiệu tại lối ra O1 và O2 hoặc điểm E

3 Vặn biến trở P1, P2 ở vị trí giữa Quan sát tín hiệu tại E, O1, O2, đo biên độ tín hiệu ra, thời gian kéo dài xung ra tx tính tần số máy phát f = 1/2tx Ghi kết quả vào bảng A9-2

4 Đặt các giá trị biến trở P1, P2 như trong bảng A9-2 lặp lại bước 3 cho từng giá trị P1, P2 Ghi kết quả vào bảng A9-2 Từ kết quả đo, xác định khoảng tần số của máy phát

5 Vẽ giản đồ hình thành xung của mạch trong đó biểu diễn:

- Dạng xung tại E

- Dạng xung ra tại O1, tương ứng với xung tại E

- Dạng xung ra tại O2, tương ứng với xung tại E

6 Giải thích nguyên tắc hoạt động dựa trên phân tích các sơ đồ trên IC1, IC2 và IC3

Hình A9-3: Sơ đồ máy phát xung tổng hợp

Về cấu trúc IC555 phải mắc thêm hai yếu tố bên ngoài là Cx và Rx Sơ đồ của IC555 gồm 4 phần cơ bản là: Hai bộ so sánh, một Trigơ nhớ và một Tranzitor khoá VT14 Bộ chia thế R3-5 xác lập ngưỡng cho hai bộ so sánh Ở trạng thái bình thường VT14 mở bão hoà Khi lối vào còn lại của bộ so sánh dưới có xung khởi phát âm đủ để thế lối này thấp hơn thế ngưỡng bằng Ek/3 thì bộ so sánh lật trạng thái dẫn đến Q của trigơ chuyển sang thế âm làm cấm VT14 Lúc này tụ Cx bắt đầu tích điện từ nguồn EK qua Rx thế trên tụ Cxtăng dần đến khi nào vượt 2EK/3 thì bộ so sánh trên chuyển trạng thái lối ra làm cho Trigơ chuyển về trạng thái ban đầu

Sơ đồ mạch thí nghiệm H 9-4.a là sơ đồ phát xung trên IC555 Chân số 2, tức là lối vào của bộ so sánh dưới được nối với điểm giữa của mạch RxCx để khởi tạo tần số phát Tần số phát được thay đổi nhờ chốt cắm J1 và chiết áp P1

Hình A 9-4b là sơ đồ đơn hài trên IC-555 Lối vào của bộ so sánh dưới, tức chân số

2 được treo trên thế dương Vì vậy hệ số có một trạng thái bền ứng với VT14 dẫn và lối

ra ở mức thấp Khi có tín hiệu vào, nhờ có mạch vi phân tạo ra nhảy bậc âm làm chuyển trạng thái của hệ, lúc này làm VT14 cấm và hệ RxCx bên ngoài nạp điện hình thành độ rộng xung Sau khi nạp đủ với mạch này UC > 8V thì hệ quay về trạng thái bền ban đầu

Các bước thực hiện

1 Cấp nguồn +5V cho mảng sơ đồ A9 - 4

2 Máy phát xung - sử dụng sơ đồ trên IC1 hình A9 - 4a:

2.1 Dùng dao động kí để quan sát tín hiệu tại tối ra OUT/C và tín hiệu tại các điểm

E, F

2.2 Vặn biến trở P1 ở vị trí cực tiểu quan sát tín hiệu tại E, F Đo biên độ tín hiệu ra

và thời gian kéo dài của xung ra tx chu kì xung T, tần số máy phát f = 1/T Ghi kết quả vào bảng A9 - 3

2.3 Vặn biến trở P1 ở vị trí cực đại quan sát tín hiệu tại E, F Đo biên độ tín hiệu ra, thời gian kéo dài xung ra tx chu kì xung T, tần số máy phát f = 1/T Ghi kết quả vào bảng A9 - 3

2.4 Nối J1 để tăng tụ C = Cl + C2 Giữ nguyên P1 cực đại quan sát tín hiệu tại E, F

Đo biên độ tín hiệu ra, thời gian kéo dài của xung ra tx chu kì xung T, tần số máy phát f = 1/T Ghi kết quả vào bảng A9 - 3