Nội dung Trang Lời nói đầu 1 Thí nghiệm 1: Diode và các mạch ứng dụng 4 Thí nghiệm 2: Transistor BJT và mạch khuếch đại 23 Thí nghiệm 3: Các bộ khuếch đại ghép tầng 42 Thí nghiệm 4: Transistor FET – Khóa chuyển mạch FET 56 Thí nghiệm 5: Bộ khuếch đại thuật toán 1 69 Thí nghiệm 6: Bộ khuếch đại thuật toán 2 83 Thí nghiệm 7: Các mạch phát dao động dạng sin 94 Thí nghiệm 8: Các mạch phát dao động khác sin 110 Thí nghiệm 9: Thyristor, Triac và các mạch ứng dụng 124 Thí nghiệm 10: Các mạch điều chế và giải điều chế 140 Hướng dẫn sửa dụng các thiết bị thí nghiệm 170
Trang 1VIET NAM NATIONAL UNIVERSITY UNIVERSITY OF ENGINEERING AND TECHNOLOGY
********
THỰC NGHIỆM 5
BỘ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN - 1 CÁC SƠ ĐỒ ỨNG DỤNG
Trang 2THỰC NGHIỆM
1 Đo các thông số và đặc trưng cơ bản của một bộ KĐTT
1.1 Đo thế OFFSET
- Cấp nguồn ±12V cho mảng sơ đồ A5-1 Chú ý cắm đúng phân cực nguồn
- Đặt máy phát tín hiệu ở chế độ: phát sóng dạng vuông, tần số phát 1kHz, biên độ ra 4V
- Nối các chốt I+ và I- với K và L, để nối cả hai lối đảo và không đảo của bộ khuếch đại thuật toán xuống đất
- Bật điện thiết bị chính Đo giá trị điện thế lối ra Voffset (ra)
Voffset(ra) = 11V Voffset(vào) = 11/2.105 = 5,5.10-5(V)
Trang 31.2 Đo đáp ứng biên độ
- Nối chốt I+ với H, để cấp thế từ biến trở P1 vào lối vào không đảo IC1
- Nối chốt I- với K, để nối đất với lối vào đảo
- Vặn biến trở P1 quanh giá trị 0V Đo các giá trị điện thế vào và ra Ghi kết quả giá trị đo vào bảng A5-B1
Bảng A5-B1
U vào
• Câu hỏi: Lập đồ thị sự phụ thuộc thế ra (trục y) và thế vào (trục x)
Trang 4Câu hỏi: Giá trị điện thế ra cực đại và cực tiểu của IC lần lượt là 11V và -10.5V
- Thế cực đại so với nguồn: 91.67%
- Thế cực tiểu so với nguồn: 87.5%
Câu hỏi: Trên cơ sở đồ thị thu được, xác định độ nhạy của IC, bằng giá trị chênh lệch thế
cực tiểu giữa hai lối vào đảo và không đảo của IC làm thay đổi thế lối ra
Giá trị đó bằng | -0.0204 - 0.000524| = 0.024564V
Câu hỏi: Căn cứ độ dốc đồ thị, hệ số khuếch đại hở của bộ khuếch đại thuật toán có giá
trị vô cùng vì IC đo trên proteus là lý tưởng
1.3 Đo đáp ứng tần số
- Sử dụng máy phát tín hiệu có dải tần số tới 2MHz Nối lối ra của máy phát với lối vào
IN của mạch A5- 1
- Nối I+ với F và 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
- Sử dụng kênh 1 dao động ký nối với IN Nối kênh 2 với lối ra OUT/C Đặt thang đo lối vào 2V/cm, thời gian quét 1ms/cm Thay đổi tần số tín hiệu vào và ghi các kết quả đo thế
ra vào bảng A5-B2
Bảng A5-B2 (Khi chỉnh từ 100KHz để càng lâu thì càng bé dần do bộ lặp nên số liệu này chỉ là tương đối)
Trang 5Ura 4 4 3.83 3.77 3.35 3.25 3.2
• Câu hỏi: Lập đồ thị sự phụ thuộc hệ số K (trục y) theo tần số tín hiệu (trục x).
Câu hỏi: Xác định khoảng tần số làm việc của sơ đồ khuếch đại thuật toán: Từ 100Hz –
1KHz thì K = 1
1.4 Đo điện trở vào Rin
- Máy phát tín hiệu đặt ở chế độ: phát sóng vuông góc, tần số 1kHz
Trang 6- Nối lối ra máy phát với lối vào IN của sơ đồ Nối F với G để cấp tín hiệu từ máy phát qua điện trở R3 vào IC1 Điện trở R3 khi đó được mắc nối tiếp với điện trở Ri của bộ khuếch đại thuật toán
- Nối I- với “O”
- Dao động ký đặt ở thang lối vào 0,1V/cm, thời gian quét 1ms/cm, đầu đo đặt ở chế độ suy giảm 1:10 để tăng tổng trở đo của máy hiện sóng
- Nối kênh 1 dao động ký với IN Nối kênh 2 với I+
• Câu hỏi: Đo biên độ tín hiệu ViF tại lối vào IN/A và biên độ Vi tại I+ Bỏ qua điện trở
nội máy phát, tính điện trở vào của IC1 theo công thức:
R¿= R 3 Vi
Vif −Vi=
100.103.4 4−4 =∞
Trên thực tế thì Rin chúng ta đo được là rất lớn nhưng trên phần mềm proteus thì IC lý tưởng nên R¿¿∞
1.5 Đo điện trở ra R0
- Nối máy phát tín hiệu với lối vào IN/A của mạch
- Nối I+ với F và G với L và I- với “O”
- Nối kênh 1 dao động ký với lối vào IN/A, kênh 2 với lối ra OUT/C Dao động ký đặt ở thang lối vào 2V/cm Đo biên độ tín hiệu ra V0 khi không nối J1 và giá trị V0f khi có nối J1
Trang 7• Câu hỏi: Giả thiết điện trở vào dao động ký là vô cùng lớn so với trở ra IC1, tính điện
trở ra của IC1 theo công thức:
V0 = V0f = 4V
Ro=V 0 R 4 V 0 f – R4 = 0
Điện trở ra của IC1 RO=0Ω lý do là IC trong phần mềm là lý tưởng
2 Khảo sát bộ lặp lại thế lắp trên bộ KĐTT
- Nối IC1 theo sơ đồ lặp lại thế: nối chốt I- với “O”, nối I+ với E và để cấp điện thế từ biến trở P2 cho lối vào “+” của IC1
- Vặn biến trở P2 từ giá trị thấp đến ca Đo và ghi giá trị điện thế vào và ra vào bảng A5-B3
• Câu hỏi: Lập đồ thị sự phụ thuộc thế ra (trục y) và thế vào (trục x).
Trang 8• Câu hỏi: Xác định độ lệch cực đại của đường đặc trưng thu được so với đường thẳng
(tuyến tính), định khoảng làm việc tuyến tính cho sơ đồ
- Đường đặc trưng gần như là một đường thẳng tuyến tính (y = x) Từ Uvào = 11V trở đi, thế lối ra không đổi vào bằng 11V
Độ lệch cực đại so với đường tuyến tính là: 12 -11 = 1V
- Khoảng làm việc tuyến tính cho sơ đồ: (0,11V)
• Câu hỏi: Nêu ưu điểm của bộ lặp lại thế trên OP-AMP so với bộ chia thế dùng biến
trở
- Linh hoạt trong việc điều chỉnh các thông số điện áp và điện trở phản hồi
- Dải tuyến tính của OP-AMP rộng hơn nhiều so với bộ chia thế dùng biến trở Đường đặc trưng của bộ chia thế dùng biến trở có dạng hơi cong Còn đường đặc trưng của bộ lặp lại thế trên OP-AMP có dạng một đường thẳng tuyến tính
Trang 93 Khảo sát các bộ khuếch đại không đảo và đảo
3.1 Khảo sát bộ khuếch đại không đảo
- Cấp nguồn ±12V cho mảng sơ đồ A5 - 2 Chú ý cắm đúng phân cực nguồn
- Đặt máy phát tín hiệu ở chế độ: phát sóng vuông, tần số 10 kHz, biên độ ra 100 mV
- Đặt thang đo thế lối vào của dao động ký kênh 1 ở 1V/cm, thời gian quét ở 0,1ms/cm Chỉnh cho cả 2 tia nằm giữa khoảng phần trên và phần dưới của màn máy hiện sóng
- Nối kênh 1 dao động ký vào lối vào IN/A Nối kênh 2 dao động ký vào lối ra OUT/ C
- Nối lối ra máy phát tín hiệu với lối vào IN/A
- Nối J1, J3 để đưa tín hiệu lối vào “+” IC1 và nối đất cho đầu còn lại của điện trở R1
- Thay đổi biên độ tín hiệu vào (Vin) theo bảng A5-B4, quan sát dạng và đo biên độ tín hiệu ra (Vout), ghi các kết quả vào bảng A5-B4 Tính giá trị Ad =Vout /Vin cho mỗi trường hợp biên độ vào Ghi các kết quả vào bảng
Bảng A5-B4
Dạng tín hiệu ra Tam giác Tam giác Tam giác Tam giác Tam giác Phân cực tín hiệu ra Thuận Thuận Thuận Thuận Thuận
V out (nối K với K1) 200mV 400mV 600mV 800mV 1000mV
V out(nối K với K3) 0.61V 1.22V 1.83V 2.44V 3.05V
Trang 10V out(nối K với K4) 1.1V 2.2V 3.30V 4.4V 5.5V
• Câu hỏi: Tính các giá trị :A t 1=R3
R1=1
A t 2=R4
R1=2
A t 3=R5
R1=5.1
A t 4=R6
R1=10
số là bao nhiêu? Giải thích sự không tương ứng của chúng trong một số trường hợp
- Ta có thể thấy Ad = At + 1
- Do sử dụng phần mềm proteus là lý tưởng nên không có sai số
- Trên thực tế thì có sự không tương ứng giữa Ad và At do linh kiện không lý tưởng
3.2 Khảo sát bộ khuếch đại đảo:
- Nối lối ra máy phát tín hiệu tới lối vào IN/A
Trang 11- Nối J2 để đưa tín hiệu lối vào “-” của IC1
- Thay đổi biên độ tín hiệu vào (Vin) theo bảng A5-B5, quan sát dạng và đo biên
độ tín hiệu ra (Vout), ghi các kết quả vào bảng A5-B5
• Câu hỏi: Tính giá trị Ad = Vout/Vin cho mỗi trường hợp biên độ vào Ghi các kết quả
vào bảng A5- B5
Bảng A5-B5
Dạng tín hiệu ra Tam giác Tam giác Tam giác Tam giác Tam giác
V out (nối K với K1) 100mV 200mV 300mV 400mV 500mV
V out(nối K với K3) 0.51V 1.02V 1.53V 2.04 2.55V
• Câu hỏi: Tính các giá trị :
A t 1=R3
R1
=1
A t 2=R4
R1=2
A t 3=R5
R1=5.1
A t 4=R6
R1
=10
• Câu hỏi: Nhận xét về giá trị Vin - 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
Trang 12- Giả sử thế tại điểm "-": V2 = 0 I = V¿−Vout
R1+R out =
V¿−V2
R1 =
V2−Vout
R out ⟹
V¿
R1 =
−Vout
R out ⟹
V out
V¿
= −R out
R1
A = −R out
R1
- Điểm (-) hay gọi là cực đảo của sơ đồ được coi là điểm đất ảo vì Rin = ∞ dẫn tới dòng
Iin = 0, vì vậy Vin (-) bằng không và coi là đất ảo.
• Câu hỏi: So sánh giá trị Ad và At cho các trường hợp Nếu xem chúng bằng nhau
thì sai số là bao nhiêu? Giải thích sự không tương ứng của chúng trong một số trường hợp.
- Ad = -At trong mọi trường hợp Sai số bằng 0 vì ta đo trong điều kiện lý tưởng
- Trên thực tế thì có trường hợp không tương ứng vì có thể do linh kiện không lý tưởng,
xuất hiện tạp âm.4 Bộ lấy tổng đại số tín hiệu tương tự
4.1 Phép lấy tổng được thực hiện với tổng 2 số hạng:
- Nguồn nối cố định từ biến trở P2 qua trở R4 tới lối vào “-'' bộ khuếch đại thuật toán
Trang 13- Nguồn nối qua các chốt E, F từ biến trở P1 hoặc P3 tới lối vào “+'' bộ khuếch đại thuật toán
Nguồn 1: Đặt biến trở P1 = +1,5V = Vin1
Nguồn 2: Đặt biến trở P2 = -1V = Vin2
Nguồn 3: Đặt biến trở P3 = -0,5V = Vin3
Bảng A5-B6
E nối H E nối I E nối K F nối H F nối I F nối K
Rj R5 = 1K R6 = 2K R7 =5K R5 =1K R6 = 2K R7 =5K
• Câu hỏi: 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 nên sự sai khác đó
E nối H E nối I E nối K F nối H F nối I F nối K
Trang 14Sai số 0,01 0 0,05 0,07 0,04 0,09
- Nguyên nhân: biến trở lúc ta đo có sự sai số.
4.1.2 Phép thử 2: Lấy tổng các giá trị điện thế
■ Nguồn 1: Đặt biến trở P1 = +0,75V = Vin1
■ Nguồn 2: Đặt biến trở P2 = -0,5V = Vin 2
■ Nguồn 3: Đặt biến trở P3 = -0,75V = Vin3
Lặp lại các bước như tại 4.1.1 Ta có:
Bảng A5-B7
E nối H E nối I E nối K F nối H F nối I F nối K
Giá trị tính Vo -1,275 0,6375 1,785 6,375 4,4625 3.315
E nối H E nối I E nối K F nối H F nối I F nối K
- Sai số do biến trở không chính xác.
4.2 Lấy tổng các giá trị điện thế và sóng tín hiệu
- Đặt thang đo thế lối vào của dao động ký ở 1V/cm, thời gian quét ở 1ms/cm Chỉnh cho
cả hai tia nằm giữa khoảng phần trên và phần dưới của màn máy hiện sóng
- Nối kênh 1 dao động ký với lối vào IN/A Nối kênh 2 với lối ra OUT/ C
- Đặt máy phát tín hiệu ở chế độ: phát sóng vuông, tần số 1kHz, biên độ ra 1V
Trang 15- Nguồn 2: Đặt biến trở P2 = -0,25V = Vin2
- Nguồn 4: Nối máy phát sóng với lối vào IN/A của sơ đồ Nối chốt G với I
- Vặn biến trở P2 để thay đổi Vin2, đo biến độ tín hiệu ra và mức thế một chiều nền của tín hiệu, ghi kết quả vào bảng A5-B8
• Câu hỏi: tính toán các giá trị thế và tín hiệu lối ra IC1 và so sánh với giá trị đo tương ứng:
Bảng A5-B8
Thế nền lối ra 1,275 1,28 1,275 1,27 1,275 1,275
5 Bộ khuếch đại hai tín hiệu
5.1 Phép thử 1
Trang 16- Cấp các nguồn thế tới cả hai lối vào “+” và “-’’ của bộ khuếch đại thuật toán IC1 - Nguồn cho lối vào “+” : Vin3 - thế âm lấy từ biến trở P3 Nối J1
- Nguồn cho lối vào “- ” : Vin2 - thế âm lấy từ biến trở P2
- Đặt các biến trở P2 = -1V, P3 ở các giá trị theo bảng A5-B9
• Câu hỏi: Tính giá trị thế ra cho các trường hợp theo công thức:
Bảng A5-B9
Điện thế ra Uo -1,05 -4,08 -7,16 -10,02 -10,91 -10,91
5.2 Phép thử 2
Vin3 (P3) = giá trị theo bảng A5-B10, Vin2 = -1,5V
Bảng A5-B10
Điện thế ra Uo 1,52 -1,49 -4,5 -7,66 -10,4 -10,91 Giá trị tính Vo 1,55 -1,5 -4,55 -7,6 -10,65 -16,75
Trang 17• Câu hỏi: 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 nên sự sai khác đó
- Sai số trung bình của phép đo: khoảng 3% (ngoại trừ phép đo cuối do nguồn nuôi chỉ +-12V cho nên Vout bị giới hạn)
- Sai số do đo đạc lấy sấp xỉ và do biến trở tinh chỉnh chưa hợp lí để đạt được giá trị V như mon muốn
Kết Thúc