Xem mẫu
- Bµi 7
Bé khuÕch ®¹i thuËt to¸n (1)
Môc ®Ých: Kh¶o s¸t vµ ®o mét sè th«ng sè quan träng cña mét bé khuÕch ®¹i
thuËt to¸n. Sö dông mét vi m¹ch khuÕch ®¹i thuËt to¸n trong mét sè m¹ch khuÕch
®¹i th«ng dông nhÊt.
PhÇn lý thuyÕt
1.Kh¶o s¸t vµ ®o 1 sè th«ng sè cña bé khuÕch ®¹i thuËt to¸n
1.1. Kh¸i niÖm vÒ thÕ OFFSET vµ c¸ch x¸c ®Þnh nã:
V+
Theo tÝnh to¸n lý thuyÕt dùa trªn
mét bé khuÕch ®¹i thuËt to¸n lý t−ëng th×
+
khi mét khuÕch ®¹i thuËt to¸n ®−îc nu«i Ura
Uo
+ −
b»ng 2 nguån V vµ V vµ hai lèi vµo cã -
cïng møc ®iÖn ¸p th× thÕ lèi ra
V + +V − V-
. Nh− vËy nÕu V + = V −
U ra =
2
H×nh 7.1
th× ta cã:
V+ +V−
U ra = = 0 . Tuy nhiªn víi mét bé khuÕch ®¹i thùc th×
2
U ra = ∆U ra ≠ 0 . Nguyªn nh©n lµ do c«ng nghÖ chÕ t¹o mµ hai lèi vµo cña tÇng vi
sai kh«ng c©n xøng hoµn toµn, cã sai lÖch ë tÇng dÞch møc ®iÖn ¸p, tÇng ®Öm lèi
ra.
Sù tån t¹i ∆U ra ≠ 0 khi ch−a cã tÝn hiÖu vµo sÏ g©y ra sù lÖch khái to¹ ®é
gèc (0,0) ë c¸c bé khuÕch ®¹i thÕ vµ dßng 1 chiÒu. NÕu ∆U ra lín sÏ lµm cho bé
khuÕch ®¹i trë nªn phi tuyÕn khi dïng ®Ó khuÕch ®¹i c¸c tÝn hiÖu xoay chiÒu.
Ta cã thÓ lµm cho U ra = ∆U ra = 0 b»ng c¸ch thªm vµo lèi vµo (+) hoÆc
(−) mét l−îng thÕ ∆Uvµo ©m hoÆc d−¬ng tuú theo ®é lÖch ∆U ra lµ ©m hoÆc d−¬ng
§¹i l−îng bæ xung ∆Uvµo nµy ®−îc gäi lµ thÕ OFFSET. Ta cã thÓ dïng c¸c
dông cô ®o chÝnh x¸c ®Ó x¸c ®Þnh trùc tiÕp thÕ OFFSET nµy. Tuy nhiªn trong
thùc tÕ ta x¸c ®Þnh nh− sau: Ta thÊy lµ nÕu coi ∆Uvµo (thÕ OFFSET) lµ tÝn hiÖu vµo
th× ta cã:
140
- 0 − ∆U ra = Ko.∆Uvµo
ë ®©y Ko lµ hÖ sè khuÕch ®¹i hë m¹ch (kh«ng cã trë ph¶n håi).
UOFFSET (vµo) = U OFFSET ( ra ) K o
Hay
ë ®©y UOFFSET (vµo) = ∆Uvµo ; UOFFSET (ra) = ∆Ura
Nh− vËy chóng ta chØ ph¶i ®o ∆U ra vµ sau ®ã chia cho Ko (cã trong s¸ch
tra cøu).
H×nh A7-1b (xem phÇn thùc nghiÖm) lµ s¬ ®å dïng ®Ó ®o thÕ OFFSET cña
vi m¹ch thuËt to¸n 741.
1.2.§o ®Æc tr−ng biªn ®é vµ ®Æc tr−ng tÇn sè cña bé khuÕch ®¹i thuËt to¸n
*) §Æc tr−ng biªn ®é: lµ mèi quan hÖ gi÷a thÕ ra vµ ®é lÖch thÕ gi÷a hai lèi
vµo cña bé khuÕch ®¹i thuËt to¸n.
Ura
+
V
-UOFFSET 31 2
+∆ra
Uvµo
-∆ra
+UOFFSET
-
V
+Uvµo max
- Uvµo max
H×nh 7.2
§Æc tr−ng biªn ®é cã d¹ng sau: (H×nh 7. 2)
ë ®©y lèi vào (-) ®−îc nèi ®Êt; ThÕ vµo ®−îc ®−a vµo lèi vµo (+)
1: §Æc tr−ng thùc ®· chØnh OFFSET
2, 3: §Æc tr−ng thùc ch−a ®−îc chØnh OFFSET.
*) §Æc tr−ng tÇn sè:
Khi thay ®æi tÇn sè tÝn hiÖu th× hÖ sè khuÕch ®¹i sÏ bÞ thay ®æi, ®ång thêi
d¹ng tÝn hiÖu ra còng bÞ sai lÖch do sù khuÕch ®¹i kh«ng ®Òu c¸c tÇn sè kh¸c
nhau. Cã thÓ xem mèi quan hÖ gi÷a hÖ sè khuÕch ®¹i vµ tÇn sè tÝn hiÖu lµ ®Æc
tr−ng tÇn sè cña mét bé khuÕch ®¹i.
Víi mét bé khuÕch ®¹i thuËt to¸n d¶i réng (kh«ng ph¶i lµ bé khuÕch ®¹i
141
- chän läc) ®Æc tr−ng tÇn sè th−êng cã d¹ng sau: (H×nh 7.3)
D¶i tÇn sè lµm viÖc sÏ lµ:
∆f = 0 ÷ f max , gi¸ trÞ f max sÏ t−¬ng øng víi gi¸ trÞ cña hÖ sè khuÕch ®¹i
K = 0,9 K o .
C¸c s¬ ®å ë c¸c h×nh A7-1c, A7-1d K
(phÇn thùc nghiÖm) ®−îc sö dông ®Ó ®o ®Æc Ko
0 ,7 K o
tr−ng biªn ®é vµ tÇn sè cña bé khuÕch ®¹i
thuËt to¸n 741. Mét ®iÒu cÇn l−u ý khi ®o
®Æc tr−ng biªn ®é lµ: v× ta ®o ®Æc tr−ng biªn
®é cña bé khuÕch ®¹i ë chÕ ®é ®Ó hë m¹ch f max f
ph¶n håi nªn ®Æc tr−ng biªn ®é sÏ rÊt dèc,
H×nh 7. 3
tøc lµ ®o¹n tuyÕn tÝnh chØ ë trong mét
kho¶ng rÊt hÑp cña c¸c gi¸ trÞ Uvµo. V× vËy chiÕt ¸p cho c¸c gi¸ trÞ Uvµo ®−îc chän
b»ng 100 «m. Nh−ng còng chÝnh v× thÕ mµ nÕu hai nguån nu«i ±12V chØ cÇn lÖch
nhau kh«ng nhiÒu sÏ lµm cho c¸c gi¸ trÞ thÕ vµo r¬i vµo vïng b·o hoµ. Tøc lµ thÕ
lèi ra sÏ bÞ lÖch hoÆc vÒ d−¬ng hoÆc vÒ ©m nguån víi mäi vÞ trÝ chiÕt ¸p P1. Vµ ta
sÏ kh«ng thu ®−îc ®Æc tr−ng biªn ®é.
1.3. §o ®iÖn trë vµo vµ ®iÖn trë ra.
S¬ ®å t−¬ng ®−¬ng ®¬n gi¶n cña 1 bé khuÕch ®¹i thuËt to¸n ®−îc thÓ hiÖn
nh− sau: (H×nh 7.4).
Tøc lµ bé khuÕch ®¹i thuËt to¸n cã Rvµo vµ Rra.
NÕu Rvµo kh«ng ®ñ lín sÏ g©y ra tiªu hao c«ng suÊt nguån tÝn hiÖu vµo. Cßn nÕu
Rra kh«ng ®ñ nhá sÏ tiªu hao v« Ých c«ng suÊt tÝn hiÖu ra. §Ó x¸c ®Þnh ®−îc Rvµo
vµ Rra ta sö dông s¬ ®å trªn h×nh A7-1e vµ h×nh A7-1f (Xem phÇn thùc nghiÖm).
Tuy nhiªn v× Rvµo cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n kh¸ lín nªn ®Ó x¸c ®Þnh ®−îc chÝnh
x¸c ta m¾c thªm R6 = 100KΩ.
Uvµo
K.Uvµo
Rra Rt¶i
Ura
Rvµo
H×nh 7.4
2. Mét sè m¹ch khuÕch ®¹i th«ng dông sö dông vi m¹ch K§TT
2.1. Bé lÆp l¹i thÕ
142
- Trong mét sè tr−êng hîp nguån tÝn hiÖu cã biªn ®é ®iÖn ¸p cña tÝn hiÖu
®ñ lín nh−ng vÉn kh«ng ®ñ kh¶ n¨ng cung cÊp c«ng suÊt cho t¶i. Nguyªn nh©n lµ
do c«ng suÊt nguån tÝn hiÖu nhá, thÓ hiÖn ë chç lµ ®iÖn trë néi cña nguån tÝn hiÖu
lín. Lóc nµy, th−êng ta ph¶i sö dông bé lÆp l¹i thÕ ®Ó khuÕch ®¹i c«ng suÊt nguån
tÝn hiÖu. C¸c vi m¹ch thuËt to¸n ®Æc biÖt thÝch hîp cho môc ®Ých nµy v× ®iÖn trë
lèi vµo v« cïng lín, ®iÖn trë lèi ra rÊt nhá.
Rf Rf
Rv Rv
•-
- •-
o
• •
•
o Uvµo o o
o Uvµo
+ + +
Ura Ura
Ura o
Uvµo o
o o o
o
(a) LÆp l¹i thÕ (b) KhuÕch ®¹i ®¶o (c) KhuÕch ®¹i kh«ng ®¶o
H×nh 7.5
2.2. KhuÕch ®¹i ®¶o:
Rf
Ura ng−îc pha víi Uvµo vµ U ra = − . Uvµo
Rv
2.3. KhuÕch ®¹i kh«ng ®¶o:
R f + Rv
Ura ®ång pha víi Uvµo vµ U ra = . Uvµo.
Rv
§Ó tiÕn hµnh thùc nghiÖm ta h·y xem c¸c s¬ ®å ë phÇn thùc nghiÖm
H×nh A7- 1g lµ s¬ ®å lÆp l¹i thÕ dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n LM-741.
H×nh A7- 3a lµ s¬ ®å cña bé khuÕch ®¹i kh«ng ®¶o vµ H×nh A7- 3b lµ s¬
®å cña bé khuÕch ®¹i ®¶o. S¬ ®å cã m¾c Rf víi c¸c gi¸ trÞ kh¸c nhau ®Ó thay ®æi
hÖ sè khuÕch ®¹i.
3. Bé t¹o thÕ chuÈn æn ®Þnh c«ng suÊt trung b×nh
M¹ch thùc hiÖn chøc n¨ng: U ra = k . UchuÈn = const khi Unguån thay ®æi vµ It¶i
thay ®æi trong mét giíi h¹n nµo ®ã.
S¬ ®å cña m¹ch th−êng cã d¹ng s¬ ®å æn ¸p lo¹i nèi tiÕp nh− sau. M¹ch
gåm 3 phÇn chÝnh: (Xem h×nh 7.6).
1. Lµ yÕu tè ®iÒu chØnh: Th−êng dïng transistor.
2. yÕu tè khuÕch ®¹i vµ so s¸nh: ë ®©y dïng bé khuÕch ®¹i thuËt to¸n.
3. Bé t¹o thÕ chuÈn: Th−êng dïng diode zener.
143
- Uvµo = U ra + U ∗ → U ra = Uvµo - U ∗
Uvµo cã thÓ thay ®æi do b¶n th©n Uvµo thay ®æi hoÆc do dßng It¶i thay ®æi
v× nguån Uvµo cã ®iÖn trë néi. §Ó U ra = const th× U ∗ còng thay ®æi theo Uvµo.
YÕu tè ®iÒu chØnh thùc hiÖn chøc n¨ng nµy.
U∗
o o
1 • It¶i
Uvµo 2
H×nh 7.6 Ura
Rt¶i
3
o o
H×nh A7- 3 (phÇn thùc nghiÖm) lµ mét bé t¹o thÕ chuÈn c«ng suÊt trung
b×nh cã dïng vi m¹ch LM 741 lµm yÕu tè so s¸nh vµ khuÕch ®¹i. Víi s¬ ®å nµy
K = 1 , tøc lµ Ura = UchuÈn . Cã hai bé t¹o thÕ chuÈn kh¸c nhau trªn hai diode zener
D1 vµ D2 m¾c ë chÕ ®é ph©n cùc ng−îc.
Vi m¹ch LM - 741 sÏ lµm nhiÖm vô so s¸nh Ura víi mét trong hai UchuÈn ®Ó
®iÒu khiÓn T1 sao cho Ura = UchuÈn khi Uvµo = Unguån thay ®æi vµ dßng t¶i thay ®æi.
4. Bé tæng ®¹i sè c¸c tÝn hiÖu t−¬ng tù
Hµm sè mµ m¹ch ®iÖn tö cÇn thùc hiÖn lµ:
U ra = K1U v1 + K 2U v 2 + ... + K nU vn
K1 ....K n : Lµ c¸c hÖ sè khuÕch ®¹i cña bé khuÕch ®¹i øng víi c¸c lèi vµo.
§Ó ph©n tÝch m¹ch, bé khuÕch ®¹i thuËt to¸n th−êng ®−îc xem lµ lý t−ëng
víi c¸c tÝnh chÊt sau:
Trë kh¸ng vµo z r = ∞ (dßng iV = 0 ).
-
Trë kh¸ng ra z r = 0 .
-
HÖ sè khuÕch ®¹i hë m¹ch lín K o = ∞ .
-
¸p dông qui t¾c dßng ®iÖn nót cho nót A cã tÝnh ®Õn tÝnh chÊt cña bé
khuÕch ®¹i thuËt to¸n lý t−ëng ta cã:
U v1 U v 2 U U
+ + ... + N + ra = 0
R1 R2 RN U f
144
- Mét bé tæng N lèi vµo cã s¬ ®å nh− trªn h×nh 7.7
R1
Uv1 o
Rf
R2
Uv2 o •
.
.
RN
UvN .o • -
A o
•
Ura
+
o
H×nh 7.7
KÕt qu¶ lµ:
⎛ Rf ⎞
Rf Rf
U ra = −⎜ .U VN ⎟
.U V 1 + .U V 2 + ... +
⎜R ⎟
⎝1 ⎠
R2 RN
H×nh A7- 4a (phÇn thùc nghiÖm) lµ s¬ ®å cña bé tæng dïng vi m¹ch thuËt
to¸n LM-741 víi 4 lèi vµo. S¬ ®å cã 3 nguån tÝn hiÖu ®iÖn ¸p mét chiÒu ®−îc t¹o
nªn tõ 3 m¹ch ph©n thÕ lµ 3 chiÕt ¸p P1, P2, P3. Lèi vµo IN dïng ®Ó ®−a tÝn hiÖu
xung tõ m¸y ph¸t vµo bé tæng.
S¬ ®å cã kh¶ n¨ng lÊy tæng 4 tÝn hiÖu t−¬ng tù lèi vµo víi 4 hÖ sè kh¸c
nhau.
5. Bé khuÕch ®¹i vi sai (m¹ch trõ)
M¹ch thùc hiÖn chøc n¨ng lÊy hiÖu hai tÝn hiÖu t−¬ng tù lèi vµo
U ra = K (U v1 − U v 2 )
K lµ hÖ sè khuÕch ®¹i.
S¬ ®å cña mét bé trõ nh− sau: (H×nh 7.8).
Rf
R1 =
Rf
K
•
Uv1 o
-
• o
R Ura
+
R2 = c
Rc
K
•
Uv2 o
H×nh 7.8
145
- Theo s¬ ®å ta cã ®iÖn ¸p lèi vµo cöa thuËn:
Rc
U + = U v2
Rc
Rc +
K
vµ ®iÖn ¸p lèi vµo cöa ®¶o:
Rf
U− = .(U v1 − U ra ) + U ra
Rf
Rf +
K
V× U + = U − do ®ã U ra = K (U v 2 − U v1 )
S¬ ®å h×nh A7- 4b (xem phÇn thùc nghiÖm) ®−îc dïng lµm bé khuÕch ®¹i
vi sai. Trong s¬ ®å nµy R8 = 5 K1 ®ãng vai trß Rc .
146
- PhÇn thùc nghiÖm
A. ThiÕt bÞ sö dông:
1. ThiÕt bÞ chÝnh cho thùc tËp t−¬ng tù.
2. Panel thÝ nghiÖm AE - 107N cho bµi thùc tËp vÒ bé khuÕch ®¹i thuËt
to¸n (G¾n lªn khèi ®Õ nguån).
3. Dao ®éng ký 2 chïm tia.
4. D©y nèi c¾m 2 ®Çu.
B. CÊp nguån vµ nèi d©y
Panel thÝ nghiÖm AE-107N chøa 4 m¶ng s¬ ®å A7-1 ... A7- 4, víi c¸c chèt
c¾m nguån riªng. Khi sö dông m¶ng nµo th× cÇn nèi d©y cÊp nguån cho m¶ng ®ã.
§Êt (GND) cña c¸c m¶ng s¬ ®å ®Êt ®−îc nèi s½n víi nhau. Do ®ã chØ cÇn nèi ®Êt
chung cho toµn khèi AE -107N.
1. Bé nguån chuÈn DC POWER SUPPLY cña thiÕt bÞ chÝnh, cung cÊp c¸c
thÕ chuÈn ± 5V , ± 12V cè ®Þnh.
2. Bé nguån ®iÒu chØnh DC ADJUST POWER SUPPLY cña thiÕt bÞ chÝnh,
cung cÊp c¸c gi¸ trÞ ®iÖn thÕ mét chiÒu 0.... + 15V vµ 0.... − 15V . Khi vÆn c¸c biÕn
trë chØnh nguån, cho phÐp ®Þnh gi¸ trÞ ®iÖn thÕ cÇn thiÕt. Sö dông ®ång hå ®o thÕ
DC trªn thiÕt bÞ chÝnh ®Ó x¸c ®Þnh ®iÖn thÕ ®Æt.
(Chó ý: C¾m ®óng ph©n cùc cña nguån vµ ®ång hå ®o).
C. C¸c bµi thùc tËp
1. ®Æc tr−ng cña op.amp.
ThÝ nghiÖm vÒ ®Æc tr−ng cña OP.AMP ®−îc thùc hiÖn trªn m¶ng s¬ ®å
h×nh A7- 1a.
NhiÖm vô:
T×m hiÓu nguyªn t¾c ho¹t ®éng vµ c¸c ®Æc tr−ng c¬ b¶n cña bé khuÕch ®¹i
thuËt to¸n.
C¸c b−íc thùc hiÖn:
1.1. CÊp nguån ±12V cho m¶ng s¬ ®å A7-1. Chó ý c¾m ®óng ph©n cùc
nguån.
1.2. §Æt m¸y ph¸t tÝn hiÖu FUNCTION GENERATOR cña thiÕt bÞ chÝnh ë
chÕ ®é:
- Ph¸t d¹ng vu«ng gãc (c«ng t¾c FUNCTION ë vÞ trÝ vÏ h×nh vu«ng gãc),
tÇn sè 1KHz (c«ng t¾c kho¶ng RANGE ë vÞ trÝ 100 vµ chØnh bæ sung biÕn trë
147
- chØnh tinh FREQUENCY).
- Biªn ®é ra 4V (chØnh biÕn trë biªn ®é AMPLITUDE).
OP.AMP.CHARACTERISTICS: m¹ch ®o ®Æc tr−ng bé k®TT
1.3. §o thÕ OFFSET cña bé khuÕch ®¹i thuËt to¸n: H×nh A7- 1b.
Nèi c¸c chèt i + vµ i − víi K vµ L, ®Ó nèi c¶ hai lèi ®¶o vµ kh«ng ®¶o cña
bé khuÕch ®¹i thuËt to¸n xuèng ®Êt. BËt ®iÖn thiÕt bÞ chÝnh. §o gi¸ trÞ ®iÖn thÕ lèi
ra Uoffset (ra).
TÝnh gi¸ trÞ Uoffset (vµo) = U offset ( ra ) K o = ?
148
- Ko : hÖ sè khuÕch ®¹i riªng hay hÖ sè khuÕch ®¹i kh«ng cã håi tiÕp cña
khuÕch ®¹i thuËt to¸n, Ko (IC-741) ~ 2.105.
1.4. §o ®Æc tr−ng biªn ®é cña bé khuÕch ®¹i thuËt to¸n: H×nh A7- 1c.
- Nèi chèt i + víi H , ®Ó cÊp thÕ tõ biÕn trë P1 vµo lèi vµo kh«ng ®¶o IC1.
- Nèi chèt i − víi K, ®Ó nèi ®Êt víi lèi vµo ®¶o.
- VÆn biÕn trë P1 quanh gi¸ trÞ 0V. §o c¸c gi¸ trÞ ®iÖn thÕ vµo vµ ra. Ghi
kÕt qu¶ gi¸ trÞ ®o vµo b¶ng A7-1.
B¶ng A7-1
Uvµo (H)
Ura (C)
LËp ®å thÞ sù phô thuéc thÕ ra (trôc y) vµ thÕ vµo (trôc x).
- X¸c ®Þnh gi¸ trÞ ®iÖn thÕ ra cùc ®¹i vµ cùc tiÓu cña IC. TÝnh sè % gi¸ trÞ
nµy so víi thÕ nguån.
- Trªn c¬ së ®å thÞ thu ®−îc, x¸c ®Þnh ®é nh¹y cña IC, b»ng gi¸ trÞ chªnh
lÖch thÕ cùc tiÓu gi÷a hai lèi vµo ®¶o vµ kh«ng ®¶o cña IC lµm thay ®æi thÕ lèi ra.
- C¨n cø ®é dèc ®å thÞ, x¸c ®Þnh hÖ sè khuÕch ®¹i hë cña bé khuÕch ®¹i
thuËt to¸n.
1.5. §o ®Æc tr−ng tÇn sè cña bé khuÕch ®¹i thuËt to¸n: H×nh A7- 1d
- Sö dông m¸y ph¸t xung ngoµi cã d¶i tÇn sè tíi 2MHz. Nèi lèi ra cña
m¸y ph¸t víi lèi vµo IN/A cña m¹ch A7- 1.
149
- - Nèi i + víi F vµ G víi L, ®Ó ®−a tÝn hiÖu vµo lèi vµo “+” cña bé khuÕch
®¹i thuËt to¸n.
- Nèi i − víi “O” ®Ó t¹o bé lÆp l¹i thÕ.
- Sö dông kªnh 1 dao ®éng ký nèi víi IN/A. Nèi kªnh 2 víi lèi ra
OUT/C. Dao ®éng ký ®Æt thang lèi vµo 2V/cm, thêi gian quÐt 1 ms cm . Thay ®æi
tÇn sè tÝn hiÖu vµo vµ ghi c¸c kÕt qu¶ ®o thÕ ra vµo b¶ng A7- 2.
B¶ng A7- 2
100Hz 1KHz 10KHz 100KHz 500KHz 1MHz 2MHz
Uvµo
Ura
K=
LËp ®å thÞ sù phô thuéc hÖ sè K (trôc y) theo tÇn sè tÝn hiÖu (trôc x). X¸c
®Þnh kho¶ng tÇn sè lµm viÖc cña s¬ ®å khuÕch ®¹i thuËt to¸n.
1.6. §o ®iÖn trë vµo Ri cña bé khuÕch ®¹i thuËt to¸n: H×nh A7- 1e.
- M¸y ph¸t xung cña thiÕt bÞ chÝnh ë chÕ ®é m¸y ph¸t xung vu«ng gãc,
biªn ®é tÇn sè 1KHz.
- Nèi m¸y ph¸t xung víi lèi vµo IN/A cña s¬ ®å. Nèi F víi G ®Ó cÊp tÝn
hiÖu tõ m¸y ph¸t qua ®iÖn trë R3 vµo IC1. §iÖn trë R3 khi ®ã ®−îc m¾c nèi tiÕp
víi ®iÖn trë Ri cña bé khuÕch ®¹i thuËt to¸n.
- Nèi i − víi “O”.
- Dao ®éng ký ®Æt ë thang lèi vµo 0,1V/cm, thêi gian quÐt 1 ms cm , ®Çu
®o (probe), ®Æt ë vÞ trÝ 1:10 ®Ó t¨ng tæng trë ®o cña dao ®éng ký.
150
- - Nèi kªnh 1 dao ®éng ký víi IN/A. Nèi kªnh 2 vµo i + .
- §o biªn ®é tÝn hiÖu Uif t¹i lèi vµo IN/A vµ biªn ®é Ui t¹i i + . Bá qua ®iÖn
trë néi m¸y ph¸t, tÝnh ®iÖn trë vµo cña IC1 theo c«ng thøc:
Ri = (R3.U i ) (U if − U i ) = ?
1.7. §o ®iÖn trë ra Ro cña bé khuÕch ®¹i thuËt to¸n: H×nh A7- 1f
- Nèi m¸y ph¸t xung víi lèi vµo IN/A cña m¹ch A7- 1.
- Nèi i + víi F vµ G víi L vµ i − víi “O” .
- Nèi kªnh 1 dao ®éng ký víi lèi vµo IN/A, kªnh 2 víi lèi ra OUT/C. Dao
®éng ký ®Æt ë thang lèi vµo 2V/cm. §o biªn ®é tÝn hiÖu ra Uo khi kh«ng nèi J1 vµ
gi¸ trÞ Uof khi cã nèi J1.
- Gi¶ thiÕt ®iÖn trë vµo dao ®éng ký lµ v« cïng lín so víi trë ra IC1, tÝnh
®iÖn trë ra cña IC1 theo c«ng thøc:
151
- Ro = (U o .R4 U of ) − R4 = ?
2. Bé lÆp l¹i thÕ
NhiÖm vô:
T×m hiÓu nguyªn t¾c sö dông bé khuÕch ®¹i thuËt to¸n ®Ó lÆp l¹i thÕ.
C¸c b−íc thùc hiÖn:
2.1. CÊp nguån ±12V cho m¶ng s¬ ®å A7- 1.
2.2. Nèi IC1 theo s¬ ®å lÆp l¹i thÕ: H×nh A7- 1g.
Nèi chèt i − víi “O” .
-
Nèi i + víi E vµ ®Ó cÊp ®iÖn thÕ tõ biÕn trë P2 cho lèi vµo “+” cña IC1.
-
2.3. VÆn biÕn trë P2 tõ gi¸ trÞ thÊp ®Õn cao. §o vµ ghi gi¸ trÞ ®iÖn thÕ vµo
vµ ra vµo b¶ng A7- 3
B¶ng A7- 3
Uvµo (E)
Ura (C)
2.4. LËp ®å thÞ sù phô thuéc thÕ ra (trôc y) vµ thÕ vµo (trôc x).
2.5. X¸c ®Þnh ®é lÖch cùc ®¹i cña ®−êng ®Æc tr−ng thu ®−îc so víi ®−êng
th¼ng (tuyÕn tÝnh), ®Þnh kho¶ng lµm viÖc tuyÕn tÝnh cho s¬ ®å.
2.6. Nªu −u ®iÓm cña bé lÆp l¹i thÕ trªn OP.AMP so víi bé chia thÕ dïng
biÕn trë.
3. khuÕch ®¹i ®¶o vµ kh«ng ®¶o
NhiÖm vô:
152
- T×m hiÓu nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña bé khuÕch ®¹i thuËt to¸n ®¶o vµ kh«ng
®¶o ph©n cùc tÝn hiÖu.
C¸c b−íc thùc hiÖn:
3.1. CÊp nguån ±12V cho m¶ng s¬ ®å A7- 3. Chó ý c¾m ®óng ph©n cùc
nguån.
3.2. §Æt m¸y ph¸t tÝn hiÖu FUNCTION GENERATOR cña thiÕt bÞ chÝnh ë
chÕ ®é:
- Ph¸t d¹ng vu«ng gãc (c«ng t¾c FUNCTION ë vÞ trÝ vÏ h×nh vu«ng gãc),
tÇn sè 10KHz (c«ng t¾c kho¶ng RANGE ë vÞ trÝ 10K vµ chØnh bæ sung biÕn trë
chØnh tinh FREQUENCY).
- Biªn ®é ra 100mV (chØnh biÕn trë biªn ®é AMPLITUDE).
3.3. §Æt thang ®o thÕ lèi vµo cña dao ®éng ký kªnh 1 ë 1V cm , thêi gian
quÐt cña dao ®éng ký ë 0,1 ms cm . ChØnh cho c¶ 2 tia n»m gi÷a kho¶ng phÇn trªn
vµ phÇn d−íi cña mµn dao ®éng ký.
Nèi kªnh 1 dao ®éng ký vµo lèi vµo IN/A. Nèi kªnh 2 dao ®éng ký vµo lèi
ra OUT/ C.
3.4. KhuÕch ®¹i kh«ng ®¶o:
- Nèi m¸y ph¸t xung cña thiÕt bÞ chÝnh vµo lèi vµo IN/A.
- Nèi J1, J3 (h×nh A7- 3a) ®Ó ®−a tÝn hiÖu lèi vµo “+” IC1 vµ nèi ®Êt cho
®Çu cßn l¹i cña ®iÖn trë R1.
- Thay ®æi biªn ®é tÝn hiÖu vµo (Uvµo) theo b¶ng A7- 4, quan s¸t d¹ng vµ
®o biªn ®é tÝn hiÖu ra (Ura), ghi c¸c kÕt qu¶ vµo b¶ng A7- 4. TÝnh gi¸ trÞ
K d = U ra U vào cho mçi tr−êng hîp biªn ®é vµo. Ghi c¸c kÕt qu¶ vµo b¶ng A7- 4.
153
- K t1 = R3 R1 = 1 + R3 R1
- TÝnh c¸c gi¸ trÞ :
K t 2 = R4 R1 = 1+ R4 R1
K t 3 = R5 R1 = 1+ = R5 R1
K t 4 = R6 R1 = 1 + R6 R1
B¶ng A7-4
Uvµo 100mV 200mV 300mV 400mV 500mV
D¹ng tÝn hiÖu ra
Ph©n cùc tÝn hiÖu ra
Ura (nèi K víi K1)
K d 1 = U ra U vào
Ura (nèi K víi K2)
K d 2 = U ra U vào
Ura (nèi K víi K3)
K d 3 = U ra U vào
Ura (nèi K víi K4)
K d 4 = U ra U vào
- So s¸nh gi¸ trÞ Kd vµ Kt cho c¸c tr−êng hîp. NÕu xem chóng b»ng nhau
th× sai sè lµ bao nhiªu? Gi¶i thÝch sù kh«ng t−¬ng øng cña chóng trong mét sè
tr−êng hîp.
3.5. KhuÕch ®¹i ®¶o:
- Nèi m¸y ph¸t xung cña thiÕt bÞ chÝnh vµo lèi vµo IN/A.
- Nèi J2 (h×nh A7- 3b) ®Ó ®−a tÝn hiÖu lèi vµo “-” IC1.
- Thay ®æi biªn ®é tÝn hiÖu vµo (Uvµo) theo b¶ng A7- 5, quan s¸t d¹ng vµ
®o biªn ®é tÝn hiÖu ra (Ura), ghi c¸c kÕt qu¶ vµo b¶ng A7- 5. TÝnh gi¸ trÞ
K d = U ra U vào cho mçi tr−êng hîp biªn ®é vµo. Ghi c¸c kÕt qu¶ vµo b¶ng A7- 5.
K t1 = R3 R1 = − R3 R1
- TÝnh c¸c gi¸ trÞ :
K t 2 = R4 R1 = − R4 R1
K t 3 = R5 R1 = − R5 R1
K t 4 = R6 R1 = − R6 R1
154
- - Thay ®æi biªn ®é tÝn hiÖu vµo (Uvµo), vÏ d¹ng vµ ®o biªn ®é tÝn hiÖu ra
(Ura), ®o thÕ U in− trªn lèi vµo i − , ghi c¸c kÕt qu¶ vµo b¶ng A7- 5.
B¶ng A7-5
Uvµo 100mV 200mV 300mV 400mV 500mV
D¹ng tÝn hiÖu ra
Ph©n cùc tÝn hiÖu ra
Ura (nèi K víi K1)
K d 1 = U ra U vào
Ura (nèi K víi K2)
K d 2 = U ra U vào
Ura (nèi K víi K3)
K d 3 = U ra U vào
Ura (nèi K víi K4)
K d 4 = U ra U vào
- NhËn xÐt vÒ gi¸ trÞ U in− cho tÊt c¶ c¸c tr−êng hîp ®Ó chøng minh ®iÓm
“-’’ trong s¬ ®å sö dông gäi lµ gäi lµ ®iÓm ®Êt ¶o. Gi¶i thÝch b»ng lý thuyÕt cho
gi¸ trÞ ®Êt ¶o.
- So s¸nh gi¸ trÞ Kd vµ Kt cho c¸c tr−êng hîp. NÕu xem chóng b»ng nhau
th× sai sè lµ bao nhiªu? Gi¶i thÝch sù kh«ng t−¬ng øng cña chóng trong mét sè
tr−êng hîp.
155
- 4. bé t¹o thÕ chuÈn æn ®Þnh
NhiÖm vô:
T×m hiÓu nguyªn t¾c bé t¹o nguån thÕ chuÈn æn ®Þnh sö dông OP.AMP.
C¸c b−íc thùc hiÖn:
4.1. CÊp nguån − 12V vµ 0: +15V cho m¶ng s¬ ®å A7- 3.
4.2. M¾c c¸c ®ång hå ®o:
- §ång hå ®o thÕ nu«i s¬ ®å: Nèi chèt “+’’ cña m¹ch A7- 3 víi ®ång hå
®o thÕ DIGITAL VOLTMETER cña thiÕt bÞ chÝnh. Kho¶ng ®o ®Æt ë 20V
- §ång hå ®o thÕ chuÈn lèi ra: Nèi chèt OUT/C cña m¹ch A7- 3 víi ®ång
hå ®o thÕ DIGITAL METER V-A cña thiÕt bÞ chÝnh. §Æt c¸c c«ng t¾c cña bé ®o
hiÖn sè ë chÕ ®é ®o thÕ (V) vµ kho¶ng ®o 20.0V.
(Chó ý c¾m ®óng ph©n cùc cña nguån vµ ®ång hå ®o).
REF.VOLT.CIRCUIT: m¹ch t¹o thÕ chuÈn
4.3. Nèi J1, kh«ng nèi J2, ®Ó sö dông thÕ chuÈn tõ zener D1 = 5V6. Ghi
gi¸ trÞ ®iÖn thÕ ra. Thay ®æi thÕ +V nu«i s¬ ®å, ghi l¹i gi¸ trÞ thÕ lèi ra vµo b¶ng
A7- 6.
B¶ng A7- 6
+ 10V + 11V + 12V + 13V + 14V
ThÕ nu«i
ThÕ lèi ra
156
- 4.4. Nèi J2, kh«ng nèi J1, ®Ó sö dông thÕ chuÈn tõ zener D2 = 8V2. Ghi
gi¸ trÞ ®iÖn thÕ ra. Thay ®æi thÕ +V nu«i s¬ ®å, ghi l¹i gi¸ trÞ thÕ lèi ra vµo b¶ng
A7- 7.
B¶ng A7- 7
+ 10V + 11V + 12V + 13V + 14V
ThÕ nu«i
ThÕ lèi ra
4.5. Nèi J2. Nèi lÇn l−ît J3, J4 ®Ó thay ®æi t¶i theo b¶ng A7- 8. Ghi gi¸ trÞ
®iÖn thÕ t¹i c¸c vÞ trÝ t−¬ng øng vµo b¶ng A7- 8.
B¶ng A7- 8
V (IC1 3) V (IC1 2 ) V (IC1 6 ) V (OUT C )
Dßng t¶i
Nèi J3
Nèi J4
4.6. Gi¶i thÝch t¹i sao khi t¶i thay ®æi, ®iÖn thÕ ra kh«ng ®æi hoÆc thay ®æi
nhá.
5. bé lÊy tæng ®¹i sè tÝn hiÖu t−¬ng tù
NhiÖm vô:
T×m hiÓu nguyªn t¾c sö dông bé khuÕch ®¹i thuËt to¸n ®Ó thùc hiÖn c¸c
phÐp to¸n ®¹i sè t−¬ng tù.
C¸c b−íc thùc hiÖn:
5.1. CÊp nguån ± 12V cho m¶ng s¬ ®å A7- 4a. (Chó ý c¾m ®óng ph©n cùc
cña nguån vµ ®ång hå ®o).
5.2. PhÐp lÊy tæng ®−îc thùc hiÖn víi hai tæng sè h¹ng:
- Nguån nèi cè ®Þnh tõ biÕn trë P2 qua trë R4 tíi lèi vµo “-’’ bé khuÕch
®¹i thuËt to¸n.
- Nguån nèi qua c¸c chèt E, F tõ biÕn trë P1 hoÆc P3 tíi lèi vµo “+’’ bé
khuÕch ®¹i thuËt to¸n.
5.2.1. PhÐp thö 1: LÊy tæng c¸c gi¸ trÞ ®iÖn thÕ.
+ Nguån 1: §Æt biÕn trë P1 = +1,5V = Vin1
+ Nguån 2: §Æt biÕn trë P 2 = −1V = Vin 2
+ Nguån 3: §Æt biÕn trë P3 = −0,5V = Vin 3
Nèi c¸c chèt theo b¶ng A7- 7, trong ®ã:
157
- - E lÇn l−ît nèi víi H , I , K ®Ó thùc hiÖn lÊy tæng tõ nguån P1 vµ P2 theo
c¸c hÖ sè kh¸c nhau.
- F lÇn l−ît nèi víi H , I , K ®Ó thùc hiÖn lÊy tæng tõ nguån P3 vµ P2 theo
c¸c hÖ sè kh¸c nhau.
- §o c¸c gi¸ trÞ ®iÖn thÕ ra Uo cña IC1 (®iÓm OUT/C) cho tõng tr−êng hîp.
Ghi c¸c kÕt qu¶ vµo b¶ng A7- 9.
B¶ng A7- 9
E nèi H E nèi I E nèi K F nèi H F nèi I F nèi K
Gi¸ trÞ ®o Vo
Gi¸ trÞ tÝnh Vo
Rj = R5 = 1K R6 = 2K R7 =5K R5 =1K R6 = 2K R7 =5K
- Gi¸ trÞ tÝnh cho c¸c tr−êng hîp, theo c«ng thøc:
⎛R ⎞
R
Vo = −⎜ 9 .Vin 2 + 9 .Vin3 ⎟ hoÆc
⎜R ⎟
Rj
⎝4 ⎠
⎛R ⎞
R
Vo = −⎜ 9 .Vin 2 + 9 .Vin1 ⎟ ,
⎜R ⎟
Rj
⎝4 ⎠
trong ®ã Rj lÊy theo b¶ng A7- 7.
Vin1 ( P1) = +1,5V , Vin 2 ( P 2) = −1V , Vin3 ( P3) = −0,5V .
158
- So s¸nh c¸c kÕt qu¶ ®o vµ tÝnh to¸n t−¬ng øng. NÕu xem chóng b»ng nhau
th× sai sè lµ bao nhiªu? T×m nh÷ng nguyªn nh©n g©y nªn sù sai kh¸c ®ã.
5.2.2. PhÐp thö 2: LÊy tæng c¸c gi¸ trÞ ®iÖn thÕ.
+ Nguån 1: §Æt biÕn trë P1 = +0,75V = Vin1
+ Nguån 2: §Æt biÕn trë P 2 = −0,5V = Vin 2
+ Nguån 3: §Æt biÕn trë P3 = −0,75V = Vin 3
LÆp l¹i b−íc 2.1, ghi kÕt qu¶ vµo b¶ng A7- 10.
B¶ng A7- 10
E nèi H E nèi I E nèi K F nèi H F nèi I F nèi K
Gi¸ trÞ ®o Vo
Gi¸ trÞ tÝnh Vo
5.2.3. Sö dông chèt c¾m ®Ó lÊy tæng tõ tËp hîp cho 3 nguån vµo víi gi¸ trÞ
tuú ý. LÆp l¹i thÝ nghiÖm nh− trªn.
5.3. §Æt thang ®o thÕ lèi vµo cña dao ®éng ký ë 1V/cm, thêi gian quÐt ë
1ms/cm. ChØnh cho c¶ hai tia n»m gi÷a kho¶ng phÇn trªn vµ phÇn d−íi cña mµn
dao ®éng ký.
Nèi kªnh 1 dao ®éng ký vµo lèi vµo IN/A. Nèi kªnh 2 dao ®éng ký vµo lèi
ra OUT/ C.
5.4. §Æt m¸y ph¸t tÝn hiÖu FUNCTION GENERATOR cña thiÕt bÞ chÝnh ë
chÕ ®é:
- Ph¸t d¹ng vu«ng gãc (c«ng t¾c FUNCTION ë vÞ trÝ vÏ h×nh vu«ng gãc),
tÇn sè 1KHz (c«ng t¾c kho¶ng RANGE ë vÞ trÝ 1K vµ chØnh bæ sung biÕn trë
chØnh tinh FREQUENCY).
- Biªn ®é ra 1V (chØnh biÕn trë biªn ®é AMPLITUDE).
5.5. LÊy tæng c¸c gi¸ trÞ ®iÖn thÕ vµ tÝn hiÖu xung.
- Nguån 2: §Æt biÕn trë P 2 = −0,25V = Vin 2
- Nguån 4: Nèi m¸y ph¸t xung cña thiÕt bÞ chÝnh víi lèi vµo IN/A cña s¬
®å A7- 4. Nèi chèt G víi I.
5.6. VÆn biÕn trë P2 ®Ó thay ®æi Vin2, ®o biÕn ®é tÝn hiÖu ra vµ møc thÕ mét
chiÒu nÒn cña tÝn hiÖu, ghi kÕt qu¶ vµo b¶ng A7- 11.
159
nguon tai.lieu . vn