🔙 Quay lại trang tải sách pdf ebook Giáo trình thực tập điện tử và kỹ thuật số 2 (phần điện tử) Ebooks Nhóm Zalo BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ■ ■ ■ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN T ì i S . v ữ T H À N H V I N H ( C H Ủ B IÊ 1S D K S . V Ũ M Ạ N H T H Ị N H K S . N G U Y Ê N V Ă N T H A N G K S . V Ũ S Ơ N H O À N < H á O m l N H THỰẼ TẬP BIỆN TỬ VÀKỸ THUẬT SỐ 2 (Phần điện tử) ÌUYÊN LIỆU m = 7 N H À XUẤT B Ả N K H O A H Ọ C V À K Ỹ TH U Â T B ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO • • • ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN ------- 0 O0------- ThS. Vũ Thành Vinh (Chủ biên) KSẻ Vũ Mạnh Thịnh KS. Nguyễn Văn Thắng KSế Vu Sơn Hoàn GIÁO TRÌNH THựC TẬP ĐIỆN TỬ VÀ • • • KỸ THUẬT SỐ 2 (PHẢN ĐIỆN TỬ) \—H 7 NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỲ THUẬT Hà N ội-2010 Mục lục 3 MỤC LỤC BÀI 7ể B ộ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN ( OP.AMP) /1............7 A. THIẾT BỊ SỬ DỰ NG................................................................... 7 B. CÁC BÀI THỤC TẬ P.................................................................. 7 I. CÁC ĐẶC TRUNG CỦA KHƯÊCH ĐẠI THUẬT TOÁN .......................................................................................7 II. BỘ LẶP LẠI THẾ................................................................ 16 III. KHUẾCH ĐẠI ĐẢO VÀ KHÔNG Đ Ả O .................... 18 IV. BỘ TẠO THẾ CHUẨN Ổn Đ ỊN H ..................................23 V. BỘ LẤY TỔNG ĐẠI s ố TÍN HIỆU TƯƠNG T ự ........26 VIỔ BỘ KHUẾCH ĐẠI VI S A I............................................... 32 BÀI 8. B ộ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN (OP.AMP./2)...........35 A. THIẾT BỊ SỬ D Ụ N G ................................................................. 35 B. CÁC BÀI THỰC TẬP................................................................ 35 I. BỘ SO SÁNH ...................................................................... 35 II. TRIGGER SCH M ITT.........................................................38 III. BỘ TÍCH PH Â N ..................................................................41 IV. BỘ VI PH Â N ...................................................................... 45 V. BỘ BIẾN ĐỔI LOGARIT..................................................47 VI. BỘ BIẾN ĐỔI HÀM M Ũ ..................................................50 Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tử Viễn thông 4 Mục lục BÀI 9. BỘ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN (OP.AMP /3 )............53 A. THIẾT BỊ SỬDỤNG.................................................................. 53 B. CÁC BÀI THỰC TẬP................................................................. 53 Iế ĐƠN H À I................................................................................53 II. MÁY PHÁT XUNG VUÔNG GÓC..................................57 III. MÁY PHÁT XUNG TốNG H ỢP..................................... 60 IV. Sơ ĐỒ XƯNG TRÊN IC555 ............................................. 63 BÀI 11. Sơ ĐỔ ỔN THÊ......................................................................69 A. THIẾT BỊ s ủ DỤNG................................................................. 69 B. CÁC BÀI THỰC TẬP................................................................. 69 I. Sơ ĐỒ ỔN THẾ ZENER...................................................70 II. BỘ ỔN THẾ CÔNG SUẤT ĐƠN GIẢN........................73 III. Sơ ĐỒ ỔN THẾ TRANZITOR .......................................75 IV. Sơ ĐỒ ỔN THẾ TRÊN IC KHƯÊCH ĐẠI ..................78 V. S ơ ĐỒ ỔN ÁP SỬDỤNG IC CHUYÊN DỤNG (REGULATOR)....................................................................81 BÀI 12. Sơ ĐỔ CHUYỂN MẠCH TƯƠNG T ự (ANALOG SWITCH)................................................................................................ 85 A. THIẾT BỊ SỬ D Ụ N G............................................................... 85 B. CÁC BÀI THỰC TẬ P.............................................................. 85 I. BỘ CHUYỂN MẠCH TƯƠNG TựRIÊNG R Ẽ ........... 85 II. BỘ KHUẾCH ĐẠI CÓ HỆ s ố KHUẾCH ĐẠI THAY Đ Ổ I............................................................................88 III. BỘ CHUYỂN MẠCH TƯƠNG T ự 8 1 VÓI ĐIỀU KHIỂN SỐ THEO MẢ NHỊ PH Â N 91 Giáo trình thực tập diện tử 2 Bộ môn Điện tửViễn thõng Mục lục 5 BÀI 14. B ộ BIỂN ĐỔI TƯƠNG T ự - s ố (ADC).........................95 A. THIẾT BỊ SỬ D Ụ N G................................................................. 95 B. CÁC BÀI THÍ NGHIỆM............................................................95 Nhiệm v ụ .......................................................................................95 Nguyên lý hoạt đ ộ n g ...................................................................95 Các bước thực h iện ......................................................................97 BÀI 19. Sơ ĐỒ BIẾN ĐỔI TẦN s ố - ĐIỆN THÊ VÀ ĐIỆN THẾ TẨN SỐ (F TO V AND V TO F CONVERTER).........................101 A. THIẾT BỊ SỬ D Ụ N G............................... :.............................101 B. CÁC BÀI THÍ N G H IỆM ........................................................ 101 I. BỘ BIẾN ĐỔI TẦN SỐ - ĐIỆN THẾ (FVC)..............101 II. BỘ BIẾN ĐỔI SỐ THẾ - TAN s ố (V FC)................... 107 Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tử Viễn thông Bài 7: Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AMP)/! 7 BÀI 7. BỘ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN (OP.AMP)/l 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 ký, dây nối và đồng hồ đo. B. CÁC BÀI THỰC TẬP I. CÁC ĐẶC TRUNG CỦA KHUÊCH ĐẠI THUẬT TOÁN (hình A7-la) Nhiệm vụ: Sinh viên tìm hiểu nguyên tắc hoạt động và các đặc trưng cơ bản của bộ khuếch đại thuật toán. Cơ sở lý thuyết: Một bộ khuếch đại thuật toán được biểu diễn như sau: K. Giáo trình thực tập Kỹ thuật điện từ II Bộ môn Điện từ - Viên thông 8 Bài 7: Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AXÍP)/] Theo tính toán lý thuyết dựa trên một bộ khuếch đại thuật toán lý tường 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 lỏi ra UR = V' + V' . Như vậy. nếu V* = V thì ta có: UR = 0. Tuy 2 nhiên, với một bộ khuếch đại thực thì ta có UR = AUr *0. Nguyên nhân là do công nghệ chê tạo (tản mạn các tham sô cùa linh kiện trong mạch khuếch đại vi sai cúa mạch khuếch đại thuật toán đặc biệt là các ,tranzitor). Sự tồn tại AUR * 0 khi chưa có tín hiệu vào sẽ gây ra sự lệch khỏi toạ độ (0. 0) ớ các bộ khuếch đại thế và dòng một chiều. Nếu AUr lớn sẽ làm cho bộ khuếch đại trớ nên phi tuyến khi dùng để khuếch đại các tín hiệu xoay chiều. Ta có thể làm cho AUR = 0 bằng cách thêm vào lối vào (+) hoặc (-) một lượng thế AUViĩl) ãm hoặc dương tuỳ theo độ lệch AUr là âm hoặc dương. Đại lượng AU,a„ này được gọi là thế OFFSET. Thế này được xác định như sau: U o K F S E T U a ..p = (rd / K ^ ở đây: UOFFSFT(Vd,„ = AL\„„ , UOFFSET (ral = AUr. Như vậy, chúng ta phai đo AUr sau đó chia cho K,,. Đo đặc trưng biẻn độ và đặc trưng tần sô của bộ khuếch đại thuật toán: • Đặc trưng bién độ: là môi liên hệ giữa thế ra và độ lệch thế giữa hai lối vào của bộ khuếch đại thuật toán: Giáo trình thực tập Kỹ thuật điện tư II Bộ môn Điện tư - Viên thông Bài 7: Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AMP)/! 9 Đặc trưng (1) là đặc trưng thực đã chinh OFFSET. Đặc trưng (2) và (3) là đặc trưng thực chưa được chinh OFFSET. Bộ khuếch đại thuật toán khuếch đại hiệu điện áp: = u r- u N( i w rvj với hệ số khuếch đại K0 > 0. Do đó, điện áp ra: Ura = K„.Uj = K„.(Up - UN) đây chính là UOFFSEXra. Giáo trình thực tập Kỳ thuật điện từ II Bộ môn Điện từ - Viên thông 10 Bài 7: Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AXÍP)/! • Đặc trư/lí; tần sô của bộ khuếch đụi thuật toán: Khi thay đối tần sô tín hiệu thì hệ sô khuếch đại sẽ bị thay đổi, đổng thời dạng tín hiệu cũng bị sai lệch do sự khuếch đại không đều ớ các tần sô khác nhau. Như vậy, ta sẽ có đặc trưng cúa hệ số khuếch đại và tần sô' tín hiệu. Khi f > flllJX thì hệ sô khuếch dại giảm khi tăng tần số. Do đó. dải tần số làm việc của bộ khuếch đại thuật toán Af = fmax - 0 trong đó. giá trị fmjv tương ứng với giá trị của hệ số khuếch đại K = 0.9K,,. • Đo diện trớ vào và ra cùa bộ khuếch đại thuật toán: Bộ khuếch đại thuật toán có và Rril. Nếu RNil, không đú lớn sẽ gãy hiện tượng tiêu hao công suất nguồn tín hiệu vào. Nếu Rra không đú nhó sẽ tiêu hao vô ích công suất tín hiệu ra. Trong sơ đồ thí nghiệm ta mắc thèm điện trớ Ri = lOOkQ để xác định Rvà(, một cách chính xác. Với bộ khuếch đại thuật toán lý tường thì trờ kháng vào: Rviu = 00 và trờ kháng ra R rj = 0. Giáo trình thực tập Kỳ thuật điện tứ II Bộ môn Điện từ - Viên thông Bùi 7; Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AMP)/! 11 Các bước thực hiện: /. Cấp nguồn ±12V cho sơ đồ hình A 7-I. Chú ý cắm đúng phàn cực của nguồn Hìnlì A 7 -la . Thí nghiệm về đặc trưng Op.Amp. 2. Đo thé O F FSE T của bộ khuếch đại thuật toán (hình A 7-lb) Nối các chốt 1+ và I- với K và L. đê nổi cả hai lối vào đảo và không đảo cùa bộ khuếch đại thuật toán xuône đất. Bật điện và đo thế lối ra Uil|lscl(ra). Tính giá trị Ưollscl(vào) = U„líscl(rd)/K), K(l là hệ số khuếch đại hở cúa bộ khuếch đại thuật toán K,, (IC741) cỡ 2.10\ Giáo trình thực tập Kỹ thuật điện tư ỊỊ Bộ môn Điện tư - Viên thông 12 Bài 7; Bộ khuếch đại thuật toán (OP AM P//I Hình A7-lb. Sư đồ đo thếOFFSET cùa hộ khuếch đại thuật toán. 3. Đo đặc trưng biên đọ cùa bộ khuếch đại thuật toán (hình A7-ỈC) - Giữ [- với K, nòi [+ với H đê cấp thế từ P1 vào lôi vào không đảo. - Vận biến trớ P1 quanh giá trị ov đo các giá trị điện thế vào và ra. Ghi kết quá vào báng A7-1. Bảng A7-1 u vào (H) - - 0 + + + u ra (C) - Lập đồ thị sự phụ thuộc thè ra trục Y và thế vào trục X. - Xác định giá trị điện thè ra cực đại và cực tiểu cùa IC. Tính số % giá trị này so với nguồn. - Căn cứ độ dốc đồ thị, xác định hệ sô khuếch đại hớ cua bộ khuếch đại thuật toán. Giáo trình thực tập Ky thuật điện tư II Bộ môn Điện tư - Viên thông Bùi 7; Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AMP)/! 13 4- Hình A7-ỈC. Sơ đồ đo đặc trưng biên độ cúa bộ khuếch đại thuật toán. 4. Đo đặc trưng tần sô của bộ khuếch đại thuật toán (hình A7-ld) - Sử dụng máy phát tín hiệu ngoài. Nối máy phát này tới lối vào IN/A cùa mạch A7-1. - Nối I + với F. G với L để đưa tín hiệu vào lối vào + cùa bộ khuếch đại thuật toán. - Nối I- với o để tạo bộ lặp lại thế. - Dùns dao động ký để đo tín hiệu vào tại IN/A và ra tại OUT/C. Ghi kết quả đo được vào bảng A7-2. Giáo trình thực tập Kỹ thuật điện tư II Bộ môn Điện tư - Viên thông 14 Bùi 7: Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AMPị/Ị Báng A7-2 100Hz 1kHz 10kHz 100kHz 300kHz 500kHz 6()0kHz LU, ƯH K = t'ryuvào - Lập đồ thị sự phụ thuộc hệ số K (trục Y ) theo tán sô tín hiệu (trục X). Xác định khoáng tần sô làm việc cùa sơ đồ khuếch đại thuật toán. Hình A7-Icl. Sơ đồ đo đặc trưng tần sô cùa bộ khuếch đại thuật toán. 5. Đo điện trở vào R, của bộ khuếch đại thuật toán (hình A 7 -le ) - Nôi máy phát xung của thiết bị ATS-1 IN tới lối vào IN/A (máy phát đặt ớ chê độ phát xung vuông góc. biên độ 4V tần sỏ 1kHz). Giáo trình thực tập Ky thuật điện tư II Bộ môn Điện tư - Viên thông Bài 7: Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AMP)/! 15 - Nối F với G để cấp tín hiệu từ máy phát qua R3 vào IC1. Điện trớ R3 khi đó được mắc nối tiếp với điện trở R, của bộ khuếch đại thuật toán. - Nối I- với ‘O ’. Dùns dao động ký để đo biên độ tín hiệu u„ tại IN/A và đo biên độ tín hiệu tại I+. Bỏ qua điện trờ nội của máy phát tính điện trớ vào của IC1 theo công thức: R, = (R3.Ư,)/(U,r u,) + Hình A7-ÌC. Sơ đổ đo điện trớ vào cùa bộ khuếch đại thuật toán. 6. Đo điện trở ra R(, của bộ kliuéclĩ đại thuật toán (hình A7-lf) I Nối máy phát tới lối vào IN/A của mạch A7 -1. Nối 1+ với F, G với L và I- với o . - Dùng dao động ký đế đo tín hiệu tại IN/A và OUT/C. Đo biên độ ra khi khône nối Jl: u„và khi có nối Jl: u,„. Giả thiết là điện trở vào của dao động ký là rất lớn so với điện trở ra của IC1 tính điện trớ ra theo công thức: R„ = (Ư„R4/U0l) - R4 Giáo trình thực tập Kỹ thuật điện tư II Bộ món Điện tư - Viên thông 16 Bài 7: Bộ khuếch đụi thuật toán f()P .A \ÍP )/l II. BỘ LẶP LẠI THẾ Nhiệm vụ: Sinh viên tìm hiếu nguyên tắc sư dụng bộ khuếch đại thuật toán để lập lại thế. Nguyên tác hoạt động: Sơ đồ mạch thí nghiệm đã sứ dụng bộ khuếch đại thuật toán lặp lại thế. Thế đầu ra được phán hồi về đầu vào đảo. Như vậy. nếu ta điều chinh điện áp ờ đầu vào không đáo ta sẽ có điện áp ra sẽ phu thuộc (đi theo điện áp vào). Mạch khuêch đại thuật toán có trớ kháng vào lớn và trờ kháng ra nhỏ do đó thích hợp cho khuêch đại còng suất nguồn tín hiệu. Như vậy, có thể đạt được hệ sỏ khuẻch đại cõng suất xác định. Mạch lặp lại điện áp được dùng ớ những nơi nào cần cách điện giữa nguồn và tái và nơi nào phải duy trì mức chính xác cúa điện áp ban đầu. Các bước thực hiện: 1. Cấp nguồn ±12V cho sơ đồ A7-1. Giáo trình thực tập Kỹ thuật điện tư II Bộ môn Điện từ - Viên thông Bài 7; Bộ khuếch đụi thuật toán (OP.AMP)/! 1 7 2Ỗ Nối IC1 theo sơ đồ lặp thế A7-lg. - Nối chốt I- với o. - Nối chốt 1+ với E đế cấp điện thế từ biến trở P2 cho lối vào + cúa IC1. Hình A7-Ig. Sơ đồ hộ lặp lại thế trên bộ khuếch đại thuật toán. 3. Vận biến trờ P2 từ giá trị thấp đến cao. Đo và ghi aiá trị điện thế vào và ra vào bảng A7-3. Bàns A7-3 UV,„(E) Ưra(C) 4. Lập đổ thị sự phụ thuộc thế ra (trục Y ) và thè vào (trục X). 5. Xác định độ lệch cực đại cùa đườna đặc trưng thu được so với đường thẩng (tuyên tính), định khoáns làm việc tuyến tính cho đồ sơ đổ. Giáo trình thực tập Kỳ thuật điện tư II Bộ môn Điện tư - ì 'iên thông 18 Bùi 7/ Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AMP)/! 6 . Nêu ưu nhược điếm của bộ lặp lại thê trên Op.Amp so với bộ chia thế dùng biến trở. III. KHUẾCH ĐẠI ĐẢO VÀ KHÔNG ĐẢO Nhiệm vụ: Tìm hiểu nguyên tắc sứ dụng bộ khuếch đại thuật toán đê khuếch đại đảo và không đảo phân cực tín hiệu. Nguyên lý hoạt động: - Bộ khuếch đại đáo: Khi nối J2 thì sơ đồ trên tương đương: R Bộ khuêch đại đảo trên có thực hiện hổi tiếp điện áp âm song song điện áp qua R. Tín hiệu vào qua R 1 đặt vào đầu đáo cíia OA. Nếu coi OA là lý tướng thì điện trở vào cùa 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: U v-U o U o -U r ~ R Ĩ ~ R Giáo trình thực tập Kỹ thuật điện tứ II Bộ môn Điện từ - Viên thông Bài 7: Bộ khuếch đại thuậi toán (OP.AMP)/! 19 Khi K —> 00, điện áp đầu vào Uo = Ưr/K —> 0 (điện trớ R2 làm cho điện áp lệch không Uo nhỏ). Uv/Rl = - 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 hổi tiếp âm song song được xác định bằng tham số cùa các phần tứ thụ động trong sơ đồ: Kd = Ur/Uv = - R/R1 - Bộ khuếch đại klìông đáo: Nối J 1: Ta có sơ đồ bộ khuếch đại không đảo. Bộ khuếch đại không đảo gồm có mạch hồi tiếp điện áp âm đặt vào đầu đào còn tín hiệu đặt vào đầu không đảo cùa OA. Vì điện áp đặt vào đầu vào OA = 0 (Uo = 0) nên quan hệ Ưv và Ur xác định bới: ^ ht A/Vv------ A/VV RI Ur Uv Tín hiệu ra đổng pha với tín hiệu vào. •1 ----" ....... c Giáo trình thực tập Kỳ thuật điện từ II Bộ món Điện tư - Viên thông 20 Bài 7: Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AMPi/ỉ Hệ sô khuếch đại không đảo có dạng: Ur Rht + Ra Rht Kk= —- = — —-----= 1 + Uv Ra Ra trong đó: Ra = R1/R2 Điện trớ vào cúa bộ khuếch đại không đảo bàng điện trớ vào cúa bộ khuếch đại đáo và khá lớn còn điện trò ra R r—>0. Các bước thực hiện: 1. Cấp nguồn ±12V cho máng sơ đồ A7-3. Chú V cắm đúng phân cực cho nguồn. 2. Nòi máy phát FUNCTION GENERATOR tới lôi vào IN/A (máv phát đế à chế độ phát xung vuông góc). Tần sỏ 1kHz. biên độ lOOmV. 3. Dùng dao động ký đế quan sát tín hiệu tại IN/A và OUT/C. 4. Với khuếch đại không đáo: - Nối Jl, J3 (hình A7-3a) đế đua tín hiệu vào lối vào + cùa IC1 và nôi đất cho đầu còn lại cứa điện trớ R 1. - Thay đổi biên độ tín hiệu lối vào (Ux:,„) theo báng A7-4. quan sát dạng và đo tín hiệu lôi ra ( U j ghi kết quá vào báng A7-4 và tính hệ số khuêch đại K J = U,.a/U,-„ cho mối trường hợp biên độ vàoễ - Tính các giá trị K„ = R3/R1 = .........; Kl2 = R4/R1 = ......... K„= R5/R1 = .........; K,4= R6/R1 =......... Giáo trình thực tập Kỹ thuật điện tư II Bộ môn Điện tư - l 'iên (hỏng, Bài 7; Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AMP)/! 21 Hình A7-3a. Sơ đồ khuếch đại không đảo. Bàng A7-4 u„,„ lOOmV 200mV 300mV 400mV 500mV Dạng tín hiệu ra 1 Phàn cực tín hiệu ra Ị Un (nối K - K 1) ‘ 1 Kj|= u,,ẽ/ u _ u ra (nòi K - K2) Kj;= u ,,/u _ u ra (nối K - K3)1 Kd-= Urj (nối K - K4) K . u,„/u,., - Giáo trình thực tập Kỹ thuật điện tư II Bộ môn Điện tư - ỉ 'iên thông 22 Bài 7: Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AMP)/! - So sánh giá trị Kd với K, cho các trường hợp. Nếu xem chúng là bằng nhau thì sai sô là bao nhiêu? Giải thích sự không tương ứng cùa chúng trong một sô trường hợp. 5. Với khuếch đại đáo: - Nối máy phát xung với lối vào IN/A. - Nối J2 để đưa tín hiệu lối vào tới chân 1- của IC1. - Thay đối biên độ tín hiệu xung vào (Uvào) theo bảng A7-5, quan sát và đo biên độ tín hiệu xung ra (Ura), ghi kêt quả vào bảng A7 -5. Tính giá trị của Kj = Ura/U,H„ cho mỗi trường hợp biên độ vào. - Tính các giá trị K,| = R3/RI = ............. ; K,2 = R4/R1 = ............ Kl, = R5/R1 = .............: K,4= R6/R1 = ............ Bảng A7-5 Ưvh, lOOmV 200mV 300mV 400mV 500mV Dạng tín hiệu ra Phân cực tín hiệu ra u„ (nôìK -K l) Kd,= u„/u_ u ra (nối K - K2) Kd2= u ra/uva„ u „ (nối K - K3) Kd,= Ưra/Uvil> Ura (nối K - K4) Kd4= ư ra/Uvao Giáo trình thực tập Kỹ thuật điện tư II Bộ môn Điện từ - Viên [hông 5àfỂ 7: Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AMP)/! 23 Hình A7-3b. Sơ đồ khuếch đại đáo. - Thay đổi biên độ tín hiệu xung vào ư vill„ vẽ dạng và đo biên độ tín hiệu xung ra (Ura), đo thế ưin- trên lối vào 1-, ghi kết quả vào bảng A7-5. - Nhận xét gì về giá trị Uin- cho tất cả các trường hợp đê 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 K, cho các trường hợp. Nếu xem chúng bằng nhau thì sai số là bao nhiêu? Giải thích sự không tương ứng trong một sô trường hợp. IV. B ộ TẠO THẾ CHUẨN Ổn ĐỊNH Nhiệm vụ: Tìm hiểu nguyên tắc tạo bộ thế chuẩn ổn định sử dụng Op.Amp. Giảo trình thực tập Kỹ thuật điện từ II Bộ môn Điện tứ - Viên thông 24 Bài 7; Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AMP) 1 Nguyên tác hoạt động: Mạch thực hiện chức năng Ura chuẩn = const khi Un..u,,n thay đổi và I thav đối trong một giới hạn nào đó. Sơ đồ mạch thường có dạng sơ đồ ốn áp loại nối tiếp như sau. I T Mạch gốm ba phần chính: 1. Yếu tó điều chính: thường dùng tranzitor. 2. Yếu tố khuếch đại và so sánh: ớ đây dùng bộ khuếch đại thuật toán. 3. Bộ tạo thế chuán: thường dùns điôt Zener u ,d„có thế thay đối do ban thản u, , thay đổi hoặc do dòna lu, thay đổi vì nguồn U,-„ có điện trờ nội. Đế u, = const thì u cũna phai thay đổi theo L\,„. Yếu tó điều chinh thực hiện chức năng này. Sơ đồ mạch thí nghiệm là một bộ tạo thế chuấn côna suất truns bình có dùng vi mạch LM-741 làm yếu tô so sánh \'à khuếch đại. Với sơ đổ này K = 1 tức là u,d = L' huin. Có hai bộ tạo thê chuán khác nhau trên hai điốt Zener DI và D2 mắc ớ chê độ phàn cực ngược. Giáo trình thực tập Kỹ thuật điện tư II Bộ môn Điện tư - Viên [hóng Bùi 7. Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AMP)/! 25 Vi mạch LM-741 sẽ làm nhiệm vụ so sánh Ura với một trong hai u chuán để điều khiển tranzitor TI sao cho Ura = Uchuán khi Uvi,=UnBllAn thay đổi và dòng tải thay đổi. Các bước thực hiện: 1. Cấp nguồn -12V vàO: +15V cho mảng sơ đồ A7-3. 2. Dùng đồng hổ đo thế để đo điện áp vào tại chốt + và điện áp ra tại OUT/C. 3. Nối Jl, khôna nối J2 đế sử dụng thế chuán từ Zener D1=5V6. Ghi giá trị điện thế ra. Thay đổi thế nuôi sơ đồ. Ghi lại kết quá vào bảng A7-6. Hìnli A7-3. Bộ tạo thế chuẩn. Giáo trình thực tập Kỹ thuật điện tư II Bộ môn Điện tư - I iên thông 26 Bài 7: Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AMP)/! Bảng A7-6 Thế nuôi + 10V 1IV 12V 13V 14V 15V Thế ra 4. Nối J2. không nối J 1 sử dụng thế chuẩn từ Zener D2=8V2. Ghi giá trị điện thế ra. Thav đối thế nuôi cùa sơ đồ, ghi lại thế lối ra vào bảng A7-7. Bảng A7-7 Thế nuôi + 10V 1IV 12V 13V 14V 15V Thế ra 5. Nôi J2. Nối lần lượt J3. J4 đế thav đổi tái theo báng A7-8. Báng A7-8 Dòng tải V (IC1/3) V (IC1/2) V (IC1/6) V (OƯT/C) Nối J3 Nối J4 6 . Giai thích tại sao khi tải thay đối thì điện thế ra không thay đổi hoặc thav đối nhỏ. V. BỘ LẤY TỔNG ĐẠI s ố TÍN HIỆU TƯƠNG T ự Nhiệm vụ: Tim hiếu nguyên tắc sứ dụng bộ khuếch đại thuật toán đế thực hiện các phép toán đại sỏ tươna tự. Nguvén lý hoạt động: Khi nối E với H trong sơ dồ thí nghiệm ta có sơ đồ tương đương: Giáo trình thực tập Kỹ thuật điện tư II Bộ môn Điện tư - Viên thông Bài 7; Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AMP)/! 27 C3 Theo nguyên lv cùa mạch khuếch đại đảo ta có: UK = Vin2 + ^ —Vinl ) R4 R2 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 trona các đầu với J 1 ta có sơ đổ tương đươne: Ra C3 Vrnl o —V A — _ Rb Vin2 0 _ ^ \ A V,AV------- Vrn.3 _ Rc 0 —' \ W Giáo trình thực tập Kỳ thuật điện tử II Bộ môn Điện từ - Viên thông 28 Bài 7: Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AMPpl Khi u„ = 0, điện áp ớ hai đầu vào bằng nhau và bằng: ( 1) Khi dòng đầu vào không đảo bằng 0 (Rv = oo), ta có: V inl-U v Vin2-Uv --------------- + --------------- +V in3- Uv Ra Rb Rc ' _ Vinl Vin2 Vịn3 UvV. Ra Rb Rc,(2 ) J Ra Rb Rc Từ (1) và (2) ta nhận thâv tín hiệu ra bằng tống 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 trớ R4 tới lói vào - cùa bộ khuếch đại thuật toán. - Nguồn nôi qua các chốt E, F từ biến trờ P1 hoặc P3 tới lối vào + cùa bộ khuếch đại thuật toán. Giáo tành thực tập Kỳ thuật điện tư II Bộ môn Điện tư - Viên thông Bài 7: Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AMP)ỈỈ 29 Hình A7-4a. Sơ đổ lấy tống tín hiệu tương tự. Phép thử 1: - Nguồn 1: Đặt biến trớ P1 = +1.5V = Vinl. - Nguồn 2: Đặt biến trỡ P2 = - 1 V = Vin2. - Nguồn 3: Đặt biến trớ P3 = -0.5V = Vin3. 1 Nối các chốt theo bảng A7-9 trong đó: * E lần lượt nôi với H, I, K để thực hiện lấy tổng từ nguồn Pl. P2 theo các hệ sô khác nhau. * F lần lượt nôi với H, I, K đê thực hiện lấy tổng từ nguồn P2. P3 theo các hệ sô khác nhau. - Đo các điện thế ra U(l của IC1 (điểm OUT/C) cho từng trường hợp. Ghi kết quả vào bảng A7-9. Giáo trình thực tập Kỹ thuật điện tư II Bộ môn Điện tư - Viên thông 30 Bài 7: Bộ khuếch đại ihuật toán (OP A\ÍP)/1 Báng A7-9 E nối H E nôi I E nối K F nối H F nối I F nói K Giá trị đo v„ Giá trị tính v„ Rj = R5=1K R6=2K R7=5K R5= 1K R6-2K R7=5K - Giá trị tính cho các trường hợp theo các còng thức: V„ = -( — Vin2 + - ^ V i n 3 ) R4 Rj u - R9 R9 hoặc V(l = -( —— Vin2 + ~ ~ V in l) R4 Rj Vinl(Pl) = +1.5V: Vin2(P2) = -IV: Vin3(P3) = -0.5V - So sánh các kết qua đo và tính toán tương ÚT12. Nếu xem chúng bằng nhau thì sai sô là bao nhiêu. Tìm những nguvên nhãn gáv ra sự sai khác đó. Phép thứ 2: Lấv tổng các điện thế Thay đối các 2Íá trị: - Nguồn 1 : Đặt biến trớ P1 = 0.75V = Vinl. - Nguồn 2: Đặt biến trớ P2 = -0.5V = Vin2. - Nguồn 3: Đặt biến trơ P3 = -0.75V =Vin3 Lặp lại bước 2.1 và ghi kết quả vào bảna A7-10. Giáo trình thực lập Ky thuật điện tư II Bộ môn Điện tư - Viên thông Bài 7; Bộ khuếch đại thuật toán fOP.AMP)/! 31 Bảng A7-10 E nối H E nối I E nối K F nối H F nối I F nối K Giá trị đo v„ Giá trị tính v„ Rj = R5=1K R6=2K R7=5K R5=1K R6=2K R7=5K Sử dụng chốt cắm để lấy tổng từ tập hợp cho ba 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 trờ P2 = -0.25V = Vin2 - Nsuồn 4: Nối máy phát xung của thiết bị chính ATS-1 IN với lối vào IN/A cùa sơ đồ A7-4. Nối G với I (máy phát đặt ớ chế độ phát xung vuông góc tần sô 1K và biên độ ra là IV). 4. Dùng dao động ký đê quan sát tín hiệu vào và ra tại IN/A và OUT/C. 5. Vặn biến trở P2 đê thay đổi Vin2, đo biên độ xung ra và mức thế một chiều nền của tín hiệu, ghi kết quả vào bảng A7-11. Bảng A7-11 Vin2 -0.25V -0.5V -0.75V -IV -1.5V -2V Biên độ xung ra Thế nền lối ra Tương tự mục 2.1, tính toán các giá trị thế và tín hiệu lối ra IC1 và so sánh với giá trị đo tương ứngệ ■--------- 1 1 Jk. Giáo trình thực tập Kỹ thuật điện từ II Bộ môn Điện từ - Viên thông 32 Bài 7: Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AXÍPỊ/l VI. BỘ KHUẾCH ĐẠI VI SAI Nhiệm vụ: Tìm hiểu cách dùng bộ khuếch đại thuật toán ở chế độ khuếch đại vi sai. Nguvẻn lý hoạt động: Nối các chốt cắm như sơ đổ thí nghiệm ta có sơ đồ sau: C3 Theo sơ đồ ta có điện áp vào cứa thuận: u + = Vin,ể ( 1 ) Và điện áp lối vào đáo u = —^ — (Vin2 - Ur) + Ur (2) - r , + r 4 Mặt khác ta có: u + = u (3). Từ ( 1 ), (2) và (3) ta sẽ có Ur = K(Vin3 - Vin2) trong đó K là hệ số. Như vậy, mạch thực hiện chức nâng lấy hiệu hai tín hiệu tương tự lối vào. Giáo trình thực tập Kỹ thuật điện tử II Bộ môn Điện tư - l 'iên thông Bài 7: Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AMP)/l 33 Các bước thực hiện: 1. Cấp nguồn ±12V cho mảng sơ đồ A7-4 để cấp nguồn tới cả hai lối vào (+) và (-) cho -IC1 (hình A7-4b). + Nguồn cho lỏi vào +Vin3 lấy từ biến trớ P3, nối Jl. + Nguồn cho lối vào -Vin2 lấy từ biến trớ P2. Hình A7-4b. Sơ đồ khuếch đại vi sai. 2. Phép thứ 1: Đạt các biến trỏ' P2 = -IV, P3 ớ các aiá trị ghi trona bàng A7-12. Báng A7-12 P3/Vin3 -IV -1.5V -2V -2.5V -3V -4V Điện thè lôi ra Giá trị tính v„ Giáo trình thực tập KỸ thuật điện tư II Bộ môn Điện tư - ì 'iền thông 34 Bài 7: Bộ khuếch đại thuật toán (0P.AXÍP)'Ì Tính giá thế cho các trường hợp theo công thức: v„ = (-Vin3) - (-Vin2.R4/R9) Phép thứ 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 A7-13 P3/Vin3 -IV -1.5V -2V -2.5V -3V -4V điện thê lối ra Giá trị tính v„ 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. Giáo trình thực tập Ky thuậi điện tư II Bộ môn Điện tư - Viên ¡hông B ài 8: Bộ khuếch đại thuật toán (O P.AM P./2) 35 BÀI 8. BỘ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN (OP.AMP./2) Aẻ THIẾT BỊ SỬ DỤNG 1. Thiết bị chính cho thực tập điện tử tương tự ATS-11N. 2. Khối thí nghiệm AE-108N cho bài thực tập về bộ khuếch đại thuật toán. 3. Dao động ký, đồng hồ đo và các phụ kiện dây nối,... B. CÁC BÀI THỰC TẬP I. BỘ SO SÁNH Nhiệm vụ: Tìm hiếu nguyên tắc sứ dụng bộ khuếch đại thuật toán đế so sánh tín hiệu tưong tự - xây dựng sơ đồ biến đổi phi tuvến tín hiệu. Nguyên lý hoạt động: Mạch so sánh có nhiệm vụ so sánh một điện áp đầu vào u v với một điện áp chuẩn u h. Trong mạch so sánh, tín hiệu vào tương tự sẽ được biến thành tín hiệu ra dưới mã nhị phân, nghĩa là đầu ra hoặc ớ mức thấp, hoặc ớ mức cao. Bộ so sánh thực chất là bộ khuếch đại thuật toán có kết cấu đặc biệt đê đảm bảo những yêu cầu riêng. Sự khác nhau giữa bộ khuếch đại thuật toán và bộ so sánh chuyên dụng là bộ so sánh phải có tốc độ đáp ứng cao sao cho thời gian xác lập và hồi phục nhỏ. Ngoài ra, khi làm nhiệm vụ so sánh thì bộ khuếch đại thuật toán làm việc ớ chế độ bão hoà do đó mức ra thấp và mức ra cao chính là mức âm và dương cùa nguồn. Trong khi đó, mức ra của bộ so sánh chuyên dụng phù hợp với mức logic. Giáo trình thực lập Kỹ thuật điện từ II Bộ môn Điện tư - Viên thông 36 Bài 8: Bỏ khuếch đai thuật toán (0P .A M P ./2) Sơ đồ cùa bộ so sánh và đặc trưng của nó: Khi: u + - u. > 0 thì u,.a = UrH (điện áp ra ớ mức điện áp cao). u + - Ư < 0 thì Ula = u,ị (điện áp ra ớ mức điện áp thấp). Với sơ đổ thí nghiệm thì LM-311 là bộ so sánh chuyên dụng và vi mạch LM-741 là bộ khuếch đại thuật toán. Điện áp chuán láy từ nguồn nuôi, thay đổi được nhờ chiết áp p,. Tín hiệu vào được so sánh với điện áp chuán qua bộ so sánh LM-311. Tại đầu ra C2 sẽ cho giá trị điện áp cao hoặc thấp (theo mức nhị phân) tuỳ theo tín hiệu vào lớn hav nhỏ hơn điện áp chuán. Tín hiệu vào cũng được so sánh với điện áp chuán qua bộ khuếch đại thuật toán LM-741 và lấy kết qua tại đầu ra Cl. Các bưức thực hiện: 1. Cấp nguồn ±12V cho mảng sơ đồ A8-1. Chú ý cấm đúng phân cực cho nguồn. 2. Đặt máy phát ớ chế độ phát dạng Sin và tần số 1kHz biên độ ra là 5V rồi nối lôi ra của máy phát tới lối vào IN/A cua sơ đồ A8 - 1. Giáo trình thực tập Kỹ thuật điện tư II Bộ môn Điện tư - Viên thông B ài 8: Bộ khuếch đại thuật toán (O P.AM P./2)________________37 Hình A8-1. Bộ so sánh. 3. Dùng dao động ký đế quan sát tín hiệu vào IN/A và thè ngưỡng tại điểm E hoặc lôi ra tại OUT/C1 và OUT/C2. 4. Thay đổi biến trớ Pl. ứng với mỗi giá trị của P1 vẽ dạng tín hiệu ra Cl. C2 tương ứng với tín hiệu lối vào. 5. Xác định độ nhạy của bộ so sánh: - Loại sứ dụna khuếch đại thuật toán IC1 và vi mạch so sánh IC2. - Cò định biên độ tín hiệu vào, vặn biến trờ P1 để xác định vị trí lôi ra c xuất hiện hoặc mất tín hiệu. Dùng dao động ký để xác định độ lệch nhò nhất giữa biên độ tín hiệu và thế ngưỡng P1 mà IC1 và IC2 hoạt động. 6. Đo mặt tãna cho tín hiệu ra IC1, IC2. 7. So sánh đặc trưna đo được giữa các bộ so sánh dùng khuếch đại thuật toán IC1 và vi mạch so sánh IC2. Giáo trình thực tập Kỹ thuật điện tư II Bộ môn Điện tư - Viên thông 38 B ài 8: Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AM P./2) II. TRIGGER SCHMITT Nhiệm vụ: Tim nguyên tắc sử dụng bộ khuếch đại thuật toán đế tạo sơ đồ trigger Schmitt. Nguyên lý hoạt động: Điốt DI là điốt hạn dòng. Nó dùng đế điều chinh ngưỡng thấp của trigger. Khi DI thông điện trớ DI nhỏ. Khi đó sơ đồ trên tương đương: Ra = RI + P1 Rb = R3 + ( 10K - P1) Dựa vào sơ đồ trên ta có: Rc = Rb//R4 Vref = 2Vcc Rd , Rd V2 = 7— .Vref+ .Vout. Giáo trình thực tập Kỳ thuật điện tư II Bộ môn Điện tứ - Viên thũng B ài 8: Bộ khuếch đại thuật toán (0P.AM P./2)________________ 39 Trong đó: Rd = Ra//Rc//R4 Tương tự ta cũng tính được: V = -R- l V,, - M 2 R a ' rcÁ R5 .V.. Các điện trớ Ra, Rc, R5 tạo điện áp ngưỡng đạt vào đầu + của bộ khuếch đại thuật toán (OP - AMP). Khi OP - AMP bão hoà dương, Vout ~ +Vcc, thì ngõ ra (+) có điện áp ngưỡng cao là: v 2= — .v „,+ — .V . Ra R5 Nếu điện áp ngõ vào V, < V2 thì OP-AMP vần ở trạng thái bão hoà dưofng và ngõ ra ở mức cao Voul = V L. Khi Vi tãng và V, > V2 thì OP-AMP đối trạng thái thành bão hoà âm. Lúc đó, ngõ ra có mức thấp là Vout = -Vcc. Mạch hồi tiếp khi đó mang điện áp âm về ngõ (+) là điện áp ngưỡng thấp V2 theo công thức sau: VRd Ra.VidRd R5.V Khi Vi giám trớ lại xuống dưới mức ngưỡng thấp V, (V,< V,) thì OP-AMP lại đổi trạns thái thành bão hoà dương, ngõ ra lại có điện áp cao V...= +V ,c. Dạng tín hiệu ra như sau: Giáo trình thực tập Kỹ thuật điện tư II Bộ môn Điện tư - Viên thông 40 Bài 8: Bộ khuếch đại thuật toán (O P .A M P ./2) Các bước thực hiện: 1. Cấp nguồn ±12V cho mảng sơ đổ A8-2. Chú ý cắm đúng phân cực cho nguồn. 2. Vặn biến trờ P1 để V(U) = +3V, thế ra V0(c) 1- 12V -IV ~ 1 1V. Đo điện thế tại điểm E = V L,(e). Ghi kết quá vào báng A8-1. 3. Đặt dao động ký đẽ quan sát tín hiệu tại điếm IN/A và OUT/C. 4. Đặt máy phát ở chế độ phát tín hiệu dạng Sin, tần sô 1K, biên độ IV. Nối máy phát tới lối vào IN/A của sơ đồ A8-2. Vặn nút chinh tăng hiên độ máy phát cho tới khi lối ra có tín hiệu biên độ V„(C) = ~-l IV.xác định biên độ tín hiệu vào tại thời điếm IC1 có tín hiệu lối ra VUm. Đo thế tại điểm E = v,(e). Ghi kết quá vào báng A8-1. 5. Vận nút giám biên độ máy phát cho tới khi lỏi ra c đáo tín hiệu và ớ giá trị 1IV. Xác định biên độ tín hiệu vào Vlin tại thời điếm lối ra đảo tín hiệu ra. Đo thế tại điểm E = V|. Ghi kết quả vào bảng A8-1. Giảo trình thực tập Kỳ thuật điện tư II Bộ môn Điện tư - Viên thông B ài 8: Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AM P./2) 41 Bảng A8-1 v in(a) V(e) đo V(e) tính v„(c) Vin tăng v,„n v uỉn Vu(e) =1 l.R4/(R4+R5) Vingiảm v„n v„n V|(e)=(-1 l.R4/(R4+R5))+V(Pl )-V(Dl) 6 . Bieu diễn eiản đồ xung, trona đó: - Vẽ dạna tín hiệu vào với hai n°ưỡn2 trên Vuin và dưới Vlm theo giá trị đo được. - Vẽ dạng tín hiệu ra tươna ứns với tín hiệu vào đó. 7. Thay đổi aiá trị P1 = +2V. lập lại các hước 4. 5. 6 . Ghi kết quả vào bána A8-2. Bảng A8-2 v„,(a) V(e)đo V(e) tính V„(C) v,„ tăng V .. Vllllì v„(e) =11.R4/(R4+R5) " ■ 1 v„,giam Vv Im v hn v,(e) = (-1 l.R4/(R4+R5))+V(Pl )-V(Dl) Nhận xét kết quả. 8. Kết luận về nguyên tác hoạt độna của trisser Schimitt với hai neưỡna. III. BỘ TÍCH PHẢN Nhiệm vụ: Tìm hiếu nguyên tắc tích phàn với bộ khuếch đại thuật toán. Giáo trình thực tập Kỹ thuật điện tư II Bộ môn Điện tư - Viên thông 42 Bài 8: Bộ khuếch ăại thuật toán (OP.AM P. 2) Nguyên lý hoạt động: Mạch điện thí nghiệm là mạch tích phán đảo. Sơ đồ mạch tích phân đáo như sau: r ■M Điện trớ R và tụ c đế tạo hằng sô thời gian £= RC. Viết phươniỉ trình dòng điện nút cho nút N: i I + i = 0 u . ' ^ dUr U 1 - n H ay ta có: c --------1- — - = 0 dt R J I Từ đó suy ra: Ur = ĩul(t)dt RC ỉ Điện áp ra là tích phân điện áp vào và ngược pha với điện áp vào. Giả sú tín hiệu vào là hình sin thì tín hiệu ra có dạng tam giác. Giáo trình thực tập Kỹ thuật điện tư II Bộ môn Điện tư - Viên thông Bài 8: Bộ khuếch đ ạ i thuật toán (0P .A M P ./2) 43 Điều kiện của mạch tích phân: mạch tích phân chỉ có ý nghĩa khi có điều kiện ban đầu UR(t = 0) không phụ thuộc điện áp vào u,. Các bước thực hiện: 1. Cấp nguồn ±12V cho mảng sơ đồ A8-3a. Chú ý cắm đúng phân cực cho nguồn. Nối J8 đế chuvến mảng A8-3 làm việc ò chế độ tích phân. 2. Dùng dao động kv đế quan sát tín hiệu tại IN/A và OUT/C. 3. Nôi máy phát FUNCTION GENERATOR tới lối vào IN/A cúa mạch A8-3a. Máy phát đặt chế độ phát xung vuông góc, tần số 1K và biên độ ra là 4V. Hình A8-3a. Sơ đồ mạch tích phân trên bộ khuếch đại thuật toán. 4. Tạo mạch tích phân với các thông số khác nhau bằng cách nối các chốt theo bảng A8-3, quan sát tín hiệu và đo biên độ xung ra V . Tính thời gian kéo dài độ dốc mặt tăng của tín hiệu ra tr. Ghi kết quả vào bảng A8-3. Giáo trình thực tập Kỳ thuật điện tư II Bộ môn Điện tư - Viên thông 44 5ờ/ệ 5: ổô khuếch đai thuát toán u +' > I — ặ ’> pS w ỉ u v ‘i Ut« —* Khi chưa có tín hiệu vào mạch ớ trạng thái bền tuỳ thuộc Ư ... Giả sử Ung > 0 ta có Ura = Ura inav. Khi UN.„ > Un^ . Đơn hài chuyến trạng thái, Ura = - Urd min. Ngay lúc này thế ớ lôi vào thuận: u + = - Uramin làm cho đơn hài tiếp tục ớ trạng thái này. Tụ điện c sẽ nạp điện dần qua RC cho đến khi u > 0, Giáo trình thực tập Kỳ thuật điện tư II Bộ môn Điện từ - Viên thông Bài 9: Bộ khuếch đại thuật toán (0P.AMP./3) 55 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 đổ có sử dụng mạch tạo ngưỡng là R2, R3, thời gian kéo dài của xung có thê thay đổi được nhờ chốt cắm J 1 và chiết áp P1. Các bước thực hiện: l ế Cấp nguồn ±12V cho mảng sơ đồ A9-1. Chú ý cắm đúng phân cực cho nguồn. 2. Sử dụng dao động ký đê 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 ớ chế độ phát xung vuông góc, tần sô 1K và biên độ tín hiệu ra là cực tiểu. Và nối tới lối vào IN/A. 4. Vận biến trớ P1 cực tiểu đê nối tắt Pl. Đo thế tại điểm E: VK và điếm C: v t.ễ 5. Chinh 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 - 1 IV. Xác định biên độ tín hiệu vào ứng với thời điểm IC1 chuyến trạng thái lôi ra. Đo độ rộng tín hiệu ra tx. Ghi kết quả vào bảng A 9-1. Giáo trình thực tập Kỹ thuật điện tử II Bộ món Điện từ - Viên thông 56 Bài 9: Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AMP./3) Hình A9-Ị. Sơ đồ đơn hài. Bảng A 9-1 VIN(a) V(e) đo t.x V„(C) P1 cực tiếu, C3 P1 max P1 Max . C2//C3 1 6. Biếu diễn giản đồ xung trong đó: -V ẽ dạng tín hiệu vào với giá trị ngưỡng VE. -V ẽ dạng tín hiệu ra ứng với tín hiệu vào. 7. Vặn biến trớ P1 cực đại, vặn nút chính biên độ máy phát về o v sau đó tăng dần cho tới khi lối ra xuất hiện tín hiệu biên độ v c = - 1 IV . Xác định biên độ lối vào VIN tương ứng. Đo độ rộng xung lối ra tv Ghi kết quả vào bảng A9-1. Giáo trình thực tập Kỹ thuật điện tư II Bộ môn Điện tư - Viên thông Bài 9: Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AMP./3) 57 8. Giữ nguyên P1 ớ giá trị cực đại. Nối J1 để tăng tụ điện c = C2//C3. Vặn nút giảm biên độ máy phát về o v 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. Nguvẻn Iv hoạt động: Về nguyên tắc. máy phát xung dùng mạch khuếch đại thuật toán hoàn toàn tuân theo các điều kiện cùa một máy phát dùng các linh kiện điện tử khác, đó là mạch khuếch đại có phản hồi dương với KỊ3 > 1 (trong đó K là hệ sô khuếch đại. p là hệ sô phản hồi dương). Mạch phán hồi dương nhằm kích động sự chuvến trạng thái, đê hình thành độ rộng xung ta thường dùng mạch R-C đê làm kéo dài các trạng thái. Mạch sơ đồ thí nghiệm tương đươna với sơ đồ sau: Giáo trình thực tập Kỹ thuật điện rư II Bộ môn Điện tư - Viên thông 58 z?ờ/ế 9: Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AMP./3) R Già sứ khóng có nhiễu, mạch hoàn toàn có thể ờ trạng thái cân bằng với: ưrj = u + = u ■ = Ucc.R,/(R| +R2) = u„ Giá sứ cổ càn nhiễu lối vào (+): u + > u làm cho u = u, I J I a 11 la N Nhờ mạch phản hồi R; mà u + sẽ tăng lên trong khi u tãng dần đế nạp cho tụ c. Do vậy mà u + > u và mạch giữ nguyên trạng thái này (U t = Ura mav) cho đến khi u > u +. Lúc này mạch lât trạng thái. Giáo trình thực tập Kỳ thuật điện lư II Bộ môn Điện tư - Viên thông Bài 9: Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AMP./3) 59 U ra = U ra kéo thế ư + xuống thấp. Vì u > ư + nên mạch giữ nguyên trạng thái. Tụ c phóng điện dần dần cho tới khi U' < u + thi 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 khuếch đại trong sơ đồ thí nghiệm là vi mạch khuếch đại thuật toán LM-741. Tần sô phát thay đổi được nhờ chốt cắm J1 và chiết áp Pl. Các bước thực hiện: 1. Cấp nguồn ± 12 V cho mảng sơ đồ A9-2. 2. Dùng dao động ký để quan sát tín hiệu ra tại c và thế ngưỡng tại E hoặc F. 3. Văn biên trớ P1 để nối tắt P l. Đo và vẽ dạng tín hiệu tại F và tại lôi ra OUT/C. Giáo trình thực tập Kỳ thuật điện từ II Bộ môn Điện từ - Viên thông 60 Bài 9: Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AMP./3) 4. Vặn biến trớ P1 đế P1 có giá trị cực đại. Đo và vẽ dạng tín hiệu tại F và lối ra OUT/C. 5. Vẽ giản đổ 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 ớ 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 ớ giá trị cực đại. Nôi J1 đê tãng 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 + P l, c (C2) hoặc C1//C2. III. MÁY PHÁT XƯNG TỔNG HỢP Nhiệm vụ: Tìm hiểu nguyên tắc sử dụng bộ khuếch đại thuật toán đế phát xung tam giác và xung vuông góc. Nguyên lý hoạt động: Sơ đổ mạch thí nghiệm là sơ đồ máy phát xung tổng hợp: xung ra là xung vuông góc và xung tam giác. Máy phát này gồm ba phần chính: - IC1 chính là máy phát xung vuông góc mà ta đã kháo sát bên trên. - IC2 là bộ khuếch đại đảo. - IC3 là bộ tích phân đảo để tạo xung tam giác. Giáo trình thực tập Kỹ thuật điện tư II Bộ môn Diện tư - Viên thông Bài 9: Bộ khuếch đợi thuật toán (OP.AMP./3) 61 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 đổ này còn có hệ số phân áp và các chiết áp P l, P2 đê thay đổi biên độ xung và tần số xung ra. Các bước thực hiện: 1. Cấp nguồn ±12V cho mảng sơ đổ A9-3. Chú ý cắm đúng phân cực cho nguồn. 2. Dùng dao động ký để quan sát tín hiệu tại lối ra 01 và 0 2 hoặc điểm E. 3. Vặn biến trở P l, P2 ớ vị trí giữa. Quan sát tín hiệu tại E, 01. 0 2 . đo biên độ tín hiệu ra, thời gian kéo dài xung ra tx. Tính tần sô máy phát f = l/2tv. Ghi kết quả vào bảng A9-2 4. Đặt các giá trị biến trớ P l, P2 như trong bảng A9-2 lặp lại bước 3 cho từng giá trị P l, P2. Ghi kết qủa vào bảng A9-2. Từ kết quả đo, xác định khoảng tần sô cùa máy phát. 5. Vẽ giản đồ hình thành xung của mạch trong đó biểu diễn: - Dạng xung tại E. - Dạng xung ra tại 01 , tương ứng với xung tại E. - Dạng xung ra tại 02 , 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. Giáo trình thực tập Kỹ thuật điện tứ II Bộ môn Điện tứ - Viên thông 62 Bài 9: Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AXÍP./3) Hìnli A9-Ỉ. Sơ đồ máv phát xung tổng hợp. Báng A9-2 V (0 1 ) V (02) tx f P1 giữa P2 Giữa P1 Min P2 Giữa P1 Max P2 Giữa P1 Giữa P2 Min P1 Giữa P2 Max Giáo trình thực tập Kỹ thuật điện lư II Bộ môn Điện tư - l 'lẽn ĩ hông Bài 9: Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AMP./3) 63 IV. S ơ ĐỒ XƯNG TRÊN IC 555 Nhiệm vụ: Tìm hiểu nguyên tắc sử dụng vi mạch 555 để hình thành xung vuông góc. Nguyên lý hoạt động: Cấu trúc của IC 555 như sau: Về cấu trúc, IC 555 phải mắc thêm hai yếu tô bên ngoài là Cx và Rv. Sơ đồ cùa IC 555 gồm bốn phần cơ bán. trong đó có hai bộ so sánh, một trigger nhớ và một tranzitor khoá VT14. Bộ chia thế R,., xác lập ngưỡng cho hai bộ so sánh. Ớ trạng thái bình thường VT14 mở bão hoà. Khi lôi vào còn lại của bộ so sánh dưới có xung khới phát âm đú đê’ thế lối này thấp hơn thế ngưỡng bằng Ek/3 thì bộ so sánh lật trạng thái dẫn đến Q cùa trigger chuyển sang thế âm làm cấm VT14. Lúc này tụ c x bắt đầu tích điện từ nguồn EK qua Rx, thế trên tụ c x tãng dần Giảo trình thực tập Kỳ thuật điện tứ II Bộ môn Điện tư - Viên thông 64 Bài 9: Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AMP./3) đến khi nào vượt 2EK/3 thì bộ so sánh trên chuyến trạng thái lối ra làm cho trigger chuyển về trạng thái ban đầu. Sơ đồ mạch thí nghiệm hình 9-4a là sơ đồ phát xung trên IC 555. Chân sô 2, tức là lối vào của bộ so sánh dưới được nối với điểm giữa cúa mạch RXCX đê khới tạo tần số phát. Tần sô phát được thav đổi nhờ chốt cắm J 1 và chiết áp P1. Hình A9-4b là sơ đồ đơn hài trên IC 555. Lối vào cúa 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 dản và lối ra ớ mức thấp. Khi có tín hiệu vào, nhờ có mạch vi phân tạo ra nhảy bậc âm làm chuvến trạng thái cúa hệ, lúc này làm VT14 cấm và hệ RXCX bên ngoài nạp điện hình thành độ rộng xung. Sau khi nạp đú với mạch này Uc > 8V thì hộ quay về trạng thái bền ban đầu. E k/3 t t Giáo trình thực tập Kỳ thuật điện tư II Bộ môn Điện tư - l rién thông Bài 9: Bộ khuếch đại thuật toán (0P.AMP./3) 65 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 ký để quan sát tín hiệu tại lối 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 ớ 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 sô máy phát f = 1/T. Ghi kết quả vào bảng A9-3. 2.4. Nối J1 để tăng tụ c = C1 + 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. Giáo trình thực tập Kỳ thuật điện từ II Bộ môn Điện từ - Viền thông 66 Bài 9: Bộ khuếch đại thuật toán (OP.ẢMP. 3) Bảng A9-3 V(C) tx T f P l MBẫ. C2 P lhlẳx. C2 P l Max, C2 + C3 2.5. Vẽ gián đồ hình thành xung cùa mạch trong đó biểu diễn: - Dạng tín hiệu tại E. - Dạng tín hiệu tại F. - Dạng xung ra tại c tương ứng với xung ra tại F. 2.6. So sánh các giá trị đo với giá trị tính toán: T = TI + T2. Trong đó TI (thời gian nạp cúa tụ Cl), T2 thời gian phóng của tụ Cl. TI = 0.693 (RI +P1 + R2).C1 T2 = 0.693.R2.C1 3. Đơn hài sử dụng sơ đồ trên IC2 hình A9-4b 3.1. Nối máv phát xuna FUNCTION GENERATOR ơ chế độ phát xung vuông góc. tần số 1K và hiên độ cực đại tới lối vào IN/A cùa sơ đồ A9-4b. Giáo trình thực tập Kỹ thuật điện lư II Bộ môn Điện tư - Viên íhóng Bài 9: Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AMP./3) 67 Hình A9-4b. Sơ đồ đơn hài trên IC 555. 3.2. Nối kênh 1 dao động ký tới lối ra OƯT/C, kênh 2 của dao động ký nối tới A, G hoặc H. 3.3. Vặn biến trờ P2 ờ vị trí cực tiếu. Quan sát tín hiệu tại A, G. H. Đo biên độ tín hiệu ra, thời gian kéo dài của xung ra tx. Ghi kết quả vào bảng A9-4. Bảng A9-4 V(C) K C5 P Iruo C5 M ax' C5+C6 Giáo trình thực tập Kỹ thuật điện từ II Bộ môn Điện tư - Viên thông 68 Bài 9: Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AS4P. 3) 3.4. Vận biến trở P2 ở vị trí cực đại. Quan sát tín hiệu tại A, G, H. Đo biên độ tín hiệu ra, thời gian kéo dài cùa xung ra tx. Ghi kết quá vào bảng A9-4. 4. Nối J2 để tăng tụ c = C5//C6. Giữ P1 cực đại quan sát tín hiệu tại A, G, H. Đo biên độ tín hiệu ra, thời gian kéo dài cùa xung ra tx- Ghi kết quả vào bảng A9-4. 5. Vẽ giản đổ hình thành xung cúa mạch trong đó biếu diễn: - Dạng xung vào tại A. - Dạng xung tại G, H. - Dạng xung ra tại c tương ứng với xung vào. Giáo trình thực tập Kỳ thuật điện tư II Bộ môn Điện tư - l 'iẻn thóng Bài 11: Sơ đồ ổn thế 69 BÀI 11. S ơ ĐỔ ỔN THÊ A. THIẾT BỊ SỬ DỰNG 1. Thiết bị chính cho thực tập điện tử tương tự ATS-11N. 2. Khối thí nghiệm AE-1 IN cho bài thực tập về ổn thế. 3. Dao động ký hai tia. 4. Dây nối hai chốt cắm, đồng hồ đo. B. CÁC BÀI THỰC TẬP Trong các bài thí nghiệm có sử dụng nguồn chuẩn cùa thiết bị ATS-11N và bộ chinh lưu [ọc nguồn AI 1-6 trên khối AE-11N đê so sánh đặc trưng ổn áp. Hình AI 1-0. Bộ chỉnh lưu lọc nguồn PS-1/A11-6. Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tử - Viên thông 70 Bài 11: Sơ đồ ổn thế I. S ơ ĐỒ ỔN THẾ ZENER Nhiệm vụ: Tìm hiểu nguyên tắc làm việc và đặc trưng của bộ ổn thế đơn giản dùng điốt Zener. Nguyên lý hoạt động: Khi điện áp đầu vào vượt quá điện áp đánh thùng cùa điốt Zener D l, điện áp trên DI không đổi (8V2). Khi đó làm thông tranzitor T l, điện áp UBB của TI ~ 0,7V. Điện áp ra = UDI - UBE ~ 8V2 - 0,7 = 7V5 ổn định. Tranzitor TI có tính khuếch đại dòng điện, tăng công suất của Các bước thực hiện: 1. Cấp nguồn điều chỉnh 0... +15V của thiết bị chính ATS-11N cho mảng sơ đồ AI 1-1 qua chốt IN/+V. 2. Mắc các đồng hồ đo để có thể đo được thế tại +V/IN, tại điểm A và lối ra OUT/C. Chú ý cắm đúng phân cực cho đồng hồ đo. 3. Khảo sát với mạch ốn áp với nguồn chuẩn 3.1. Vặn biến trớ cúa nguồn điều chính đế tãng dần thế +v theo các giá trị ghi trong bảng AI 1-1. Đo các giá trị điện thế tương ứng trên Zener cho các trường hợp có nối và không nối tải J l. J2. Trẽn cơ sớ kết quả đo được vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc thế ra trục Y theo thế vào trục X. Xác định khoảng thế vào làm việc tốt cho sơ đồ A 11 -1. Xác định khá nãng tải cho sơ đồ. 3.2. Nối kênh 1 cúa dao động ký với lối ra c. Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tứ - Viển thông Bài 11: Sơ đồ ổn thê 71 Hình AII-I. Sơ đồ ổn thế Zener. 3.3. Đặt nguồn +v (ATS-1 IN) ờ +12V. nối J1 đo biên độ mấp mô cùa tín hiệu ra UR (+V/ATS-1 IN), ghi kết quá vào bảng AI 1-2. Bảng A 1 -1 +v 8V 9V 10V 11V 12V 13V 14V Thế trên Zener (điểm A) Khi không có tải (các J ngắt) Thế lối ra (điểm C) Khi không có tải (các J ngắt) Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tử - Viễn thông 72 Bùi 11: Sơ đổ ổn thế +v 8V 9V 10V 1IV 12V 13V 14V Thế trên Zener (điểm A) Khi có tải (J1 nối) Thế lối ra (điểm C) Khi có tải (J1 nối) Thế trên Zener (điểm A) Khi có tải (J2 nối) Thế lối ra (điểm C) Khi có tải (J2 nối) 4. Khảo sát mạch ổn áp với bộ chính lưu: 4.1. Nối nguồn AC (0 - ~ 9V) từ nguồn xoav chiều AC cùa thiết bị chính ATS-11N với lối vào AC-IN của sơ đồ chinh lưu cầu A 11 -6, đế hình thành thế +v, sử dụng cho các sơ đồ ổn thế. 4.2. Cấp thế +v từ bộ chinh lưu A 11 -6 cho mảng sơ đố A 11 -1, thay cho thế lấy từ thiết bị chính. 4.3. Đo biên độ mấp mô tín hiệu ra khi không có và có UR(A 11-6). Ghi kết quả vào báng AI 1-2. Bảng AI 1-2 Không nối J Nối J 1 (tải R3) Nôi J2 (tai R4) UR (+V/ATS 11-N) UR (AI 1-6) So sánh kết quà độ mấp mô khi dùng nguổn +v ốn định cùa ATS-1 IN và nguồn từ bộ chinh lưu AI 1-6. Giáo trìnli thực tập điện từ 2 Bộ môn Điện tử - Viển thõng Bài I J : Sơ dồ Ổn th ế 73 II. BỘ ố N THẾ CỒNG SUẤT ĐƠN GIẢN Nhiệm vụ: Tìm hiểu nguyên tắc làm việc và đặc trưng của bộ ổn thế công suất đơn giản dùng Zener và sơ đổ Darlington. Nguyên lý hoạt động: Khi điện áp đầu vào vượt quá điện áp đánh thúng của điốt Zener D l, điện áp trên DI không đổi (8V2). Khi đó, làm thông tranzitor TI và T2, điện áp chênh lệch giữa B của TI với E cúa T2~0,7V + 0,7V = 1.4V. Điện áp ra = UDI - UBE ~ 8V2 - 1,4 = 6V8. Khi điện áp đầu vào thay đối thì điện áp tại đầu ra không thay đổi. Tranzitor TI và T2 mắc theo kiểu Darlington có chức nãng khuếch đại dòng điện, tãng công suất của tải. Các bước thực hiện: 1. Cấp nguồn điều chỉnh 0- +15V cho mảng sơ đồ AI 1-2 qua chốt IN/+V. 1.1. Mắc các đồng hồ đo để đo thế lối vào +V/IN và thê lôi ra OUT của mạch hình AI 1-2. 2. Khảo sát mạch ổn áp với nguồn chuẩn 2.1. Vặn biến trở cùa nguồn điểu chỉnh đê thay đối thế +v theo các giá trị cho trong báng AI 1-3. Đo các giá trị điện thế tương ứng trên Zener cho các trường hợp có tải và không có tải J 1. J2. Trên cơ sớ kết quả đo được vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc thế ra trục Y theo thế vào trục X. Xác định khoáng thế vào làm việc tốt cho sơ đồ xác định khả nãng tải cho sơ đồ. Giáo trình thực tập diện tử 2 Bộ môn Điện tử - Viễn tliông 74 Bai 11: So dö on the Hinh A l 1-2. So dö ön the cöng suat dan gian. 2.2. Ndi kenh 1 cüa dao döng ky voi löi ra C. 2.3. Dät nguon +V (ATS-1 IN) a +12V, nöi J1 do bien dö map mö cüa tin hieu ra UR(+V/ATS-1 IN), ghi ket qua väo bang A l 1-4. 3. Khäo sät mach on äp vai bö chinh luu 3.1. Cap nguon +V cho mang so dö Al 1-2. Tir bö chinh luu Al 1-6, thay cho the läy tu thiet bi chinh. 3.2. Do bien dö map mö cüa tin hieu ra khi khöng cö tai vä cö täi UR (Al 1-6). Ghi ket qua väo bäng Al 1-4. So sänh ket quä map mö khi düng nguon +V ön dinh cüa AST -11N vä nguon tu so dö chinh luu A 11 -6. Gido trink thiic tdp dien ti( 2 Bö mön Dien tü - Vien thöng Bài 11: Sơ đồ ổn th ế 75 III. S ơ ĐỒ ỔN THẾ TRANZITOR Nhiệm vụ: Tìm hiểu nguyên tắc làm việc và đặc trưng của bộ ổn thế trên tranzitor. Nguyên lý hoạt động: Đây là mạch điện ổn áp nối tiếp. Giả thiết Uvil> giảm, tức thời u,„ giảm, dẫn đến điện áp hồi tiếp đưa vào cực B của tranzitor TI giảm, điện áp UBE của TI giảm (do UE cố định nhờ điốt ổn áp Zener), dẫn đến dòng Ic của TI giảm, điện áp trên collector của TI tâng, mở mạch khuếch đại Darlington (gồm T2 và T3), tãng dòng I,; của T3 làm UCET, (Udc) giảm . Ta có: u „ = Ưvà„ - u dc Nếu gia số cùa Uvà„ và UdL bằng nhau thì Ura = const. Mạch còn có tác dụng chông quá tải. Khi trở tải giảm xuống, dòng I, tăng, qua điốt D2 làm mớ T4 dẫn tới dòng IB đưa vào tranzitor T2 giảm, dòng emitter cúa T3 cũng giảm đi, dòng tải I, giảm đi. Do đó bảo vệ phần tứ điều chinh T3 khi lối ra của bộ ổn áp bị đoản mạch. Các bước thực hiện: 1. Cấp nguồn 0 —> +15V cho mảng sơ đồ hình AI 1-3 qua chốt IN/+V. 2. Mắc các đồng hồ đo để đo thế lối vào tại chân +V/IN và thế lối ra tại chân OUT. Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tử - Viễn thông 76 Bài 11: Sơ đó ổn thế 3. Khảo sát mạch ổn áp với nguồn chuẩn. 3.1. Vặn biến trớ của nguồn điểu chỉnh để thay đổi thế +v theo các giá trị cho trong báng AI 1-5. Đo các giá trị điện thế '"i ra cho các trường hợp có tải và không có tải J 1. J2. Trên cơ sở kết quả đo được vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc thế ra trục Y theo thế vào trục X. Xác định khoảng thế vào làm việc tốt cho sơ đồ xác định khả năng tải cho sơ đồ. IN»V© T3 T2 C1061 R4 y 2K2 , OUT Ị (T) R1 ị 3K 5 D1 ' 3V6 D468 >R Ĩ . >10K T1 C1815 R3 ^ 3K3 V / V MIN MAX T4 -f\ vr* i_a/ ' D468 • D2 4148 P1 1K R5 1K R6 _> 2K7> C2 100 uF J1 J2 > R7 ™ S8 <330 ? 51 \i7\ệfị 2W GIID Hình AI 1-3. Sơ đồ ốn thế trên tranzitor. 3.2. Vặn biến trờ theo chiều tăng hoặc giảm, lặp lại bước 2. Tim vị trí để khoảng thế làm việc tốt nhát. 3.3. Nối kênh 1 của dao động ký với lòi ra c. 3.4. Đặt nguồn +v (AST-1 IN) ớ +12V. nối J1 đo bién độ máp mô cùa tín hiệu ra UR (+V/AST-1 IN), ghi kết quả vào báng AI 1-6. Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tử - Viển thóng Bíỉì Ị /; Sơ đó ổn thê 77 4. Kháo sát mạch ổn áp với mạch chinh lưu 4.1. Cấp thê +V cho mảng sơ đồ A 11 -3 từ bộ chỉnh lưu A 11 -6, thay cho thế từ thiết bị chính. 4.2. Đo biên độ mấp mô tín hiệu ra khi không có tải và khi có tải. UR (AI 1-6). Ghi kết quả vào bảng AI 1-6. Bảng A 11 -4 Không nối J Nôi J 1 (tải R7) Nối J2 (tải R8) Ur(+V/ATS-11N) Ur(A1 1-6) 4.3. Đo chế độ một chiều trong hai trường hợp theo bảng AI 1- 7. Tìm hiếu chế độ ổn áp và chống đoản mạch lối ra. 4.4. Giải thích nguyên tắc chông đoản mạch của sơ đồ. Báng A 11 -7 BA SE T2 (a) Em itterTl (b) Lối ra (c) +v = 12V. J1 nối +v = 12V. đoản mạch ra (C nôi D) % Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tử - Viễn thông 78 Bả I 11: Sơ đõ cm thé IV. S ơ ĐỒ ON THÊ TRÊN IC KHUỂCH ĐẠI Nhiệm vụ: Tim hiẽu nsuyẻn lấc làm việc và dặc trims cua bộ õn thé trẽn vi mạch khuếch đai Nguyên lý hoạt động: Sơ đỏ ổn thê là bộ khuếch đại làm \ ìệc dựa trẽn bộ ỏn áp nối tiếp. Gia thiết l tăns. tức thời u tãns. dản đến điên áp hỏi tiếp đưa tới đáu (+) cua bó khuếch đại thuật toán lãns. Điên áp đó đươc so sánh với đién áp chuán tại đáu (-) cua bõ khuếch đai thuải toán. Tai đáu ra cua bộ khuẽch đại thuật toán đién áp đươc khuẽch đại làm mơ các tranzitor TI và T2 mãc theo Darlinsion. Dòns đién eminer trẽn tranzitor T2 lớn sá\ nén sụt áp V trẽn R6. Ta có: L\, = L . - r , Nếu sia số cua u và Uj bãns nhau thì L = const. Mạch còn L.Ó tác dụns chỏns quá tai. Khi trơ tai Siam xuỏns. dòna I tãns lẽn dản tới điện áp trẽn R6 - I . R ỏiãns. Khi I Lãng đẽn một 2iá trị nhát đinh, điện áp sụt trẽn R6 cỡ 0.6V làm cho tranzitor T5 siam. điện trơ cua T3 siam xuóns. làm dòns bazơ tai Tl Siam, dòns emitter cua T2 sán bans I cũns Siam đi. Do đó hao \ệ phản tư điêu chmh T2 khi lói ra cua bộ òn áp bị đoan mạch. Các bước thực hiện: 1. Cãp nsuón điêu chinh 0... -15 V cho mans sơ đỏ A 11 — qua chót + v. Giáo trình thực ráp diện rư 2 Bộ món Điện rư - \ lẻn thôn ° Bài 11: Sơ (1Ồ Ổn th ế 79 2. Mắc các đồng hồ đo để đo thê vào tại chân +V/IN và đo thê lối ra tại chân OUT. Hìnli AI 1-4. Sơ đổ ổn thế sử dụng bộ khuếch đại thuật toán. 3. Khảo sát mạch ổn áp với nguồn chuẩn 3.1. Đặt biến trờ P1 ớ giá trị cực đại. Vặn biến trở P2 ở giữa. Vặn biến trở nguồn để thay đổi thế vào +v theo các giá trị ghi trong bảng AI 1-8. Đo các điện thế lối ra tương ứng khi không mắc tải và khi mắc tải J l. J2. Trên cơ sở kết quả đo vẽ đổ thị biểu diễn sự phụ thuộc thế ra trục Y và thế vào trục X. Xác định khoảng thê làm việc tốt nhất cho sơ đồ AI 1-4. Xác định khả năng tải cho sơ đồ. Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tử - Viển thông 80 Bài 11: Sơ đỏ ổn thê Bảng AI 1-8. +v 8V 9V 10V 11V 12V 13V 14V Thế lối ra (điểm C) J ngắt Thế lối ra (điểm C) J1 nối Thế lối ra (điểm C) J2 Nối 3.2. Vặn biến trở P2 theo chiều tăng hoặc giảm, lặp lại bước 2. Tìm vị trí để khoảng thế làm việc lối vào là rộng nhất. 3.3. Nôi kênh 1 dao động ký với lối ra c. 3.4. Đặt nguồn +v (ATS 11-N) ờ 12V, nối J l. đo biẽn độ tín hiệu mấp mô của tín hiệu ra UR(+V) ghi kết quả vào bảne AI 1-9. 4. Kháo sát mạch ổn áp với bộ chỉnh lưu 4.1. Cấp nguồn +v cho mảng sơ đổ AI 1-4 từ bộ chinh lưu AI 1-6 thay cho thế lấy từ thiết bị chính ATS 11-N. 4.2. Đo biên độ mấp mô tín hiệu ra khi không có và khi có tải UR (AI 1-6). Ghi kết quả vào báng AI 1-9. So sánh kết quả mấp mô khi dùng nguồn +v ổn định cùa ATS-1 IN và nguồn từ sơ đồ chinh lưu AI 1-6. Bảng A 11 -6 Ệ Không nối J Nối J 1 (tải R7) Nối J2 (tải R8) Ur(+V/ATS-11N) UR (AI 1-6) Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tứ - Viễn thõng Bài 11: Sơ đồ ổn thể 81 Đo chế độ một chiều của sơ đồ trong hai trường hợp theo bảng AI 1-10, để tìm hiểu chê độ ổn áp và chống đoản mạch lối ra. Bảng A l-10 Base TI (a) Base T2 (b) Lối ra (c) + v = 12V, J1 nối +V = 12V, đoản mạch ra (C nối D) Giải thích nguyên tắc chống đoản mạch của sơ đồ. V. S ơ ĐỒ ỔN ÁP SỬDỤNG IC CHUYÊN DỤNG (REGULATOR) Nhiệm vụ: Tìm hiếu nguyên tắc làm việc và đặc trưng cùa bộ ổn thế trên vi mạch ổn thế chuyên dụng. Nguyên lý hoạt động: Điện áp xoay chiều 9V~ - 9V~ được đưa qua bộ chỉnh lưu cầu. Điện áp lối ra một chiểu được đưa vào các IC ổn áp chuyên dụng IC 7805, IC 7905. Điện áp tại đầu ra của IC 7805 ổn định ở mức +5V, điện áp tại đầu ra của IC 7905 ổn định ớ mức -5V. Tụ điện C2 làm giảm độ mấp mô của điện áp một chiều đưa vào các IC ổn áp. Điện áp đầu ra tại IC 7805 được san phẳng hơn qua các tụ C5, C6, C7 và C8. Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tử - Viễn thông