Thực tập vô tuyến đại cương - Bài 7

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:22

Thêm vào BST

Báo xấu

74
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bộ khuếch đại thuật toán (1) Mục đích: Khảo sát và đo một số thông số quan trọng của một bộ khuếch đại thuật toán. Sử dụng một vi mạch khuếch đại thuật toán trong một số mạch khuếch đại thông dụng nhất.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Thực tập vô tuyến đại cương - Bài 7

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