GIÁO TRÌNH THỰC TẬP ĐIỆN TỬ & KỸ THUẬT SỐ 2 - Bài 7

BÀI 7. BỘ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN ( OP.AMP)/1A. THIẾT BỊ SỬ DỤNG 1. Thiết bị cho thực tập điện tử tương tự ATS 11 -N. 2. Khối thí nghiệm AE - 107N cho bài thực tập về bộ khuếch đại thuật toán. 3. Dao động kí, dây nối và đồng hồ đo. B. CÁC BÀI THỰC TẬP I. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA KHUÊCH ĐẠI THUẬT TOÁN ( Hình A 7-1a) Nhiệm vụ Sinh viên tìm hiểu nguyên tắc hoạt động và các đặc trưng cơ bản của bộ khuếch đại thuật toán. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
GIÁO TRÌNH THỰC TẬP ĐIỆN TỬ & KỸ THUẬT SỐ 2 - Bài 7 KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BỘ MÔN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ------o0o------ GIÁO TRÌNHTHỰC TẬP ĐIỆN TỬ & KỸ THUẬT SỐ 2 (PHẦN ĐIỆN TỬ) Danh sách những người biên soạn: ThS. Vũ Thành Vinh (Chủ biên) KS. Vũ Mạnh Thịnh KS. Nguyễn Văn Thắng KS. Vũ Sơn Hoàn THÁI NGUYÊN, THÁNG 1/2006 BÀI 7. BỘ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN ( OP.AMP)/1A. THIẾT BỊ SỬ DỤNG 1. Thiết bị cho thực tập điện tử tương tự ATS 11 -N. 2. Khối thí nghiệm AE - 107N cho bài thực tập về bộ khuếch đại thuật toán. 3. Dao động kí, dây nối và đồng hồ đo.B. CÁC BÀI THỰC TẬPI. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA KHUÊCH ĐẠI THUẬT TOÁN ( Hình A 7-1a)Nhiệm vụ Sinh viên tìm hiểu nguyên tắc hoạt động và các đặc trưng cơ bản của bộ khuếch đạithuật toán.Cơ sở lý thuyết Một bộ khuếch đại thuật toán được biểu diễn như sau: Theo tính toán lý thuyết dựa trên một bộ khuếch đại thuật toán lý tưởng thì khi mộtbộ khuếch đại thuật toán được nuôi bằng hai nguồn V+ và V- và hai lối ra có cùng mứcđiện áp thì thế lối ra . Như vậy nếu thì ta có: UR =0. Tuy nhiênvới một bộ khuếch đại thực thì ta có UR = ΔUR ≠ 0. Nguyên nhân là do công nghệ chếtạo (tản mạn các tham số của linh kiện trong mạch khuếch đại vi sai của mạch khuếch đạithuật toán đặc biệt là các Tranzitor). Sự tồn tại ΔUR ≠ 0 khi chưa có tín hiệu vào sẽ gây rasự lệch khỏi toạ độ (0,0) ở các bộ khuếch đại thế và dòng một chiều. Nếu ΔUR lớn sẽ làmcho bộ khuếch đại trở nên phi tuyến khi dùng để khuếch đại các tín hiệu xoay chiều. Ta có thể làm cho ΔUR = 0 bằng cách thêm vào lối vào (+) hoặc (-) một lượng thếΔUvào âm hoặc dương tuỳ theo độ lệch ΔUR là âm hoặc dương. Đại lượng ΔUvào này được gọi là thế OFFSET. Thế này được xác định như sau: UOFFSET (vào) = UOFFSBT (ra) / K0 Ở đây UOFFSET (vào) = ΔUvào, UOFFSBT (ra) = ΔUR Như vậy chúng ta phải đo ΔUR sau đóchia cho K0. 2 Đo đặc trưng biên độ và đặc trưng tần số của bộ khuếch đại thuật toán: * Đặc trưng biên độ: Là mối liên hệ giữa thế ra và độ lệch thế giữa hai lối vào củabộ khuếch đại thuật toán: Đặc trưng (1) là đặc trưng thực đã chỉnh OFFSET. Đặc trưng (2) và (3) là đặc trưng thực chưa được chỉnh OFFSET. Bộ khuếch đại thuật toán khuếch đại hiệu điện áp Ud = Up - UN (UOFFSET (vào)) với hệsố khuếch đại K0 > 0. Do đó điện áp ra Ura = K0. Ud = K0. (Up - UN). Đây chính làUOFFSBT (ra). * Đặc trưng tần số của bộ khuếch đại thuật toán: Khi thay đổi tần số tín hiệu thìhệ số khuếch đại sẽ bị thay đổi, đồng thời dạng tín hiệu cũng bị sai lệch do sự khuếch đạikhông đều ở các tần số khác nhau. Như vậy ta sẽ có đặc trưng của hệ số khuếch đại vàtần số tín hiệu. 3 Khi f >fmax thì hệ số khuếch đại giảm khi tăng tần số. Do đó dải tần số làm việccủa bộ khuếch đại thuật toán Δf = fmax - 0 trong đó gái trị f max tương ứng với giá trịcủa hệ số khuyếch đại K = 0,9k0. * Đo điện trở vào và ra của bộ khuếch đại thuật toán: Bộ khuếch đại thuật toáncó Rvào và Rra. Nếu Rvào không đủ lớn sẽ gây hiện tượng tiêu hao công suất nguồn tín hiệuvào. Nếu Rra không đủ nhỏ sẽ tiêu hao vô ích công suất tín hiệu ra. Trong sơ đồ thínghiệm ta mắc thêm điện trở R3 = 100kΩ để xác định Rvào một cách chính xác. Với bộ khuếch đại thuật toán lý tưởng thì trở kháng vào: Rvào = ∞ và trở kháng raRra=0.Các bước thực hiện1. Cấp nguồn ± 12V cho sơ đồ hình A7-1. chú ý cắm đúng phân cực của nguồn.2. Đo thế OFFSET của bộ khuếch đại thuật toán (Hình A7-1b). Nối các chốt I+ và I- với K và L, để nối cả hai lối vào đảo và không đặc của bộkhuếch đại thuật toán xuống đất. Bật điện và đo thế lối ra Uoffset(ra). Tính giá trị Uoffset(vào): Uoffset(ra)/K0 K0 là hệ số khuếch đại hở của bộ khuếch đại thuật toán K0(IC741) cỡ 2.105. 4 Hình A7-1b: Sơ đồ đo thế OFFSET của bộ khuếch đại thuật toán.3. Đo đặc trưng biên độ của bộ khuếch đại thuật toán (Hình A7-1c). - Giữ I- với K, nối I+ với H để cấp thế từ P1 vào lối vào không đảo. - Vặn biến trở P1 quanh giá trị 0V đo các giá trị điện thế vào và ra. Ghi kết quả vàobảng A7- 1. Bảng A 7 – 1 U vào (H) - - - 0 + + + U ra (C) - Lập đồ thị sự phụ thuộc thế ra trục Y và thế vào trục X. - Xác định giá trị điện thế ra cực đại và cực tiểu của IC. Tính số % giá trị này so với nguồn. - Căn cứ độ dốc đồ thị, xác định hệ số khuếch đại hở của bộ khuếch đại thuật toán Hình A7-1c: Sơ đồ đo đặc trưng biên độ của bộ khuếch đại thuật toán. 54. Đo đặc trưng tần số của bộ khuếch đại thuật toán (Hình A7-1d). - Sử dụng máy phát tín hiệu ngoài. Nối máy phát này tới lối vào IN/A của mạch A7-1. - Nối I + với F, G với L để đưa tín hiệu vào lối vào + của bộ khuếch đại thuật toán - Nối I- với O để tạo bộ lặp lại thế - Dùng dao động kí để đo tín hiệu vào tại IN/A và ra tại OUT/C. ghi kết quả đođược vào bảng A7-2. Bảng A 7-2 100 Hz 1 KHZ 10 KHZ 100 KHZ 300 KHZ 500 KHZ 600 KHZ Uvào Ura K=Ura/Uvào Lập đồ thị sự phụ thuộc hệ số K (trục Y) theo tần số tín hiệu (trục X). Xác địnhkhoảng tần số làm việc của sơ đồ khuếch đại thuật toán. Hình A7-1d: Sơ đồ đo đặc trưng tần số của bộ khuếch đại thuật toán.5. Đo diện trở vào Ri của bộ khuếch đại thu ...