GIÁO TRÌNH THỰC TẬP ĐIỆN TỬ & KỸ THUẬT SỐ 2 - Bài 9

Bài 9. BỘ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN (OP.AMP /3) A. THIẾT BỊ SỬ DỤNG 1. Thiết bị chính cho thực tập điện tử tương tự ATS - 11 N. 2. Khối thí nghiệm AE - 109N cho bài thực tập về ứng dụng bộ khuếch đại thuật toán. 3. Dao động kí và các dây nối hai đầu cắm, đồng hồ đo. B. CÁC BÀI THỰC HÀNH I. ĐƠN HÀI Nhiệm vụ Tìm hiểu nguyên tắc sử dụng bộ khuếch đại thuật toán để tạo bộ hình thành dạng tín hiệu kiểu đơn hài. Nguyên lý hoạt động Đơn hài là...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
GIÁO TRÌNH THỰC TẬP ĐIỆN TỬ & KỸ THUẬT SỐ 2 - Bài 9 Bài 9. BỘ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN (OP.AMP /3) A. THIẾT BỊ SỬ DỤNG 1. Thiết bị chính cho thực tập điện tử tương tự ATS - 11 N. 2. Khối thí nghiệm AE - 109N cho bài thực tập về ứng dụng bộ khuếch đại thuật toán. 3. Dao động kí và các dây nối hai đầu cắm, đồng hồ đo. B. CÁC BÀI THỰC HÀNH I. ĐƠN HÀI Nhiệm vụ Tìm hiểu nguyên tắc sử dụng bộ khuếch đại thuật toán để tạo bộ hình thành dạng tín hiệu kiểu đơn hài. Nguyên lý hoạt động Đơn hài là một mạch hình thành dạng tín hiệu, tín hiệu ở lối ra của đơn hài có biên độ và độ rộng chỉ phụ thuộc vào các yếu tố trong mạch mà không phụ thuộc vào tín hiệu lối vào. Thực chất đơn hài là một đa hài đợi có một trạng thái bền: Khi có tín hiệu lối vào đơn hài chuyển trạng thái từ bền sang không bền và sau một thời gian phụ thuộc vào yếu tố bên trong mạch sẽ trở về trạng thái cũ. Sơ đồ mạch thí nghiệm tương đương với sơ đồ sau: 21 Khi chưa có tín hiệu vào mạch ở trạng thái bền tuỳ thuộc Ung. Giả sử Ung >0 ta có Ura = Ura max. Khi U vào > Ungưỡng. Đơn hài chuyển trạng thái, Ura = - Ura min. Ngay lúc này thế ở lối vào thuận: U+ = - Ura tâm làm cho đơn hài tiếp tục ở trạng thái này. Tụ điện C sẽ nạp điện dần qua RC cho đến khi U+ ≥ 0, 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 đồ có sử dụng mạch tạo ngưỡng là R2,R3, thời gian kéo dài của xung có thể thay đổi được nhờ chốt cắm J1 và chiết áp P1. Các bước thực hiện 1. Cấp nguồn ±12V cho mảng sơ đồ A9- 1. Chú ý cắm đúng phân cực cho nguồn. 2. Sử dụng dao động kí để 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 ở chế độ phát xung vuông góc, tần số 1K và biên độ tín hiệu ra là cực tiểu. Và nối tới lối vào IN/A. 4. Vặn biến trở P1 cực tiểu để nối tắt P1. Đo thế tại điểm E: VE và điểm C: VC 5. Chỉnh 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 - 11 V. Xác định biên độ tín hiệu vào ứng với thời điểm IC1 chuyển trạng thái lối ra. Đo độ rộng tín hiệu ra tx. Ghi kết quả vào bảng A9- 1. 22 Hình A9-1 Sơ đồ đơn hài. Bảng A9- 1 V(e) đo VIN (a) tx V0 (C) P1 cực tiểu, C3 P1 max P1 Max, C2//C3 6. Biểu diễn giản đồ xung trong đó: - Vẽ dạng tín hiệu vào với giá trị ngưỡng VE. - Vẽ dạng tín hiệu ra ứng với tín hiệu vào. 7. Vặn biến trở P1 cực đại. vặn nút chỉnh biên độ máy phát về 0V sau đó tăng dần cho tới khi lối ra xuất hiện tín hiệu biên độ VC = -11V. xác định biên độ lối vào VIN tương ứng. Đo độ rộng xung lối ra tx. Ghi kết quả vào bảng A9- 1 8. Giữ nguyên P1 ở giá trị cực đại. Nối J1 để tăng tụ điện C = C2//C3. Vặn nút giảm biên độ máy phát về 0V 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. 23 Nguyên lý hoạt động Về nguyên tắc, máy phát xung dùng mạch khuyếch đại thuật toán hoàn toàn tuân theo các điều kiện của một máy phát dùng các linh kiện điện tử khác, đó là mạch khuyếch đại có phản hồi dương với Kβ≥ 1 (trong đó K là hệ số khuyếch đại, β là hệ số phản hồi dương). Mạch phản hồi dương nhằm kích động sự chuyển trạng thái, để hình thành độ rộng xung ta thường dùng mạch R-C để làm kéo dài các trạng thái. Mạch sơ đồ thí nghiệm tương đương với sơ đồ sau: Giả sử không có nhiễu, mạch hoàn toàn có thể ở trạng thái cân bằng với: Giả sử có can nhiễu lỗi vào (+): U+ > U- làm cho Ura = Ura max. Nhờ mạch phản hồi R3 mà U+ Sẽ tăng lên trong khi U- tăng dần để nạp cho tụ C. Do vậy mà U+ > U- và mạch giữ nguyên trạng thái này (Ura= Ura max) cho đến khi U- < U+. Lúc này mạch lật trạng thái, Ura = Ura min kẻo thế U+ xuống thấp. Vì U- > U+ nên mạch giữ nguyên trạng thái. Tụ C phóng điện dần dần cho tới khi U- Vi mạch khuyếch đại trong sơ đồ thí nghiệm là vi mạch khuyếch đại thuật toán LM- 74 1. ...