›
›

Giảo trình thực tập Kỷ thuật điện tử II - Bài 9: Bộ khuếch đại thuật toán

pdf 59 trang vanle 2340
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giảo trình thực tập Kỷ thuật điện tử II - Bài 9: Bộ khuếch đại thuật toán", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_thuc_tap_ky_thuat_dien_tu_ii_bai_9_bo_khuech_dai.pdf

Nội dung text: Giảo trình thực tập Kỷ thuật điện tử II - Bài 9: Bộ khuếch đại thuật toán

  1. Bùi 9: Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AMP./3) 53 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-1 IN. 2. Khối thí nghiệm AE-109N cho bài thực tập về ứng dụng bộ khuếch đại thuật toán. 3. Dao động ký và các dây nối hai đầu cắm, đồng hồ đo. B. CÁC BÀI THỰC HÀNH I. ĐƠN HÀI Nhiệm vụ: Tim hiểu nguvẽn 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 ờ lối ra cùa đơn hài có biên độ và độ rộng chỉ phụ thuộc vào các yêu 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: - c Giảo trình thực tập Kỳ thuật điện tư II Bộ môn Điện tư - Viên thông
  2. 54 Bài 9: Bộ khuếch đại thuật tULin (OP.AMP./3) c •Jv V Ut« 1 —* Rv ị > u +' I— pS ặ ’> w Ung ỉ i u v ‘ 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 điệnc 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
  3. 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 A9-1. Giáo trình thực tập Kỹ thuật điện tử II Bộ món Điện từ - Viên thông
  4. 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: -Vẽ 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 đótăng dần cho tới khi lối ra xuất hiện tín hiệu biên độ vc = - 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
  5. 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 ov 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
  6. 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 I J = u, 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
  7. Bài 9: Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AMP./3) 59 Ura = Ura 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 choc, tụ 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 tạic và thế ngưỡng tại E hoặc F. 3. Văn biên trớ P1 để nối tắt Pl. 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
  8. 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 + Pl, 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
  9. 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 Pl, 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 02 hoặc điểm E. 3. Vặn biến trở Pl, P2 ớ vị trí giữa. Quan sát tín hiệu tại E, 01. 02. 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 Pl, P2 như trong bảng A9-2 lặp lại bước 3 cho từng giá trị Pl, 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
  10. 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
  11. Bài 9: Bộ khuếch đại thuật toán (OP.AMP./3) 63 IV. Sơ 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 tục x tãng dần Giảo trình thực tập Kỳ thuật điện tứ II Bộ môn Điện tư - Viên thông
  12. 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
  13. 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 tục = 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
  14. 66 Bài 9: Bộ khuếch đại thuật toán (OP.ẢMP. 3) Bảng A9-3 V(C) tx T f P lMBẫ. C2 P lhlẳx. C2 P lMax, 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
  15. 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 PI ruo C5 M ax' C5+C6 Giáo trình thực tập Kỹ thuật điện từ II Bộ môn Điện tư - Viên thông
  16. 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 tục = 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
  17. 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
  18. 70 Bài 11: Sơ đồ ổn thế I. Sơ 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 Dl, 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 Jl. 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
  19. 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
  20. 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
  21. Bài IJ: Sơ dồ Ổn thế 73 II. BỘ ốN 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 Dl, 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
  22. 74 Bai 11: So dö on the Hinh Al 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 Al 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
  23. Bài 11: Sơ đồ ổn thế 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
  24. 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 T3 »V , OUT © Ị C1061 R4 y 2K2 T2 (T) D468 V / V MIN MAX J1 J2 P1 R1 ị >RĨ. R6 _ 3K 5 >10K T4 1K > 2K7> -f\i_a/ vr* ' D468 R5 T1 1K C2 C1815 > R 7 S8™ <330 51 D1 ' R3 ^ ? 3V6 • D2 100 \i7\ệfị 2W 3K3 4148 uF 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 c. ra 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
  25. 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 A11 -3 từ bộ chỉnh lưu A11 -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 J1 (tải R7) Nối J2 (tải R8) U r(+V/ATS-11N) U r(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
  26. 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 ápV 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 . Rỏiãns. 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 A11 — qua chót +v. Giáo trình thực ráp diện rư 2 Bộ món Điện rư - \ lẻn thôn °
  27. 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 đổithế 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 Jl. 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
  28. 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 rac. 3.4. Đặt nguồn +v (ATS 11-N) ờ 12V, nối Jl. đo biẽnđộ 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 sơđồ chinh lưu AI 1-6. Bảng A 11 -6 Ệ Không nối J Nối J1 (tải R7) Nối J2 (tải R8) U r(+V/ATS-11N) UR (AI 1-6) Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tứ - Viễn thõng
  29. 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. Sơ 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 địnhở 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
  30. 82 Bài l ỉ : Sơ đổ ổn thê Các bước thực hiện: 1. Cấp nguồn điều chỉnh 0 +15V và 0 -15V qua các chốt ±v cho mảng sơ đổ AI 1-5. 2. Mắc các đồng hồ đo để đo thế vào tại +V/IN hoặc -V/IN và đo thế ra tại OUT+ hoặc OUT-. IC REGULATOR A11 - 5 Hình AI 1-5. Sơ đồ ổn thế sử dụng IC chuvên dụna. 3. Khảo sát mạch ổn áp chuẩn 3.1. Đặt biến trờ P1 ờ giá trị cực đại. Vặn biến trớ P2 ớ giữa, vặn biến trờ nguồn để thay đổithế vào +v theo các giá trị shi trong bảng AI 1-11. Đo các điện thế lối ra tương ứng khi không mác tải và khi mắc tải Jl, J2. Trên cơ sờ kết quả đo vẽ đồ thị biểu diẻn sự phụ thuộc thê ra trục Y và thế vào trục X. Xác định khoảng thế làm việc tốt nhất cho sơ đồ AI 1-5. Xác định khả nãng tải cho sơ đổ. Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ mòn Điện tử - Viển tliônẹ
  31. Bài 11: Sơ đổ ổn thế 83 Bảng AI 1-11 +v 5V 6 V 7V 8V 9V 10V 11V 12V 13V 14V Thế lối ra (điểm Cl) Khi không có tải (J1 ngắt) Thế lối ra (điểm Cl) Khi có tải (J1 Nối) 3Ỗ2 Vặn biến trờ nguồn ATS/11-N để tăng thế -V theo các giá trị cho trong bảng AI 1-12. Đo các giá trị điện thế lối ra các trường hợp có tải và không có tải (nối J2). Bảng AI 1-12 -V -5V -7V -8V -9V -10V -12V -13V -14V Thế lối ra (điểm C2) Khi không có tải (J2 ngắt) Thế lối ra (điểm C2) Khi có tải (J2 Nối) Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tử - Viễn thông
  32. 84 Bài II: Sơ dô ổn ihé 3.3 Dùng dao động ký để quan sát tín hiệu lôi ra tại C.Đ 3.4 Đặt nguồn +v (ATS-1 IN) ớ 12V, nối J1 đo biên độ mấp mô của tín hiệu ra UR (+V) ghi kết quá vào bảng AI 1-13. 4. Khảo sát mạch ổn áp với bộ chinh lưu 4.1 Cấp thế xoay chiều AC 9V từ thiết bị chính ATS-11N cho các chốt tương ứng (~9V, ~0V, ~9V) cúa sơ đồ AI 1-5 để sử dụng chỉnh lưu cầu thay cho thế lấy thế từ thiết bị chính. 4.2 Đo biên độ mấp mô tín hiệu ra khi không có tải và khi có tải ghi kết quả vào bảng AI 1-13. So sánh kết quả độ mấp mỏ khi dùng nguồn +v ổn định của ATS-1 IN và nguồn từ sơ đồcầu sử dụng. Bảng A 11-13 Không nối J Nối J1 (tải Rl) Nối J2 (Tải R2) + uk (+V/ATS-11N) +V(A11-5) -U R (+V/ATS-11N) -V(A11-5) 4.3 So sánh và nhận xét về độ mấp mô và khả nãng tải của sơ đồ đã thực nghiệm ờ trên. Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tử - Viển tlióng
  33. Bài 12: Sơ đó cliuyển mạch tương tự (Analog Switch) 85 BÀI 12. Sơ ĐỔ CHUYỂN MẠCH TƯƠNG T ự (ANALOG SWITCH) A. THIẾT BỊ SỨ DỤNG 1. Thiết bị chính cho thực tập điện tử tương tự. 2. Khối thí nghiệm AE-112N cho các bài thực tập về chuyển mạch tương tự. 3. Dao động ký hai tia. 4. Dây nối hai chốt cắm, đồng hồ đo Volt và Ampe. B. CÁC BÀI THỰC TẬP I. BỘ CHUYỂN MẠCH TƯƠNG TựRIÊNG RẼ Nhiệm vụ: Tìm hiểu bộ chuyến mạch tương tự với sử dụng điều khiển bằng số (Digital). Nguyên lv hoạt động: Dựa trên nguyên lý hoạt động của IC CD4066. Sơ đồ chân của IC CD4066 như sau: Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tử - Viễn thông
  34. 86 Bài 12: Sơ đồ chuyển mạch tươnẹ tự (Analog Switch) Sơ ĐỔ CHỨC NĂNG CD4066 là một chuyển mạch hai huớng gồm bốn chuyến mạch đơn. Với mỗi một chuvển mạch đơn yêu cầuờ đầu vào một tín hiệu đơn. Các tín hiệu vào CON là tín hiệu điều khiển (CONTROL). Trong sơ đồ thí nghiệm: khi đầu vào C1 (tín hiệu điều khiển) ở mức +5V thì tín hiệu đầu ra bằng tín hiệu đầu vào (có sự chuyển mạch). Các bước thực hiện: Thí nghiệm tiến hành trên sơ đồ hình A 12-1. Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tử - Viển ỉhóng
  35. Bài 12: Sơ đồ chuyển mạch tương tự (Analog Switch) 87 SINGLE ANALOG sw A 1 2-1 R 1 C 1 ^ “ — 6 OUT1 __ 8 R 3 -\AA- 12 R4 C 2 IN 2 1 0 v “ ,ằ H " 11 . 5V 0 ) 0® ỊT IC 1 CD 4 0 6 6 -5V » 5V R 5 C 3 5V 0 V ■ OUT 3 IN 3 1 R 11 I R! ___ 2 111—v\ - V v V R 7 C 4 ^v\ Av———•— IN 4 3 _ u 4 A 'W ■ IH Hinh All-1. Bộ chuyên mạch tương tự riêng rẽ. 1. Cấp nguồn ±5V cho mảng sơ đồ A 12-1. 2. Máy phát xung FUNCTION GENERATOR đặt ớ chế độ phát xung vuông góc hoặc Sin với tần số 1K và biên độ cực đại. Nối máy phát với lối vào của IC1 (hình A12-la). 3. Dùng dao động ký để quan sát tín hiệu tại lối ra OUT1. 4. Nối chốt điều khiển C1 với 5V. Quan sát tín hiệu và đo biên độ tín hiệu lối ra. Ghi kết quả vào bảng A12-1. Thay đổi biên độ tín hiệu vào, đo biên độ ra tương ứng. 5. Ngắt chốt điều khiển C1 ra khỏi +5V (khi đó C1 nối sẩn với nguồn -5V qua trờ). Quan sát và vẽ tín hiệu, đo biên độ lối ra. Ghi kết quả vào bảng A 12-1. Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tử - Viễn thông
  36. 88 Bài 12: Sơ đổ chuyển mạch tương tự {Analog Switch) Hình AJ2-lư. Bộ chuyến mạch tương tự riêng rẽ. Bảng A 12-1 Uin lOOmV IV 2V 3V 4V C1 =+5 UR. C1 =-5 URa 6. Đổi chiều kẽnh truyền: nối tín hiệu từ FUNCTION GENERATOR tới chân OƯT1. Dùng dao động ký đế quan sát tín hiệu tại chân IN. Nối C1 tới +5V, quan sát tín hiệu và nhận xét kết quả. II. BỘ KHUẾCH ĐẠI CÓ HỆ số KHUÊCH ĐẠI THAY Đổi Nhiệm vụ: Tìm hiểu bộ khuếch đại thuật toán có hệ số khuếch đại thay đối khi tín hiệu đầu vào qua các chuyển mạch khác nhau. Nguvên lý hoạt động: CD4017 hoạt động với sườn dương cùa xung nhịp vào Clock và xung vào cho phép ớ mức logic tích cực 0. Trong sơ đổ thí nghiệm: tiếp xúc với CTRL với chốt nguón 5V, qua khoá là tranzitor Tl. Như vậy, ta có ờ cực c của tranzitor có một Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tứ - V 'lẻn thông
  37. Bài 12: Sơ đồ clìuyển mạch tương tự (Analog Switch) 89 xung nhịp. Khi sườn xung nhịp dương (mức 0 —> 1) thì các đầu ra CT1-CT4 lần lượt nhận các giá trị tích cực 1. Các giá trị này cũng lần lượt được đưa vào các chuyển mạch cùa CD4066. Khi đó, có chuyển mạch và tín hiệu vào IN được đưa vào đầu đảo của bộ khuếch đại thuật toán LM741. Hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại thuật toán do đó cũng thay đổi khi các đầu vào của chuyển mạch khác nhau. Hệ số khuếch đại K-R8/RĨ trong đó Ri là các điện trớ đầu vào của chuyển mạch (R 4 -R 7 ). Các bước thực hiện: 1. Cấp nguồn điều chỉnh được 0 -» -15V tới lối vào IN của sơ đồ A 12-2 biên đô đế 300mV. CT1 C 3 I |10p R4 11 10K ŨD-R8 10K R5 . 1 9 R11Ĩ « r A/Vv- 10KS 2K2S OUT I C 3 \ 6 LM74ÌN 04 Q3 -© CTRL,; ) [ CLR 02 CT2 IC2 CD4066 IC1 R1 CD4017 8K2 CPO 13 01 R6 } oo A/Vv CP1 2K )T1 IC2a - ở y 13 |b C828 R7 4 R2 * 820 ; 1K IC2b ■5V - 0 Hình A12-2. Bộ khuếch đại với hệ số khuếch đại điều khiển bằng số. Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tứ - Viển thông
  38. 90 Bài 12: Sơ đổ chuyển mạch tương tự (Analog Svi itcli) 2. Dùng dây nối một đầu nối vào CTRL (hình AI2-2). Đầu còn lại chấm vào chốt +5V. Mỗi lần tiếp xúc thực hiện +1 vào bộ đếm. ghi điện thế lối ra IC1, biên độ xung ra IC3 vào bảng A I2-2. Bảng A I2-2 Số lần UrH K (đo) IC1/3 IC2/2 IC1/4 IC1/7 Kũnh tiếp xúc IC3/6 = u ryu Vi>, =R8/R4 =R8/R5 =R8/R6 =R8/R7 3. Máy phát xung cua thiết bị chính ATS-11N ờ chế độ phát xung vuông góc, tần sô' 1K, biên độ 5V và nối tới lối vào CTRL cúa sơ đổ Ă 12-2. 4. Lối vào IN vẫn nối với nguồn âm tần cùa ATS11-N đang đặt ớ 300mV. Quan sát và vẽ lại dạng tín hiệu ra ớ các chân 3. 2, 4. 7 của bộ đếm IC1. 5. Vẽ lại dạng và đo biên độ tín hiệu ra tại lối ra OUT theo nhịp xung điều khiển. Giải thích nguyên tắc điều khiến hệ sô khuếch đại cùa sơ đồ A12-2. Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tứ - Viển thông
  39. Bài 12: Sơ đồ chuyển mạch tương tự (Analog Switch) 91 III. BỘ CHUYỂN MẠCH TUƠNG T ự 8 -ỳ 1 VỚI ĐlỀư KHIEN số THEO MẢ NHỊ PHÂN Nhiệm vụ: Tìm hiểu bộ chuyển mạch tương tự được điều khiển theo giá trị số. Nguyên lý hoạt động: Bộ chuyển mạch tương tự 8 -> 1 sử dụng IC CD4051. Sơ đồ chân của CD4051 như sau: CD4051 IN OUT IN'OUT IN'OUT Theo sơ đồ thí nghiệm thì tín hiệu vào sẽ được đưa qua một trong các kênh Y (YO - Y7) theo sự điều khiển của tín hiệu vào gồm ba tín hiệu là AO, Al, A2 và tín hiệu cho phép E (Enable) khi E ớ mức logic tích cực (mức 0). Các bước thực hiện: 1. Cấp nguồn ±5V cho mảng sơ đồ A 12-3. Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tử - V/ẻ/n thông
  40. 92 Bài 12: Sơ dỏ chuyến mach tương tư (Analog Switch) 2. Nối đầu chung Z/IC1 với lôi ra máy phát tín hiệu cúa ATS11-N (phát xung vuông góc hoặc sin. tần số 1K biên độ IV). 3. Nối các lối vào điều khiển E (cho phép). AO, A 1. A2. với đất hoặc với 5V lần lượt theo các giá trị cho trong bảng A 12-3. ANALOG SWITCH Al?_3 Hình A I2-3. Bộ chuyến mạch tương tự 8:1. 4ễ Sử dụng dao động ký đế quan sát tín hiệu tại các lỏi ra Y 0-Y 7 theo trạng thái lối vào điều khiến E. AO. Al. A2. A3. Tìm kênh ra có tín hiệu không méo và đánh dấu X vào cột tươno ứna tron° bảng A 12-3. Giáo trình thực tập điện tứ 2 Bộ môn Điện tử - Viển thõng
  41. Bài 12: Sơ đồ chuyển mạch tương tự ịAnalog Switch) 93 Bảng A I2-3 E A2 AI AO z Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 YO 1 X XX 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 Đo biên độ tín hiệu ra và so sánh với tín hiệu vào. 5. Nếu cho các tín hiệu vào các lối vào YO - Y7, còn lối ra lấy ờ z, sơ đồ có làm việc hay không và làm việc như thế nào? Giáo trình thực rập điện tử 2 Bộ môn Điện tử - Viễn thông
  42. BÙÍ14: Bộ biến đổi tương tự -số(A D C ) 95 BÀI 14. BỘ BIỂN ĐỔI TƯƠNG Tự - s ố (ADC) A. THIẾT BỊ SỬ DỤNG 1. Thiết bị chính cho thực tập điện tử tương tự. 2. Khối thí nghiệm AE-114N cho các bài thực tập về chuyển mạch tương tự 3. Dao động kv hai tia. 4. Dây nối hai chốt cắm, đồng hồ đo Volt và Ampe. B. CÁC BÀI THÍ NGHIỆM Nhiệm vụ: Tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của bộ biến đổi các giá trị tương tự thành giá trị sô ADC (Analog to Digital Converter). Nguyên lý hoạt động: Hình A I4-1 là bộ biến đổi ADC có nguvên tắc hoạt động như hình sau: Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tử-Viễn thông
  43. 96 Bàil4: Bộ biến đôi tương tự - sỏ {ADC) Xung START được đưa đồng thời vào bộ tạo xung răng cưa (Tl, T2, T3) và cổng 2A. * Xét trong thời khoáng nửa chu kỳ âm cùa xung này: - Tại lối ra RAMP OUT. xung có dạng hình rãng cưa được đưa vào lối vào nghịch (V-) cúa bộ so sánh (COMPARATOR) để so sánh với mức điện áp ANALOG tại lối vào thuận (V+). - Xung ra tại c, có thể thay đổi độ rộng nhờ việc điều chỉnh biến trở P2. - Cổng 2A chỉ cho tín hiệu ra tạic thông trong khoảngxuno START âm. Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tử - Viển thõng
  44. Bàil4: Bộ biến đổi tương tự- số(ADC) 97 - Trong thời khoảng xung tại T ở mức cao, nó cho phép chuỗi xung G thông qua cổng 2B để đưa vào lối vào CK của bộ đếm - hiển thị. * Trong khoảng nửa chu kỳ dương của xung START: - Cổng 2A không cho phép tín hiệu tạic thông trong khoảng xung START dương. Vì vậy sau ba lần đảo tại 2D, 2A, 2C mức dương (cao) của xung này chuyển thành mức thấp. Mức thấp này lại cũng không làm thông chuỗi xung G tại cổng 2B. Kết quả chuỗi xung tạis có dạng như hình vẽ trên. - Hình A14-2 là sơ đồ mạch đếm 10 badigit mã BCD dùng IC 4510. Mỗi IC 4510 là một bộ đếm 10 mã BCD không đổng bộ. Các IC 4511 là bộ giải mã từ mã BCD ra mã 7 đoạn. Khi có chuỗi xung được đưa vào lối vào CK thì bộ đếm bắt đầu đếm và giải mã thành mã BCD, tổ hợp mã BCD nàv được đặt ngay vào lối vào tương ứng của bộ giải mã từ BCD sang LED 7 đoạn. Các bước thưc hiên: Hình A I4-1. Bộ biến đổi tương tự - số (ADC). Giáo trình tlìực rập điện tử 2 Bộ môn Điện tử - Viễn thônẹ
  45. 98 Bàil4: Bộ biến đổi tương tự= só (AD C) 1. Cấp nguồn +5V, ±12V cho mảng sơ đồ A I4-1. 2. Nối mạch của sơ đồ A I4-1 với các mạch của ATS-1 IN như sau: Nối lối vào START với lối ra của máy phát FUNCTION GENERATOR. Máv phát đặt ở chế độ phát xung vuông góc, đặt ớ tần số 50Hz, biên độ cực đại. Đặt nguồn điều chỉnh 0 +15V ờ chế độ 5V và nối lối vào ANALOG của AI4-1. 3. Dùng kênh 1 của dao động ký đế quan sát tín hiệu lôi vào tại nút START và tín hiệu tại các điểm cùa sơ đổ A 14 -1. 4. Khảo sát bộ hình thành xung tam giác: Sử dụng kênh 2 của dao động ký đê quan sat tín hiệu tại R (trên tụ Cl) và tín hiệu ra RAMP OUT (T3) cúa bộ hình thành xung tam giác. Đo biên độ và vẽ lại dạng tín hiệu lôi ra theo tín hiệu khới phát START. Điều chinh P1 để xung ra không có đoạn bão hòa biên độ ra cực đại cỡ 5- 6V. 5. Khảo sát bộ so sánh IC1 Vặn biến trớ P2 cúa sơ đồ AI4-1 cho thế vào tại chốt I (R8) là +4V. Sử dụng kênh 2 cùa dao động ký để quan sát tín hiệu tại lối vào đảo và không đảo cùa IC1. Quan sát tín hiệu ra tại c , xác định thời điểm lối ra chuyển trạng thái theo sự so sánh tín hiệu ờ các lôi vào IC1. Vẽ dạng tín hiệu ra theo tín hiệu khới phát START. 6. Khảo sát bộ hình thành xung đếm (hình A14-2). Giáo trình rlìực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tử-Viển thông
  46. BÙÍ14: Bộ biến đổi tương tự - sô (ADC) 99 +5V Hình AỈ4-2. Sơ đổ nguyên lý bộ đếm ba số hạng. Sử dụng kênh 2 của dao động ký để quan sát dạng tín hiệu T và s. Vẽ dạng tín hiệu ra theo tín hiệu khởi phát START. 7. Khảo sát bộ đếm đôi IC3 Sứ dụng kênh 2 của dao động ký quan sát dạng tín hiệu tại CON1 - CON2 - CON3. Vẽ dạng tín hiệu ra theo dạng tín hiệu đếm s. 8. Đặt P2 = ov, chỉnh P1 để số đếm đếm được chỉ là 0. Đặt P2=5V, chỉnh P1 để sô đếm chỉ được là 500. Lặp lại phép điều chỉnh vài lần. Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tử - Viễn thông
  47. 100 Bàil4: Bộ biến đổi tương nf - -VÓ (AD C) 9. Thực hiện các bước như trong bảng A14-1. Dùng đồng hổ đo thế đê’ đo các giá trị thế tương ứng tại điểm I (R8) và ghi sô' đếm trẽn LED vào bảng A I4-1. Bảng A I4-1 u vàl, (điểm I) 500mV IV 2V 3V 4V 5V Số đếm N 10. Vẽ đổ thị biểu diễn số đếm lối ra (trục Y) theo thế vào (trục X). Nhận xét kết quả? 11. Giải thích nguyên tắc hoạt động của sơ đồ nguyên lý hình A14-1. Phát biểu tóm tắc về nguyên tắc bộ biến đổi tương tự - số? Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tử-Viển thóng
  48. Bài 19: Sơ đồ biên đổi tấn sô - điện thê và điện thê tần sô 101 BÀI 19. Sơ ĐỒ BIẾN ĐỔI TẦN s ố - ĐIỆN THÊ VÀ ĐIỆN THÊ TẦN s ố (F TO V AND V TO F CONVERTER) A. THIẾT BỊ SỬ DỤNG 1. Thiết bị chính cho thực tập điện tử tương tự ATS-1 IN. 2. Khối thí nghiệm AE-119N về bộ biến đổi V - F và F - V. 3. Dao động ký hai tia, đồng hồ đo. 4. Dây cắm hai đầu. B. CÁC BÀI THÍ NGHIỆM I. BỘ BIẾN ĐỔI TẦN SỐ - ĐIỆN THẾ (FVC) Nhiệm vụ: Tìm hiểu nguvên tắc hoạt động cùa bộ biến đổi tần sô thành điện thế. Nguyên lv hoạt động: Đê xác định giá trị tần số tức thời có thể sử dụng mạch RC như hình dưới đây: Giáo trìnli thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tử - Viên thông
  49. 102 Bài 19: Sơ đổ biến đổi tẩn sô - diện thẻ và diện thế tủn sô Hình thành v„ ► xung Um N 1/1— Lối vào R _ I a) Sơ đồ nguyên lý b) Giản đồ xung Hình AI9-1. Sơ đồ biến đổi điện thế thành tần số dùng mạch RC. Tín hiệu vào được hình thành chuẩn về biên độ và dans u để đảm bào điện tích q tương ứng với mỗi xung là không đổi khi nạp cho tụ điệnc. q = C(Um-Uo) (19.1) trong đó: u„ làđiện thế ra. Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tử - Vién thõng
  50. Bài 19: Sơ đồ biến đổi tần số- điện thê và điện thê tần sô 103 Khi có f xung tới trong thời gian là ls thì tổng điện tích trên tụ sẽ bằng: Q = fC(Um - Uo) (19.2) Bới vì dòng I bằng tổng điện tích dịch chuyển qua đơn vị tiết diện trong ls. I = Q/t = U„/R (19.3) ta có: u „ = u „ _ t l _ (19.4) l + f.T với T = R C . Đế đảm bảo độ tuyến tính giữa tần số và điện thế U(), cần đảm bảo điều kiện u„ « Um, khi đó (19.1) có dạng : q ~ CUm (19.5) ta có: U0~fUm.C.R (19.6) Từ biểu thức 19.6 ta thấy tín hiệu lối ra Um tỉ lệ với tần số tín hiệu vào. Giá trị tụ c và trở R xác định độ nhạy của sơ đồ, sai sô đo và thời gian xác lập trạng thái cân bằng của hệ thống. Xung thế trên tụ được cho trên hình 19.lb. Sự tăng, giảm điện thế ra xuất hiện do quá trình phóng điện liên tục của tục qua R theo hàm mũ. Khi tần số tín hiệu vào thấp tức là khoảng cách giữa hai tín hiệu là lớn và điện thế ra có sự mấp mô lớn để giảm sự mấp mô cần tăng giá trị của tục. Song thời gian xác lập giá trị đo chậm lại hay nói Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tử - Viễn thông
  51. 104 Bài 19: Sơ đồ biến đổi tần số- điện thế và diện thê tần sỏ khác đi thì thời gian quá độ cùa mạch là lớn, sai sỏ đo ớ vùng nàv là 8- 10 %. Hình A I9-1. Sơ đồ biến đổi tần số thành điện thế trẽn vi mạch LM2907. Khi tần sô tín hiệu vào là lớn. độ mấp mò là nho nên có thế chọn giá trị của tụ là nhò hơn, sai số trong trường hợp này khoáng 2-5-4%. Trong bài thực tập hình AI9-2 là các bộ biến đối tần sò thành điện áp. Ở đây, bộ hình thành xung tín hiệu chính là IC 555. Ngoài ra, người ta còn dùng một IC chuyên dụns trono viêc biến đổi tần số thành điện thế và trong bài thực tập hình A I9-1 ta cũng khảo sát một IC chuyên dụng đó là IC LM2907 về nguyên tãc thi nó vẫn sử dụng mạch RC đã nêu ờ trên. Giáo trình thực tập điện từ 2 Bộ món Điện tử - \ 'lẻn thóníỊ
  52. Bài 19: Sơ đồ biến đổi tần số - điện thê và điện thế tần sô 105 Với vi mạch LM2907 ta có: u„ = Vcc.f.C8.R7.K trong đó: K là hệ số khuếch đại K = 1. Tụ C9 được chọn ở giới hạn độ mấp mô điện thế ra cho phép và phản ứng thời gian cần thiết. Các bước thực hiện: 1. Cấp nguồn +12V cho máng sơ đổ A 19-1. ♦ 12V Hình A I9-2. Sơ đồ biến đổi tần số thành điện thế. 2. Nối mạch cùa sơ đồ A I9-1 với mạch ATS-1 IN như sau: - Nối máv phát FUNCTION GENERATOR tới lối vào F-IN. Máy phát đặt ở chế độ phát xung vuông góc, tần số 1K biên độ cực đại. - Kênh 1 dao động ký nối tới lối vào F-IN. Kênh 2 dùng để quan sát tín hiệu tại lối ra P-OƯT, và Ul, U2, U3. - Dùng dày nối hai đầu nối đầu ra P-OUT của AI9-1 tới lần lượt các lối vào A.B hoặc c. Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tử - Viễn thông
  53. 106 Bài 19: Sơ đồ biến đổi tần số- diện thế và diện thê tấn sô 3. Thay đổi tần sô tín hiệu vào theo bảng AI9-1, xác định dạng tín hiệu và độ lớn thế lôi ra cho trường hợp không nối và có nối J 1. J2. Bảng A19-1 P-OUT Tần số 100Hz 1kHz 10kHz 100kHz 500kHz 1 MHz ->A.B,C Dạng tín A hiệu ra Độ lớn A VOUT Dạng tín B hiệu ra Độ lớn B VOUT Dạng tín c hiệu ra Độ lớn c VOƯT 4. Căn cứ dạng tín hiệu ra, so sánh độ chính xác cùa sơ đổ cho tần sô' cao và thấp. 5. Lập đồ thị biểu diễn mối quan hệ thế ra (trục Y) và tần số tín hiệu vào trục X. 6. Nối P-OƯT với chân P-IN (IC2) của sơ đồ AI9-1 để khảo sát mạch biến đổi có chất lượng cao hơn. Thay đổi tần sỏ tín hiệu lối vào theo bảng A I9-2, xác định dạng tín hiệu và độ lớn thế lối ra cho trường hợp không nối và có nối J 1, J2. Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện từ - Viên thóng
  54. Bài 19: Sơ đồ biến đổi tần số - điện thế và diện thế tần số 107 Bảng A I9-2 Tần sô' Nối JI, J2 100Hz lKHz 10KHz 100KHz 500KHz 1MHz Dạng tín J 1 không nối, hiệu ra J2 không nối Độ lớn J1 không nối, Vout J2 không nối Dạng tín J1 nối, hiệu ra J2 không nối Độ lớn J1 nối, Vout J2 không nối Dạng tín J1 nối, hiệu ra J2 nối Độ lớn J1 nối, Vout J2 nối 7. So sánh kết quả trong hai bảng AI9-1 và A19-2. Nhận xét và giải thích kết quả. II. BỘ BIẾN ĐỔI SỐ THẾ - TAN số (VFC) Nhiệm vụ: Tìm hiểu nguyên tấc hoạt động của bộ biến đổi điện thế thành tần số tín hiệu. Nguyên lý hoạt động: Sơ đồ biến đổi điện thế thành tần sô có thể được thực hiện trên bộ khuếch đại thuật toán LM741 và Timer LM555 (hình A19-2). Điện thế ban đầu được nạp cho tụ C3 trên mạch tích phân với IC1. Tụ C3 Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tử - Viên thông
  55. 108 Bài 19: Sơ đổ biên đổi tần sô - điện thê và diện thê tán so mắc song song với khoá điện tử Tl, cho phép tụ C3 phóng điện khi có tín hiệu điều khiển từ lối ra IC2. Kết quả là điện thế vào tạo ra sự phóng nạp liên tục trẽn mạch tích phân và được hình thành để nhận chuỗi xung ra có tần sỏ tí lệ với điện thế vào. Sơ đổ hình AI9-4 sử dụng vi mạch LF351 và LM331 để cho khoảng đo rộng hơn và độ chính xác cao hơn. Các bước thực hiện: / / Ề/ Bộ biến đổi VFC sử dụng IC555 1. Cấp nguồn -5'V, ± 12V cho mảng sơ đồ A 19-2 Hình A I9-3. Bộ biến đổi điện thế - tần số. Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tử - Viên thónẹ
  56. Bài 19: Sơ đồ biến đổi tàn sô - điện thê và điện thê tần sỏ 109 2. Nôi lối vào IN với nguồn -5V của ATS -1 IN. 3. Nối kênh 1 của dao động ký với lối vào IN. Kênh 2 dùng để quan sát tín hiệu tại lối ra OUT. 4. Vặn biến trớ P1 để thay đổi điện thế vào, đo giá trị điện thế vào và tần sô' ra tương ứng. Có thể sử dụng máy đo tần sô' để đo tần sô' lối ra. 5. Lập đổ thị biểu diễn mối quan giữa tần sô' tín hiệu ra (trục Y) và điện thế vào (trục X). 6. Giải thích nguyên tắc của sơ đồ. II.2 Bộ biến đổi VFC sử dụngLM331 1. Cấp nguồn -5V, ±12V cho mảng sơ đồ A19-3: Hình AỈ9-4. Bộ biến đổi điện thế thành tần sô dùng LM331. 2. Nối lối vào IN với nguồn -5V của ATS -1 IN . Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện tử - Viên thông
  57. 110 Bài 19: Sơ đồ biến đổi tần số - điện thế và diện thê tần sỏ 3. Kênh 1 của dao động ký nối với lối vào IN, kênh 2 nối với lối ra OUT. 4. Vặn biến trở P1 để thay đổi điện thế vào, đo giá trị thế vào, và tần số ra tương ứng. 5. Lập đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa tần số tín hiệu ra (trục Y), và điện thế vào (trục X). 6. Giải thích nguyên tắc hoạt động của sơ đồ. Giáo trình thực tập điện tử 2 Bộ môn Điện từ - Yién thõng
  58. GIÁO TRÌNH THựC• TẬP • ĐIỆN • TỬ VÀ KỸ THUẬT SỐ 2 (PHÀN ĐIỆN TỬ) ThS. Vũ Thành Vinh (Chủ biên) KSề Vũ Mạnh Thịnh KS. Nguyễn Văn Thắng KS. Vũ Sơn Hoàn Chịu trách nhiệm .xuất bản : TS. Phạm Văn Diễn Biên tập : Huy Tiến, Ngọc Bộ Trình bày bìa : X u â n D ũ n g NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT 70 - Trần Hưiig Đạo, Hà Nội
  59. In 200 bản khổ 15,5 X 22,5 cm tại Công ty TNHH in Thanh Bình. Số ĐKKHXB: 1051-2009/CXB/ 8.2-132/KHKT ngày 13/ 11/2009. Quyết định xuất bản sô' 417/QĐXB-NXBKHKT ngày 30/ 12/2009. In xong và nộp lưu chiểu tháng 01/2010.