TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
Bộ môn Cấu kiện điện tử
…….o0o…….
BÀI 4: ĐO ĐẶC TUYẾN BIÊN ĐỘ CỦA IC
KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN
Giảng Viên Hướng Dẫn:
Ths. Đào Quang Huân, huan.daoquang@hust.edu.vn
Ths.Hoàng Quang Huy, huy.hoangquang@hust.edu.vn
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Hiệp
MSSV: 20192838
Mã lớp thí nghiệm: 706404
Mã lớp lý thuyết bài tập: 124779
Hà Nội, 11/2021
Mục lục
BÀI 4. KHẢO SÁT ĐẶC TUYẾN TRUYỀN ĐẠT (BIÊN ĐỘ) CỦA IC KHUẾCH ĐẠI
THUẬT TOÁN ....................................................................................................................3
4.1.Cơ sở lý thuyết ............................................................................................................3
4.2.Các thiết bị cần dùng cho bài thí nghiệm ...................................................................6
4.3.Các bước tiến hành thí nghiệm. ..................................................................................6
4.4 Báo cáo kết quả ...........................................................................................................7
Đồ thị 1: ........................................................................................................................8
Đồ thị 2: ........................................................................................................................9
Đồ thị 3: ......................................................................................................................10
Đồ thị 4: ......................................................................................................................11
Datasheet LM741 ...............................................................................................................14
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................................15
BÀI 4. KHẢO SÁT ĐẶC TUYẾN TRUYỀN ĐẠT (BIÊN ĐỘ) CỦA IC
KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN
4.1. Cơ sở lý thuyết
Vi mạch khuếch đại thuật toán (IC khuếch đại thuật toán) là một vi mạch tương tự. Vừa
thực hiện được chức năng khuếch đại tín hiệu, vừa có thể thực hiện được một số phép toán
như: cộng, trừ, tích phân, vi phân , tạo hàm logarit,….Có hệ số khuếch đại vòng hở lớn và
thường được cấp nguồn điện áp một chiều đối xứng. (Trong một số trường hợp có thể cấp
nguồn đơn)
Rra
U-
-
K
Ur
UVS= (U+ - U-)
+
U+
Trong đó:
+
RV
KUvs
Ur
Hình 4-1: Ký hiệu và mô hình mạch của IC khuếch đại thuật toán
U+ : Điện áp đưa vào đầu vào không đảo (đầu vào thuận)
U- : Điện áp đưa vào đầu vào đảo (đầu vào -)
Ura : Điện áp ra
UVS: Hiệu điện áp giữa hai đầu vào - gọi là điện áp vào Vi sai (giữa đầu vào không đảo và
đảo).
UVS = (U+ - U-)
Rv : Trở kháng vào.
Rra: Trở kháng ra.
K: Hệ số khuếch đại vòng hở. Ở tần số thấp K không đổi và thường ký hiệu là K0. Khi
tần số tăng K sẽ giảm khá nhanh.
Vi mạch khuếch đại thuật toán sẽ khuếch đại điện áp UVS với hệ số khuếch đại K. Do vậy
điện áp ra Ura được tính bởi:
Ura = K (U+ - U-)
Vi mạch khuếch đại thuật toán gọi là lý tưởng khi đáp ứng các điều kiện sau:
+ Trở kháng vào là vô cùng lớn Rv = ∞
+ Trở kháng ra là vô cùng nhỏ Rra= 0
+ Hệ số khuếch đại vòng hở tần số thấp K0 là vô cùng lớn K0 = ∞
+ Ura = 0 khi U+ = U-
Vi mạch khuếch đại thuật toán có hai loại đặc tuyến:
+ Đặc tuyến truyền đạt ( đặc tuyến biên độ)
+ Đặc tuyến tần số.
Đặc tuyến truyền đạt ( đặc tuyến biên độ):
Hình 4-2: Đặc tuyến biên độ của khuếch đại thuật toán
Đặc tuyến biên độ có 2 đường cong: Đường 1 ứng với đầu vào không đảo, đường 2
ứng với đầu vào đảo. Đặc tuyến biến đổi tuyến tính ứng với hệ số khuếch đại K không đổi
giới hạn bởi giá trị của điện áp vào ngưỡng cả phía dương và phía âm, được ký hiệu là
+
Uvng+ và Uvng-. Vùng này gọi là vùng tuyến tính (thông thường U vn
= Uvng- và gọi chung là
g
Uvng). Ngoài vùng này Ura không thay đổi và đạt giá trị bão hoà Ub.h. Vùng này gọi là vùng
bão hoà. Để khuếch đại tín hiệu chỉ sử dụng được vùng tuyến tính. Còn vùng bão hoà
người ta sử dụng trong chế độ chuyển mạch.
Giá trị điện áp ra bão hòa Ubh thường gần như nhau ở mức bão hòa dương và bão
hòa âm nếu cấp nguồn đối xứng. Thông thường đối với các IC KĐTT thì giá trị Ubh sẽ
bằng:
|Ubh| = ± EC –(1÷2)V
 Sơ đồ chân và một số hình ảnh của IC khuếch đại thuật toán (IC 741).
Hình 4-3: Ký hiệu và hình dạng của IC khuếch đại thuật toán
4.2. Các thiết bị cần dùng cho bài thí nghiệm
- Oxilo 2 kênh.
- Pannel thí nghiệm.
- IC 741 cùng với điện trở 10KΩ, 100KΩ
OSCILLOSCOP
E
CH1
Y
CH2
X
R2
100K
+12V
U
v
R
1
10K
7
2
6
-
3
Máy phát
tín hiệu
+
4
LM74
1
-12V
R3
10K
Ura
Hình 4-4: Mạch đo đặc tuyến truyền đạt của KĐTT
4.3. Các bước tiến hành thí nghiệm.
Bước 1: Mắc mạch điện như sơ đồ hình 4-4:
Cấp nguồn +12V vào chân số 7, -12V vào chân số 4 (lấy từ pannel thí nghiệm)
Bước 2: Cho tín hiệu Uv dạng hình sin có biến độ Upp =1V, f = 1KHz từ máy phát tín
hiệu.
Bước 3: Mắc que đo kênh CH1 của Oxilo tới đầu vào, kênh CH2 của Oxilo tới đầu ra
(Ura). Vẽ giá trị Uv(t) và Ura(t) đo được.
Chú ý: Thiết lập kênh CH1 và CH2 đo ở chế độ xoay chiều AC.
Bước 4: Tăng dần biên độ tín hiệu Uv và quan sát tín hiệu ra trên màn hình Oxilo đến khi
Ura bắt đầu bão hòa (đỉnh của Ura bị cắt và có dạng
là mức bắt đầu bão hòa âm
(a) hoặc
là mức bắt đầu bão hòa dương (b)) thì dừng lại không tăng nữa. Hãy vẽ
đồ thị của Ura và Uv.
Bước 5: Tiếp tục tăng dần Uv cho đến khi cả hai đỉnh của tín hiệu bị cắt ở giá trị không
đổi bằng Ub.h thì dừng lại
(c) . Hãy vẽ đồ thị của Ura và Uv.
4.4 Báo cáo kết quả
Đồ thị 1:
- Vẽ Uv =1V đỉnh đỉnh và Ura khi chưa bão hòa.
CH1(Uv)
CH2(Ura)
𝐾=
𝑈𝑟𝑎 −9.978
=
= −9.978
𝑈𝑣
1
Đồ thị 2:
- Vẽ Uv và Ura khi Ura bị cắt ứng với bắt đầu bão hòa (ở trên hoặc dưới)
- Up = 1.2V
CH1(Uv)
CH2(Ura)
𝐾=
𝑈𝑟𝑎 −11.130
=
= −9.275
𝑈𝑣
1.2
Đồ thị 3:
- Vẽ Uv và Ura khi Ura bắt đầu bão hòa (ở dưới hoặc ở trên) sau trường hợp 2.
- Up = 2V
CH1(Uv)
CH2(Ura)
𝐾=
𝑈𝑟𝑎 −11.130
=
= −5.565
𝑈𝑣
2
Đồ thị 4:
- Vẽ Uv và Ura khi bị cắt ứng với bắt đầu bão hòa sâu ( biên độ bị cắt ở giá trị không
đổi ±𝑈𝑏ℎ )
- Up = 6V
CH1(Uv)
CH2(Ura)
𝐾=
𝑈𝑟𝑎 −11.587
=
= −1.931
𝑈𝑣
6
4.4.1 Dựa vào sơ đồ mạch và kết quả vừa đo được. Hãy vẽ đặc tuyến truyền đạt của vi
mạch khuếch đại có hồi tiếp âm?
Theo quan sát trên mô phỏng: Khi bắt đầu dần với biên độ Uv = 1.319V trở đi thì biên độ
của
Uv
bị
cắt
ở
giá
trị
Ubh
=
±
11.286V
(không
đổi)
Hình 4-6: Vẽ dạng đặc tuyến biên độ của KĐTT
2. Tính toán hệ số khuếch đại lý thuyết và thực tế đo đạc
Kđo =
𝑈𝑟𝑎
𝑈𝑣
Klý thuyết =

=
11.286
𝑈𝑟𝑎
𝑈𝑣
1
=
= 11.286
11
1
= 11 ( vì Ura max = |±Ubh|-1 = |±12| − 1 = 11𝑉 )
Kết quả đo được giữa lý thuyết và thực tế là tương tự nhau
Datasheet LM741
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 Giáo trình Cấu kiện điện tử, Nguyễn Đức Thuận (chủ biên)
2 Hướng dẫn sử dụng Multisim, Đào Quang Huân, Hoàng Quang Huy
https://bit.ly/ibmelab_et2040_multisim_hdsd
3 Hướng dẫn bài 4
https://bit.ly/ibmelab_et2040_lab_bai4
4 Phầm mềm NI Multisim 14
https://bit.ly/ibmelab_ed_multisim
5 Các tài liệu hướng dẫn khác
https://bit.ly/ibmelab_et2040_lab_docs
6 Datasheet LM741
http://www.mit.edu/~6.301/LM741.pdf