BÁO CÁO BÀI 2
THỰC HÀNH ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ - 21DTV_CLC1
OPAMP CƠ BẢN:
KHUẾCH ĐẠI & ĐÁP ỨNG TẦN SỐ
21207001 - Bùi Thành Đạt
21207124 – Nguyễn Thị Trà Chi
21DVT - CLC1
SEPTEMBER 19, 2022
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - ĐHQG TP. HCM
Khoa Điện tử - Viễn thông
Mục lục
A.
Chuẩn bị thực hành. ............................................................................................................................................2
Câu 1: Dựa vào datasheet của LM324 chế tạo bởi Texas Instruments thực hiện các yêu cầu sau: .................................2
a.
Vẽ và chú thích sơ đồ chân của opamp trong LM324 ......................................................................................2
b.
Giá trị của các thông số sau trong LM324 tại nhiệt độ phòng trong cột TYP (Typical): .......................................3
Câu 2: Mô phỏng mạch đệm với opamp LM324 dùng nguồn đơn bằng LTSpice:..........................................................3
a.
Sơ đồ của mạch đệm dùng nguồn đơn: .........................................................................................................3
b.
𝐹𝐹 − 3𝑑𝑑𝑑𝑑 của mạch lọc cao qua 𝑅𝑅𝑅𝑅 dùng để lọc thành phần DC của 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉: .........................................................3
c.
d.
e.
f.
B.
Tổng công suất tiêu thụ qua các điện trở phân cực 𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐:..............................................................................4
Mô phỏng transient để tìm sai số tối đa và tối thiểu giữa chân 𝑉𝑉 + và 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉: ...................................................4
Dải điện thế ngõ ra của mô hình opamp LM324 khi mô phỏng DC với nguồn 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 thay đổi từ 0𝑉𝑉 đến 15𝑉𝑉: .......5
𝐹𝐹 − 3𝑑𝑑𝑑𝑑 của mạch đệm khi tiến hành mô phỏng AC: .....................................................................................5
Thực hành. .........................................................................................................................................................6
Câu 1: Mô phỏng transient mạch khuếch đại không đảo dùng nguồn đơn với opamp LM324 trong LTSpice: ................6
a. Tính 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉. Giải thích lí do mạch không đạt được độ khuếch đại của công thức 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 = 𝑅𝑅2𝑅𝑅1 + 1 ∗
𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 6
b.
c.
Vẽ đồ thị điện thế theo thời gian tại 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉. ...................................................................................................8
Mô phỏng mạch ở chế độ transient với 𝐶𝐶2 có giá trị là 100 𝜇𝜇𝜇𝜇. ......................................................................8
d. Tăng DC offset của nguồn sóng 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 tạo tín hiệu vào 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 lên 2 𝑉𝑉, nối tắt tụ 𝐶𝐶1 và quan sát lại kết quả sau khi mô
phỏng. .............................................................................................................................................................. 10
e.
f.
Ngưng nối tắt tụ 𝐶𝐶1. Tăng biên độ dao động của Vin lên: −2𝑉𝑉 ≤ 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 ≤ 2𝑉𝑉............................................... 11
𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 có tần số 1 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 và 100 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘................................................................................................................. 12
Câu 2: Khảo sát mạch khuếch đại không đảo dùng nguồn đôi với opamp LM324: ..................................................... 13
a.
Tìm độ lợi cực đại của mạch từ mô phỏng AC: ............................................................................................. 13
b.
Tìm tần số cắt 𝐹𝐹 − 3𝑑𝑑𝑑𝑑: ............................................................................................................................. 14
c.
d.
e.
f.
Chạy mô phỏng AC và vẽ lại biểu đồ bode của 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 : ......................................................................... 15
Tính 𝐹𝐹 − 3𝑑𝑑𝑑𝑑 khi thay đổi 𝑅𝑅2: .................................................................................................................... 15
Ta có thể nhận thấy rằng GBP của mạch khi mô phỏng bé hơn so với GBP mà hãng Texas Instruments đã tạo ra.
20
So sánh băng thông giữa mạch hình II.2.1 và hình II.2.18; Xác định 𝐹𝐹 − 3𝑑𝑑𝑑𝑑 của mạch hình II.2.18. ................ 21
Câu 3: Khảo sát đáp ứng tần số của mạch khuếch đại đảo dùng nguồn đôi với LM324.................................................1
a.
b.
c.
d.
Độ lợi cực đại của mạch từ mô phỏng AC = 6.02034 𝑑𝑑𝑑𝑑..................................................................................2
Tần số cắt: Từ hình II.3.3 và hình II.3.4 ta được 𝐹𝐹 − 3𝑑𝑑𝑑𝑑 = 397.10504𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾. ..................................................2
Biểu đồ bode của 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 từ chạy mô phỏng AC......................................................................................3
e.
Xác định 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 của mạch khi thay đổi giá trị 𝑅𝑅2 lần lượt là 40𝑘𝑘, 60𝑘𝑘, 80𝑘𝑘.........................................................4
f.
Mạch khuếch đại không đảo có băng thông nhỏ hơn mạch khuếch đại đảo. ....................................................9
Ta có thể nhận thấy rằng GBP của mạch khi mô phỏng bé hơn so với GBP mà hãng Texas Instruments đã tạo ra.
9
A. Chuẩn bị thực hành.
Câu 1: Dựa vào datasheet của LM324 chế tạo bởi Texas Instruments thực hiện các yêu cầu
sau:
a. Vẽ và chú thích sơ đồ chân của opamp trong LM324
Hình I.1.1: Mô hình chân dạng PDIP của IC LM324 lấy từ datasheet bởi Texas Instruments.
Chân
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Chức năng của chân
Loại tín hiệu
Tín hiệu Output 1
Tín hiệu Input 1
Ngõ ra 1
Ngõ vào 1 nghịch đảo
Ngõ vào 1 không nghịch đảo (dương)
Nguồn điện đầu mức cao (nguồn dương/𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐 )
𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐
Ngõ vào 2 không nghịch đảo
Tín hiệu Input 2
Ngõ vào 2 nghịch đảo
Ngõ ra 2
Tín hiệu Output 2, 3
Ngõ ra 3
Ngõ vào 3 nghịch đảo
Tín hiệu Input 3
Ngõ vào 3 không nghịch đảo
Nguồn điện vào mức thấp (nguồn âm/𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺)
𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺
Ngõ vào 4 không nghịch đảo
Tín hiệu Input 4
Ngõ vào 4 nghịch đảo
Ngõ ra 4
Tín hiệu Output 4
Bảng I.1: Bảng chức năng và tín hiệu của chân trên IC LM324
b. Giá trị của các thông số sau trong LM324 tại nhiệt độ phòng trong cột TYP (Typical):
- Dải điện thế nguồn cho phép trong chế độ nguồn đơn và nguồn đôi:
o Dải điện thế nguồn cho phép trong chế độ nguồn đơn: từ 3 𝑉𝑉 đến 30 𝑉𝑉.
o Dải điện thế nguồn cho phép trong chế độ nguồn đôi: từ ± 1.5 𝑉𝑉 đến ± 15 𝑉𝑉.
- Độ lợi vòng hở 𝐴𝐴𝑂𝑂𝑂𝑂 là: 100 𝑉𝑉/𝑚𝑚𝑚𝑚.
- Tích số băng thông – độ lợi (GBP): 1.2 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀.
- Offset ngõ vào (𝑉𝑉𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼) là: 2 𝑚𝑚𝑚𝑚.
- Dải điện thế ngõ ra (Output Voltage Swing) đối với tải 10 𝑘𝑘Ω: từ 5𝑚𝑚𝑚𝑚 đến 28 𝑉𝑉.
- Dải điện thế vào – Input Common-Mode Voltage Range (ICMR): từ − 0.3𝑉𝑉 đến 32𝑉𝑉.
Câu 2: Mô phỏng mạch đệm với opamp LM324 dùng nguồn đơn bằng LTSpice:
a. Sơ đồ của mạch đệm dùng nguồn đơn:
Hình I.2.1: Mô hình mô phỏng mạch đệm dung nguồn đơn với opamp LM324.
Cấu hình mạch hình I.2.1:
𝑅𝑅1 = 𝑅𝑅2 = 100𝑘𝑘 𝑜𝑜ℎ𝑚𝑚
𝐶𝐶1 = 0.1 𝜇𝜇𝜇𝜇
b. 𝐹𝐹−3𝑑𝑑𝑑𝑑 của mạch lọc cao qua 𝑅𝑅𝑅𝑅 dùng để lọc thành phần DC của 𝑉𝑉𝑖𝑖𝑖𝑖 :
𝐹𝐹−3𝑑𝑑𝑑𝑑 =
1
1
=
= 15,924 𝐻𝐻𝐻𝐻.
2𝜋𝜋𝜋𝜋𝜋𝜋 2𝜋𝜋 ∗ 100 ∗ 103 ∗ 0,1 ∗ 10−6
c. Tổng công suất tiêu thụ qua các điện trở phân cực 𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 :
𝑃𝑃 = 𝑈𝑈. 𝐼𝐼 =
𝑈𝑈2
𝑅𝑅1
=
𝑉𝑉 2 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐
𝑅𝑅1
+
(𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐 −𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 )2
𝑅𝑅2
= 2.
15
( 2 )2
100.103
= 1.125𝑚𝑚𝑚𝑚.
d. Mô phỏng transient để tìm sai số tối đa và tối thiểu giữa chân 𝑉𝑉 + và 𝑉𝑉𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 :
Hình I.2.2: Kết quả mô phỏng transient mạch hình I.2.1.
 Sai số tối đa giữa chân 𝑉𝑉 + và chân 𝑉𝑉𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 : 𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒. 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏µ𝑽𝑽.
Hình I.2.3: Kết quả mô phỏng transient mạch hình I.2.1.
 Sai số tối thiểu giữa chân V+ và chân 𝑉𝑉𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 : 𝟑𝟑𝟑𝟑. 𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐µ𝑽𝑽.
Ta thấy được 𝐴𝐴𝑉𝑉 = 1 nghĩa là tại đỉnh thì 𝑉𝑉𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 = 𝑉𝑉 + lúc đó sai số điện áp giữa 2 chân sẽ tối
thiểu. Vì vậy càng tiến về đỉnh thì độ sai số của 2 chân sẽ càng thấp.
e. Dải điện thế ngõ ra của mô hình opamp LM324 khi mô phỏng DC với nguồn 𝑉𝑉𝑖𝑖𝑖𝑖 thay đổi
từ 0𝑉𝑉 đến 15𝑉𝑉:
Hình I.2.4: Kết quả mô phỏng DC mạch hình I.2.1 khi 𝑉𝑉𝑖𝑖𝑖𝑖 thay đổi từ 0𝑉𝑉 → 15𝑉𝑉.
 Khi cho cầu phân thế vào dải điện thế ngõ ra của mô hình opamp LM324 là 1
đường thẳng và có giá trị là 𝟕𝟕. 𝟓𝟓𝟓𝟓𝟓𝟓 𝑽𝑽.
f. 𝐹𝐹−3𝑑𝑑𝑑𝑑 của mạch đệm khi tiến hành mô phỏng AC:
Hình I.2.5: Kết quả mô phỏng AC của mạch đệm tại vị trí độ lợi giảm đi 3𝑑𝑑𝑑𝑑.
Tần số cắt là tần số mà nơi độ lợi đơn vị giảm đi 3dB so với độ lợi đơn vị lớn nhất.
𝑭𝑭−𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑 = 𝟏𝟏. 𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒 𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴.
B. Thực hành.
Câu 1: Mô phỏng transient mạch khuếch đại không đảo dùng nguồn đơn với opamp LM324
trong LTSpice:
Hình II.1.1: Hình mạch khuếch đại không đảo dùng nguồn đơn với opamp LM324.
a. Tính
𝑉𝑉𝑝𝑝𝑝𝑝𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜
𝑉𝑉𝑝𝑝𝑝𝑝𝑖𝑖𝑖𝑖
. Giải thích lí do mạch không đạt được độ khuếch đại của
𝑅𝑅
công thức 𝑉𝑉𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 = � 2 + 1� ∗ 𝑉𝑉𝑖𝑖𝑖𝑖
𝑅𝑅1
Hình II.1.2: Tín hiệu đỉnh – đỉnh của 𝑉𝑉(𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣).
Hình II.1.3: Tín hiệu đỉnh – đỉnh của 𝑉𝑉(𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣).
𝑉𝑉𝑝𝑝𝑝𝑝𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜
𝑉𝑉
 Theo lý thuyết ta có 𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 =
𝑉𝑉𝑖𝑖𝑖𝑖
𝑅𝑅2
𝑅𝑅1
𝑉𝑉𝑝𝑝𝑝𝑝𝑖𝑖𝑖𝑖
=
2.525 𝑉𝑉
1.995 𝑉𝑉
= 1.266 𝑙𝑙ầ𝑛𝑛.
+ 1 = 3.
- Ta có thể nhận thấy mạch không thể khuếch đại theo công thức lúc thiết lập công
thức ta coi OPAMP là lý tưởng nhưng trong lúc mô phỏng ở đây thì OPAMP được lấy
gần với thông số thực tế hơn . Nên đã có sự sai lệch giữa lý thuyết và lúc mô phỏng.
- OPAMP lý tưởng là OPAMP có tính chất mà độ lợi điện thế vô hạn, trở kháng
vào vô hạn, trở kháng ra bằng 0, băng thông rộng vô hạn, độ lệch điện thế vào
bằng 0….
- OPAMP thực tế là OPAMP có tính chất mà độ lợi điện thế lớn nhưng hữu hạn,
trở kháng vào hữu hạn, trở kháng ra nhỏ nhưng khác 0, băng thông rộng giới
hạn, độ lệch điện thế vào khác không….
b. Vẽ đồ thị điện thế theo thời gian tại 𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 .
Hình II.1.4: Đồ thị điện thế theo thời gian tại 𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 .
• Nguyên nhân tạo hình của dạng sóng ra ở 𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 là do mạch khuếch đại không đảo nên
dạng sóng ở 𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 sẽ cùng pha với 𝑉𝑉𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 .
c. Mô phỏng mạch ở chế độ transient với 𝐶𝐶2 có giá trị là 100 𝜇𝜇𝜇𝜇.
Hình II.1.5: Tín hiệu 𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 khi có thêm một tụ điện 𝐶𝐶2.
Tín hiệu 𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 sau xấp xỉ 2𝑚𝑚𝑚𝑚 mới bắt đầu ổn định lại. Sóng khi khởi động của 𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 có xu
hướng cao hơn rồi dần giảm xuống về vị trí cân bằng. Điều này đối lập khi so với câu b là sóng
của 𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 ở câu b thì từ tang dần lên.
Hình II.1.6: Tín hiệu 𝑉𝑉(𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣).
Hình II.1.7: Tín hiệu 𝑉𝑉(𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣).
Độ khuếch đại của mạch là:
𝑉𝑉𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣 5.699 𝑉𝑉
=
= 2.860 𝑙𝑙ầ𝑛𝑛
1.993 𝑉𝑉
𝑉𝑉𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣
d. Tăng DC offset của nguồn sóng 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 tạo tín hiệu vào 𝑉𝑉𝑖𝑖𝑖𝑖 lên 2 𝑉𝑉, nối tắt tụ 𝐶𝐶1 và quan
sát lại kết quả sau khi mô phỏng.
Hình II.1.8: Dạng sóng của V+ khi chưa nối tắt tụ 𝐶𝐶1 .
- Offset của tín hiệu tại chân 𝑉𝑉 + trước khi nối tắt: 𝟒𝟒. 𝟗𝟗𝟗𝟗𝟗𝟗.
Hình II.1.9: Dạng sóng của V+ khi nối tắt tụ 𝐶𝐶1 .
- Offset của tín hiệu tại chân 𝑉𝑉 + sau khi nối tắt tụ 𝐶𝐶1 : 𝟐𝟐𝟐𝟐.
e. Ngưng nối tắt tụ 𝐶𝐶1 . Tăng biên độ dao động của Vin lên: −2𝑉𝑉 ≤ 𝑉𝑉𝑖𝑖𝑖𝑖 ≤ 2𝑉𝑉.
Hình II.1.10: Kết quả mô phỏng của mạch hình II.1.1 khi ngưng nối tắt tụ 𝐶𝐶1 .
1. Dải điện thế ngõ ra 𝑉𝑉𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 là một đường thẳng và có giá trị là: 5.0009236 𝑉𝑉.
2. Khi cho cầu phân thế vào, ta có:
𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 =
𝑅𝑅3
∗ 𝑉𝑉 = 5 𝑉𝑉
𝑅𝑅3 + 𝑅𝑅4 𝐶𝐶𝐶𝐶
𝑉𝑉− = 𝑉𝑉+ = �
𝑅𝑅6
+ 𝑅𝑅6 � ∗ 𝑉𝑉𝐶𝐶𝐶𝐶 = 5 𝑉𝑉
𝑅𝑅5
→ 𝐼𝐼 = 0
→ 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 = 𝑉𝑉− = 5𝑉𝑉.
f. 𝑉𝑉𝑖𝑖𝑖𝑖 có tần số 1 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 và 100 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘.
1. Tần số 𝑉𝑉𝑖𝑖𝑖𝑖 là 1 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘.
Hình II.1.11: Kết quả mô phỏng khi tần số 𝑉𝑉𝑖𝑖𝑖𝑖 là 1 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘.
2. Tần số 𝑉𝑉𝑖𝑖𝑖𝑖 là 100 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘.
Hình II.1.12: Kết quả mô phỏng khi tần số 𝑉𝑉𝑖𝑖𝑖𝑖 là 100 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘.
Ta thấy tín hiệu ra ở 𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 khi tần số của 𝑉𝑉𝑖𝑖𝑖𝑖 là 1 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 và 100 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 bằng với giá trị của
𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 khi phân cực DC ở câu c.
Câu 2: Khảo sát mạch khuếch đại không đảo dùng nguồn đôi với opamp LM324:
Hình II.2.1: Mạch khuếch đại dùng nguồn đôi không đảo.
a. Tìm độ lợi cực đại của mạch từ mô phỏng AC:
Hình II.2.2: Kết quả của Spice Directive vị trí độ lợi cực đại từ mạch hình II.2.1.
 Độ lợi cực đại của mạch từ mô phỏng AC là: 9.54168𝑑𝑑𝑑𝑑.
b. Tìm tần số cắt 𝐹𝐹−3𝑑𝑑𝑑𝑑:
Hình II.2.3: Kết quả của Spice Directive vị trí độ lợi của tần số cắt từ mạch hình II.2.1.
• Tần số cắt là nơi có độ lợi là: 6.53138 𝑑𝑑𝑑𝑑.
Hình II.2.4: Kết quả tần số cắt của mạch hình II.2.1.
→ 𝐹𝐹−3𝑑𝑑𝑑𝑑 = 398.10717 𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾.
c. Chạy mô phỏng AC và vẽ lại biểu đồ bode của
𝑉𝑉(𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉)
:
𝑉𝑉 (𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉)
Hình II.2.5: Hình biểu đồ bode của
𝑉𝑉(𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉)
.
𝑉𝑉 (𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉)
d. Tính 𝐹𝐹−3𝑑𝑑𝑑𝑑 khi thay đổi 𝑅𝑅2:
1. 𝑅𝑅2 = 40 𝑘𝑘Ω
Hình II.2.6: Mạch hình II.2.1 nhưng với 𝑅𝑅2 = 40 𝑘𝑘Ω.
Hình II.2.7: Kết quả của Spice Directive vị trí độ lợi của tần số cắt từ mạch hình II.2.6.
Hình II.2.8: Kết quả tần số cắt của mạch hình II.2.6.
→ Từ Hình II.2.7 và II.2.8 ta có 𝐹𝐹−3𝑑𝑑𝑑𝑑 = 226.2464 𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾
2. 𝑅𝑅2 = 60 𝐾𝐾Ω
Hình II.2.9: Mạch hình II.2.1 nhưng với 𝑅𝑅2 = 60 𝑘𝑘Ω.
Hình II.2.10: Kết quả của Spice Directive vị trí độ lợi của tần số cắt từ mạch hình II.2.9.
Hình II.2.11: Kết quả tần số cắt của mạch hình II.2.9.
→ Từ hình II.2.10 và hình II.2.11 ta có 𝐹𝐹−3𝑑𝑑𝑑𝑑 = 153.90429𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾.
3. 𝑅𝑅2 = 80 𝑘𝑘Ω.
Hình II.2.12: Mạch hình II.2.1 nhưng với 𝑅𝑅2 = 80 𝑘𝑘Ω.
Hình II.2.13: Kết quả của Spice Directive vị trí độ lợi của tần số cắt từ mạch hình II.2.12.
Hình II.2.14: Kết quả tần số cắt của mạch hình II.2.12.
→ Từ hình II.2.13 và II.2.14 ta có 𝐹𝐹−3𝑑𝑑𝑑𝑑 = 118.28813𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾.
Hình II.2.15: Kết quả chạy mạch để xác định GBP.
Ta thấy GBP của mạch là nơi có độ lợi 0dB.
→ 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 982.85763 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘.
e. Ta có thể nhận thấy rằng GBP của mạch khi mô phỏng bé hơn so với GBP mà hãng Texas
Instruments đã tạo ra.
Lập luận trong phần lý thuyết là đúng do để opamp hoạt động tốt thì các thông số kĩ thuật cần
phải nhỏ hơn hoặc bằng so với lúc tạo ra. Nếu các thông số vượt quá mức đó thì omamp sẽ bị
hỏng. Vì lí do đó mà ta thấy:
𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 𝑚𝑚ô 𝑝𝑝ℎỏ𝑛𝑛𝑛𝑛 < 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 𝑐𝑐ủ𝑎𝑎 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼 .
f. So sánh băng thông giữa mạch hình II.2.1 và hình II.2.18; Xác định 𝐹𝐹−3𝑑𝑑𝑑𝑑 của mạch hình
II.2.18.
• Mạch khuếch đại không đảo đơn tầng.
Ta có: 𝐴𝐴𝑣𝑣 = �1 +
𝑅𝑅2
𝑅𝑅1
� = 9 → 𝑅𝑅2 = 80 𝑘𝑘Ω
Hình II.2.16: Kết quả chạy transient của mạch khi 𝑅𝑅2 = 80 𝑘𝑘Ω.
Hình II.2.17: Kết quả tần số cắt của mạch không đảo đơn tầng khi 𝑅𝑅2 = 80 𝑘𝑘Ω.
→ 𝐹𝐹−3𝑑𝑑𝑑𝑑 = 117.43783 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 khi 𝑅𝑅2 = 80𝑘𝑘Ω.
• Mạch khuếch đại không đảo 2 tầng.
Hình II.2.18: Mô hình mạch khuếch đại không đảo 2 tầng.
Để mạch có độ khuếch đại là 9 thì tầng đầu tiên của mạch có thể khuếch đại là 3,
tầng thứ 2 của mạch sẽ phải khuếch đại cũng là 3.
Ta có:
Chọn
1. 𝐴𝐴𝑣𝑣1 = (1 +
𝑅𝑅2
𝑅𝑅1
𝑅𝑅1 = 10𝑘𝑘Ω
𝑅𝑅2 = 20𝑘𝑘Ω
Ta có:
)=3
Chọn
2. 𝐴𝐴𝑣𝑣2 = (1 +
𝑅𝑅4
𝑅𝑅3
𝑅𝑅3 = 20 𝑘𝑘Ω
𝑅𝑅4 = 40 𝑘𝑘Ω
)=3
Hình II.2.19: Kết quả transient mạch hình II.2.18.
Hình II.2.20: Kết quả mô phỏng AC mạch hình II.2.18.
𝐹𝐹−3𝑑𝑑𝑑𝑑 = 267.35705 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘
Ta thấy được băng thông của mạch 2 tầng lớn hơn băng thông đơn tầng gần bằng 2 lần vì mạch
2 tầng sử dụng 2 opamp nên GBP sẽ lớn hơn mạch đơn tầng.
𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺2 𝑡𝑡ầ𝑛𝑛𝑛𝑛 = 2 ∗ 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺1 𝑡𝑡ầ𝑛𝑛𝑛𝑛
Ngoài ra 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝐴𝐴𝑣𝑣 ∗ 𝐹𝐹−3𝑑𝑑𝑑𝑑 mà 𝐴𝐴𝑣𝑣 của mạch đơn tầng và mạch 2 tầng bằng nhau (bằng 9) vì
vậy 𝐹𝐹−3𝑑𝑑𝑑𝑑 của mạch 2 tầng sẽ lớn hơn mạch đơn tần.
𝐹𝐹−3𝑑𝑑𝐵𝐵2 𝑡𝑡ầ𝑛𝑛𝑛𝑛 = 2 ∗ 𝐹𝐹−3𝑑𝑑𝐵𝐵1 𝑡𝑡ầ𝑛𝑛𝑛𝑛
Câu 3: Khảo sát đáp ứng tần số của mạch khuếch đại đảo dùng nguồn đôi với LM324.
Hình II.3.1: Mô hình mô phỏng mạch khuếch đại đảo dùng nguồn đôi.
a. Độ lợi cực đại của mạch từ mô phỏng AC = 6.02034 𝑑𝑑𝑑𝑑.
Hình II.3.2: Kết quả độ lợi cực đại của mạch từ Spice Directive.
b. Tần số cắt: Từ hình II.3.3 và hình II.3.4 ta được 𝐹𝐹−3𝑑𝑑𝑑𝑑 = 397.10504𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾.
Hình II.3.3: Kết quả của Spice Directive vị trí độ lợi của tần số cắt từ mạch hình II.3.1.
Hình II.3.4: Kết quả tần số cắt của mạch hình II.3.1.
c. Biểu đồ bode của
𝑉𝑉(𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉)
từ chạy mô phỏng AC.
𝑉𝑉 (𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉)
Hình II.3.5: Hình biểu đồ bode của
𝑉𝑉(𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉)
từ kết quả mô phỏng mạch hình II.3.1.
𝑉𝑉 (𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉)
d. Xác định 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 của mạch khi thay đổi giá trị 𝑅𝑅2 lần lượt là 40𝑘𝑘, 60𝑘𝑘, 80𝑘𝑘.
a. 𝑅𝑅2 = 40 𝑘𝑘Ω.
Hình II.3.6: Hình mạch II.3.1 nhưng với 𝑅𝑅2 = 40𝑘𝑘Ω.
Hình II.3.7: Kết quả của Spice Directive vị trí độ lợi của tần số cắt từ mạch hình II.3.6.
Hình II.3.8: Kết quả tần số cắt của mạch hình II.3.6.
→ Từ hình II.3.7 và II.3.8 ta có 𝐹𝐹−3𝑑𝑑𝑑𝑑 = 222.40585 𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾.
b. 𝑅𝑅2 = 60 𝐾𝐾Ω.
Hình II.3.9: Hình mạch II.3.1 nhưng với 𝑅𝑅2 = 60𝑘𝑘Ω.
Hình II.3.10: Kết quả của Spice Directive vị trí độ lợi của tần số cắt từ mạch hình II.3.9.
Hình II.3.11: Kết quả tần số cắt của mạch hình II.3.9.
→ Từ hình 3.3 và 3.4 ta có 𝐹𝐹−3𝑑𝑑𝑑𝑑 = 154.32222 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘.
3. 𝑅𝑅2 = 80 𝑘𝑘Ω.
Hình II.3.12: Hình mạch II.3.1 nhưng với 𝑅𝑅2 = 80𝑘𝑘Ω.
Hình II.3.13: Kết quả của Spice Directive vị trí độ lợi của tần số cắt từ mạch hình II.3.12.
Hình II.3.14: Kết quả tần số cắt của mạch hình II.3.9.
 Từ hình II.3.13 và hình II.3.14 ta có 𝐹𝐹−3𝑑𝑑𝑑𝑑 = 118.43347 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘.
 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 832.29502 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘.
e. Ta có thể nhận thấy rằng GBP của mạch khi mô phỏng bé hơn so với GBP mà hãng Texas
Instruments đã tạo ra.
Lập luận trong phần lý thuyết là đúng do để opamp hoạt động tốt thì các thông số kĩ thuật cần
phải nhỏ hơn hoặc bằng so với lúc tạo ra. Nếu các thông số vượt quá mức đó thì omamp sẽ bị
hỏng. Vì lí do đó mà ta thấy:
𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 𝑚𝑚ô 𝑝𝑝ℎỏ𝑛𝑛𝑛𝑛 < 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 𝑐𝑐ủ𝑎𝑎 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼 .
f. Mạch khuếch đại không đảo có băng thông nhỏ hơn mạch khuếch đại đảo.
Vì mạch khuếch đại không đảo có độ lợi luôn lớn hơn mạch khuếch đại đảo, mà ta có
𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝐴𝐴𝑣𝑣 ∗ 𝐹𝐹−3𝑑𝑑𝑑𝑑 = 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐, vì vậy 𝐹𝐹−3𝑑𝑑𝑑𝑑 của mạch khuếch đại không đảo sẽ nhỏ hơn mạch
khuếch đại đảo.
Mạch khuếch không đại đảo 𝐴𝐴𝑣𝑣 = �1 +
𝑅𝑅
Mạch khuếch đại đảo 𝐴𝐴𝑣𝑣 = − 2 .
𝑅𝑅1
𝑅𝑅2
𝑅𝑅1
�.
Trong thực tế mạch khuếch đại không đảo được dùng nhiều hơn do nó có tín hiệu ổn định hơn
và có độ lợi lớn hơn.