BÀI 1: MẠCH XÉN, MẠCH GHIM ĐIỆN ÁP

Chia sẻ: lehieukutek

Mục đích yêu cầu: Khảo sát hoạt động của mạch xén, mạch ghim điện áp dùng diode, cấp sóng vào và khảo sát dạng sóng ra sau khi bị xén hoặc ghim.

Bạn đang xem 7 trang mẫu tài liệu này, vui lòng download file gốc để xem toàn bộ.

Nội dung Text: BÀI 1: MẠCH XÉN, MẠCH GHIM ĐIỆN ÁP

BÀI 1: MẠCH XÉN, MẠCH GHIM ĐIỆN ÁP

I. Mục đích yêu cầu:
Khảo sát hoạt động của mạch xén, mạch ghim điện áp dùng diode, cấp sóng vào và
khảo sát dạng sóng ra sau khi bị xén hoặc ghim.
II. Tóm tắt lý thuyết:
1. Mạch xén:
- Mạch xén có nhiệm vụ chỉ cho một phần tín hiệu ngõ vào đưa đến ngõ ra.
- Trong bài thí nghiệm này ta thực hiện mạch xén dùng diode mắc theo kiểu song song,
có xén trên, xén dưới, và xén hai mức.
Sơ đồ mạch xén mắc kiểu song song :
R R

+ + + +
D D

R t R t
Vin Vout Vin Vout
Ec
Ec
- - - -

Mạch xén mức trên Ec ≥ 0 Mạch xén mức dưới

- Coi diode D là lý tưởng, VD = 0V
- Đối với mạch xén trên, khi V in < Ec thì diode chưa được phân cực thuận, toàn bộ V in
được đưa ra Vout, khi Vin > Ec thì diode được phân cực thuận, điện áp ra Vout = Ec, ta nói
tín hiệu bị xén ở mức Ec.
khi tín hiệu vào là sóng sin thì dạng sóng ra có dạng:

v


Ec
Vin
t

Vout




- Đối với mạch xén dưới, khi V in > – Ec thì diode chưa được phân cực thuận, toàn bộ
Vin được đưa ra Vout, khi Vin < – Ec thì diode được phân cực thuận, điện áp ra Vout = – Ec,
ta nói tín hiệu bị xén ở mức – Ec.
Khi tín hiệu vào là sóng sin thì dạng sóng ra có dạng:




Trang :1
V
Vout




t
- Ec
Vin



- Kết hợp hai mạch xén trên và dưới ta được mạch xén hai mức
R

+ +
D 1 D 2

Vin Vout R t

V2
V1
- -




V

Vout
V1


t
- V2
Vin


2. Mạch ghim:
- Mạch ghim điện áp là mạch khôi phục thành phần một chiều của tín hiệu. Nó được
dùng để ổn định nền hoặc đỉnh của tín hiệu, ở một mức xác định nào đó.
- Có hai loại mạch ghim cơ bản là mạch ghim đỉnh trên và mạch ghim đỉnh dưới
C C

+ + + +
D D

Vin Vout Vin Vout
Ec
Ec
- - - -


Mạch ghim đỉnh trên Mạch ghim đỉnh dưới
- Coi diode như lý tưởng, VD = 0V




Trang :2
- Đối với mạch ghim đỉnh trên:
• Khi Vin tăng từ 0 đến Vp(giá trị đỉnh), thì tụ C được nạp đến giá trị VC =
Vp – Ec, diode D dẫn, Vout = Ec.
• Khi Vin giảm từ Vp về 0, điện áp đặt lên hai cực diode là V in – VC – Ec mà
VC = Vp – Ec => VD = Vin – Vp, vậy VD < 0 diode D tắt, Vout = Vin – VC, do đó
Vout giảm từ Ec về (- Vp + Ec).
• Khi Vin giảm từ 0 về - Vp, diode D vẫn phân cực ngược, tụ C vẫn chưa xả,
Vout = Vin – VC giảm từ (- Vp + Ec) về (- 2Vp + Ec).
• Khi Vin tăng từ - Vp đến 0, thì Vout tăng từ (- 2Vp + Ec) đến (- Vp + Ec).

C

+ +
D

Vin Vout

Ec
- -



Vin
Vp
Ec




Vout
Ec


- Vp + Ec




- Đối với mạch ghim đỉnh dưới(giải thích tương tự), có dạng sóng vào ra:




Trang :3
C

+ +
D

Vin Vout
Ec

- -



Vin
Vp




- Ec




Vout
2Vp – Ec


Vp – Ec


– Ec

Ta có thể thay đổi Ec để ghim ở các mức mong muốn.

III. Dụng cụ thí nghiệm
• 1 FACET Base Unit. (Đế lắp mạch thí nghiệm).
• 1 SEMICONDUCTOR FUNDAMENTAL circuit board.
• 1 VOM.
• 1 Dao động ký.
• 1 Máy tạo sóng.
• Các dây nối và các connector.

VI. Tiến hành thí nghiệm
1. khảo sát mạch xén
sơ đồ mạch xén trên




Trang :4
- Dùng máy tạo sóng, cấp sóng sin 20Vp-p, tần số 1kHz, điều chỉnh nguồn dương
trên Base unit để đưa V1 về 0V.
- Dùng kênh 2 của dao động ký, đo dạng sóng trên 2 đầu điện trở R2 thì thu được
sóng sin bị xén ở mức trên
V


0.6V
t




0.6V là điện áp phân cực thuận của diode CR1. khi áp vào vượt quá 0.6V thì diode
dẫn, ghim mức áp ra ở 0.6V.
Sơ đồ mạch xén dưới




- Làm tương tự các bước như trên.
- Thu được dạng sóng ra ở 2 đầu R2 là sóng sin bị xén ở mức dưới
V




-0.6V t




khi áp vào nhỏ hơn - 0.6V thì diode dẫn, ghim mức áp ra ở - 0.6V.
sơ đồ mạch xén 2 mức




- Quan sát dạng sóng, ta thấy dạng sóng ra có dạng sóng vuông, 0.6Vp-p


Trang :5
V
-0.6V


t
-0.6V


khi áp vào nhỏ hơn - 0.6V thì diode CR2 dẫn, ghim mức áp ra ở - 0.6V, khi áp vào lớn
hơn 0.6V thì diode CR1 dẫn, ghim mức áp ra ở 0.6V.
- Điều chỉnh V1 = 2V, V2 = 0V thì mức xén trên tăng lên 2.6 V
- Điều chỉnh V1 = 0V, V2 = -2V thì mức xén dưới giảm xuống 2.6 V

2. khảo sát mạch ghim:
Sơ đồ mạch ghim đỉnh trên




- Dùng máy tạo sóng, cấp sóng vuông 10Vp-p, tần số
1kHz, điều chỉnh nguồn dương trên Base unit để đưa
V1 về 0V.
- Dùng kênh 2 của dao động ký, đo dạng sóng ra thu được điện áp ghim đỉnh trên ở
mức 0,6V
V

0.6V
t



-9.4V


- Điều chỉnh V1 = 3V, thì thu được điện áp ghim đỉnh trên ở mức 3.6V

Sơ đồ mạch ghim đỉnh dưới




Trang :6
- Dùng máy tạo sóng, cấp sóng vuông 10Vp-p, tần số 1kHz, điều chỉnh nguồn dương
trên Base unit để đưa V2 về 0V.
- Dùng kênh 2 của dao động ký, đo dạng sóng ra thu được điện áp ghim đỉnh dưới ở
mức - 0,6V.

9.4V




- 0.6V t



- Điều chỉnh V1 = -2V, thì thu được điện áp ghim đỉnh trên ở mức -2.6V

BÀI 2: KHẢO SÁT MẠCH TÍCH PHÂN VÀ MẠCH VI PHÂN DÙNG OP-AMP

I. Mục đích yêu cầu:
Khảo sát mạch tích phân và mạch vi phân dùng op-amp, kiểm tra dạng sóng vào ra
của mạch vi phân, tích phân.

II. Tóm tắt lí thuyết
Mạch tích phân và mạch vi phân là những mạch làm thay đổi dạng sóng vào.




1. Mạch tích phân
- Mạch tích phân thụ động (chỉ bao gồm các phần tử thụ động):
Điện áp ra là điện áp lấy trên tụ, do đó tỉ lệ với
XC. Nhưng XC= 1/j2πfC. Do đó khi f tăng thì XC
giảm, Vo giảm; khi f giảm thì XC tăng,
Vo tăng. Mạch tích phân làm chức năng mạch lọc
thông thấp.
- Giả sử sóng vào là sóng vuông có độ rộng xung là
PW:
Khi RC> PW: xung vào kết thúc trước khi tụ nạp
đầy, xung ra là xung tam giác



Trang :7
Khi RC≈ PW: thời gian nạp của tụ xấp xỉ thời gian
tồn tại xung, xung ra là xung răng cưa
Khi RC< PW: tụ nạp đầy trước khi xung vào kết thúc,
xung ra là xung vuông
- Khi mắc thêm opamp vào mạch như sau ta có mạch tích phân tích cực:




- Đối với tín hiệu tần số thấp hoặc tín hiệu một chiều, X C→0, tụ CF có thể bỏ qua,
mạch hoạt động như là một mạch khuyếch đại đảo, do đó độ lệch pha giữa ngõ ra và
ngõ vào là 1800.
Đáp ứng tần số của mạch:




2.Mạch vi phân:
- Mạch vi phân thụ động (gồm các phần tử thụ động):
Điện áp ngõ ra lấy trên điện trở R, V o tỉ lệ nghịch
với XC của mạch. Mà XC= 1/j2πfC. Do đó khi f tăng,
Vo tăng; khi f giảm, Vo giảm.


- Giả sử sóng vào là sóng vuông có độ rộng xung là PW:
Khi RC< PW: tụ nạp đầy trước khi xung vào kết thúc,
xung ra là xung nhọn
Khi RC≈ PW: thời gian nạp của tụ xấp xỉ với thời gian
tồn tại xung vào, xung ra là xung răng cưa
Khi RC> PW: xung vào kết thúc trước khi tụ nạp đầy,
xung ra là xung vuông




- Khi mắc thêm opamp vào mạch như sau ta có mạch vi phân tích cực:




- Đối với tín hiệu tần số cao, X C→∞. tụ CF có thể bỏ qua, mạch hoạt động như là một
mạch khuyếch đại đảo, do đó độ lệch pha giữa ngõ ra và ngõ vào là 1800.


Trang :8
Đáp ứng tần số của mạch:




III. Dụng cụ thí nghiệm
• 1 FACET Base Unit.
• 1 OPERATIONAL AMPLIFIER APPLICATIONS circuit board.
• 1 VOM.
• 1 Dao động ký.
• 1 Máy tạo sóng.
• Các dây nối và các connector.


VI. Tiến hành thí nghiệm
1.Mạch tích phân
Mạch thí nghiệm:




- Tần số cắt fc của mạch (tại đó XC1=R3): fc=1/2πR3C1= 159.5 Hz
- Đặt kênh 1 của máy hiện sóng vào đầu vào của mạch, kênh 2 vào đầu ra.
- Cấp nguồn tín hiệu sóng sin 1Vp-p tần số 20Hz.
- Từ dạng sóng ra ta có:
Độ lợi : Gain=R3/R1= 10 .
Độ lệch pha giữa điện áp ra và điện áp vào là 1800 .
Mạch làm việc như một mạch khuếch đại đảo.




Trang :9
- Tăng tần số của sóng vào lên 2 kHz, và quan sát tín hiệu ra ở kênh 2: độ lợi điện áp
giảm đi. Mạch làm việc như một mạch lọc thông thấp. Độ lệch pha ≈ 2700

V Vin
Vout



t


Lệch pha 270o


- Đổi sóng sin ở đầu vào thành sóng vuông. Dạng sóng vào ra như sau:




Trang :10
V
Vin



t

V
Vout

t


Mạch làm việc trong vùng tích phân

2. Mạch vi phân
Mạch thí nghiệm:




- Tần số cắt của mạch ( tại đó XC1=R1): fc=1/2πR1C1 = 15.9 kHz
- Đặt kênh 1 của máy hiện sóng vào đầu vào của mạch, kênh 2 vào đầu ra.
- Cấp nguồn tín hiệu sóng vuông 1Vp-p tần số 100Hz.

Dạng sóng vào ra

V
Vin



t
V
Vout

t



Đổi sóng vuông thành sóng sin. Dạng sóng ở ngõ ra:


Trang :11
V Vin
Vout


t
Lệch
pha 90o


Độ lệch pha: 90o. Gain
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản