Mạch điện tử - Bài thí nghiệm số 4: Các mạch lọc tích cực dùng OP-AMP, các mạch tạo tín hiệu dùng OP-AMP

đo Fluke 45 hãy lập bảng đo trị hiệu dụng AC của tín hiệu 
ra khi tín hiệu vào có biên độ không đổi 1V, tần số bằng 10, 30, 100, 300, 
500, 1k, 1.4k, 1.8k, 2.2k, 2.6k, 3k, 5k, 10k. Vẽ đáp ứng của ngõ ra vo theo 
tần số f. 
II. Mạch lọc thông cao 
1. Mạch lọc thông cao bậc 1 
a. Thực hiện mạch trên hình 4(a) với các thông số như phần yêu cầu 
trước khi vào làm thí nghiệm. Cấp nguồn cho mạch (nguồn đôi ± 15V), nối 
máy phát sóng vào ngõ vào vi của mạch. Máy phát sóng chỉnh sóng sin 
biên độ 1V, tần số 100Hz, dùng dao động ký để ở AC quan sát đồng thời 
tín vào vi và tín hiệu ra vo. Tăng dần tần số của máy phát sóng (chú ý giữ 
nguyên biên độ) quan sát sự biến thiên của biên độ tín hiệu ra. Khi biên độ 
tín hiệu ra cực đại, ghi nhận giá trị này ghi vào bảng 3, tìm H0. So sánh kết 
quả thu được với yêu tính toán và mô phỏng. 
b. Dùng dao động ký hãy xác định tần số cắt của mạch. Ghi nhận giá trị 
vào bảng 3, so sánh với tính toán và mô phỏng. 
Bảng 3. Bảng đo, tính toán, mô phỏng thông số của mạch HPF bậc 1 
Thông số Đo Tính Mô phỏng 
H0 
fC(kHz) 
rolloff 
c. Xác định độ dốc rolloff của hàm truyền, ghi vào bảng 3. 
d. Dùng máy đo Fluke 45, hãy lập bảng đo trị hiệu dụng AC của tín hiệu 
ra khi tín hiệu vào có biên độ không đổi 1V, tần số bằng 100, 300, 500, 
700, 1k, 1.2k, 1.5k, 2k, 4k, 6k, 10k, 20k, 30k. Vẽ đáp ứng của ngõ ra vo 
theo tần số f. 
2. Mạch lọc thông thấp bậc 2 Butterworth 
a. Thực hiện mạch trên hình 4(b) với các thông số như phần yêu cầu 
trước khi vào làm thí nghiệm. Cấp nguồn cho mạch (nguồn đôi ± 15V), nối 
máy phát sóng vào ngõ vào vi của mạch. Máy phát sóng chỉnh sóng sin 
biên độ 1V, tần số 100Hz, dùng dao động ký để ở AC quan sát đồng thời 
tín vào vi và tín hiệu ra vo. Tăng dần tần số của máy phát sóng (chú ý giữ 
nguyên biên độ) quan sát sự biến thiên của biên độ tín hiệu ra. Khi biên độ 
tín hiệu ra cực đại, ghi nhận giá trị này ghi vào bảng 4, tìm H0. So sánh kết 
quả thu được với yêu tính toán và mô phỏng. 
b. Dùng dao động ký hãy xác định tần số cắt của mạch. Ghi nhận giá trị 
vào bảng 4, so sánh với tính toán và mô phỏng. 
Bảng 4. Bảng đo, tính toán, mô phỏng thông số của mạch HPF bậc 2 
Thông số Đo Tính Mô phỏng 
H0 
fC(kHz) 
rolloff 
c. Xác định độ dốc rolloff của hàm truyền, ghi vào bảng 4. 
d. Dùng máy đo Fluke 45, hãy lập bảng đo trị hiệu dụng AC của tín hiệu 
ra khi tín hiệu vào có biên độ không đổi 1V, tần số bằng 100, 300, 500, 
700, 1k, 1.2k, 1.5k, 2k, 4k, 6k, 10k, 20k, 30k. Vẽ đáp ứng của ngõ ra vo 
theo tần số f. 
III. Mạch lọc thông dải 
1. Thực hiện mạch trên hình 6 với các thông số như phần yêu cầu trước 
khi vào làm thí nghiệm. Cấp nguồn cho mạch (nguồn đôi ± 15V), nối máy 
phát sóng vào ngõ vào vi của mạch. Máy phát sóng chỉnh sóng sin biên độ 
1V, tần số 50Hz, dùng dao động ký để ở AC quan sát đồng thời tín vào vi 
và tín hiệu ra vo. Tăng dần tần số của máy phát sóng (chú ý giữ nguyên 
biên độ) quan sát sự biến thiên của biên độ tín hiệu ra. Khi biên độ tín 
hiệu ra cực đại, ghi nhận giá trị này ghi vào bảng 5, ghi nhận tần số trung 
tâm f0, tìm H0. So sánh kết quả thu được với yêu tính toán và mô phỏng. 
2. Dùng dao động ký hãy xác định băng thông BW và hệ số phẩm chất Q 
của mạch. Ghi các giá trị thu được vào bảng 5, so sánh chúng với tính toán 
và mô phỏng. 
Bảng 5. Bảng đo, tính toán, mô phỏng thông số của mạch BPF 
Thông số Đo Tính Mô phỏng 
H0 
f0(kHz) 
BW(Hz) 
Q 
3. Dùng máy đo Fluke 45, hãy lập bảng đo trị hiệu dụng AC của tín hiệu 
ra khi tín hiệu vào có biên độ không đổi 1V, tần số bằng 100, 200, 300, 
500, 700, 1k, 1.2k, 1.3k, 1.4k, 1.5k, 1.6k, 1.7k, 1.8k, 2k, 2.2k, 2.4k, 3k, 4k, 
5k, 6k. Vẽ đáp ứng của ngõ ra vo theo tần số f. 
IV. Mạch dao động cầu Wein: 
1. Khảo sát mạch vòng hở 
Thực hiện mạch trên hình 11, với các thông số cho và tính ở phần yêu cầu 
trước khi vào thí nghiệm, khi khóa k hở. Dùng máy phát sóng (chỉnh biên 
độ 1V, tần số 1kHz) cấp tín hiệu vi vào A. Dùng dao động ký để ở AC đo 
động thời vA và vo, điều chỉnh biến trở VR sao cho độ hệ số khuếch đại 
vòng hở bằng 3. 
Hình 11. Mạch thí nghiệm dao động cầu Wein 
+
-
R1C1
R2 C2
470
vo
VR
B
k
A
Giữ nguyên biên độ máy phát sóng, dùng dao động ký đo đồng thời vA vB. 
Thay đổi tần số của máy phát sóng đến khi vA bằng vB, ghi nhận lại giá trị 
tần số này (ký hiệu là f0) ghi vào bảng 6. Nó chính là tần số mà tại đó theo 
lý thuyết mạch có thể dao động điều hòa. 
Bảng 6. Bảng tính toán đo đạc các thông số của mạch cầu Wein 
Thông số Tính toán Đo vòng hở Đo vòng kín 
f0(kHz) 
2. Khảo sát mạch vòng kín không tải 
Thực hiện mạch trên hình 11, với các thông số cho và tính ở phần yêu cầu 
trước khi vào thí nghiệm, khi khóa k đóng (chú ý biến trở VR ở phần trước 
giữ nguyên không đổi và không cấp tín hiệu vào). Dùng dao động ký để ở 
AC quan sát tín hiệu ra vo, cho biết dạng của tín hiệu vo. Nếu vo chưa phải 
hình sin, điều chỉnh biến trở VR để có tín hiệu sin ở ngõ ra. 
Dùng dao động ký để ở AC vẽ lại dạng tín hiệu của vo, điện áp chân cộng 
(v+), điện áp chân trừ (v-) của Op-amp trên cùng một hệ trục theo thời 
gian. 
Dùng máy đo Fluke 45 nhấn phím FREQ để đo tần số của tín hiệu ra. Ghi 
giá trị vào bảng 6. So sánh nó với tần số tính toán và khi đo ở mạch vòng 
hở. 
3. Khảo sát mạch vòng kín có tải 
Với mạch ở phần không tải, điều chỉnh VR để có tín hiệu sin ở ngõ ra, nối 
tải VRL vào ngõ ra của mạch. Điều chỉnh VRL, nhận xét sự thay đổi của tín 
hiệu ngõ ra. 
V. Mạch tạo tín hiệu sóng vuông 
1. Khảo sát mạch Trigger Schmitt 
a. Thực hiện mạch trên hình 8(a), với R2 = 10KΩ, R1 = 68 KΩ. Dùng máy 
phát sóng (chỉnh sóng sin, tần số 500Hz, biên độ chỉnh về nhỏ nhất) cấp tín 
hiệu vào cho mạch. Dùng dao động ký để ở DC, quan sát đồng thời tín 
hiệu vi và vo. 
b. Tăng dần biên độ của máy phát sóng cho đến khi thấy tín hiệu ra có 
dạng xung vuông, dùng máy đo Fluke 45 nhấn phím FREQ đo tần số của 
tín hiệu vào và ra, ghi vào bảng 7. 
c. Dao động ký chuyển sang chế độ XY để vẽ đặc tuyến truyền đạt của 
mạch. Vẽ lại đặc tuyến truyền đạt đó vào bảng 7, dựa trên đặc tuyến hãy 
xác định E, VUTP và VLTP, so sánh với các giá trị tính toán. 
d. Lần lượt thay R1 tìm được theo phần yêu cầu trước khi vào thí nghiệm 
ở các bước 1(a), 1(b), 1(c), lặp lại trình tự từ a đến c. 
Bảng 7. Bảng khảo sát mạch Trigger Schmitt với tín hiệu sin (500Hz) 
E[V] VUTP[V] VLTP[V] 
R1 
fi 
(Hz) 
fo 
(Hz) 
Đặc 
 tuyến Tính Đo Tính Đo Tính Đo 
68KΩ 
1(a) 
1(b) 
1(c) 
e. Thực hiện lại các bước từ a đến d với tín hiệu vào là sóng tam giác. 
Ghi các giá trị vào bảng 8. 
Bảng 8. Bảng khảo sát mạch Trigger Schmitt với tín hiệu tam giác (500Hz) 
E[V] VUTP[V] VLTP[V] 
R1 
fi 
(Hz) 
fo 
(Hz) 
Đặc 
 tuyến Tính Đo Tính Đo Tính Đo 
68KΩ 
1(a) 
1(b) 
1(c) 
f. So sánh các thông số của hai trường hợp sóng sin và sóng tam giác. 
2. Mạch tạo tín hiệu sóng vuông 
a. Thực hiện mạch trên hình 8(c) với các thông số cho và tính được ở 
phần yêu cầu trước khi vào thí nghiệm. 
b. Dùng dao động ký để ở DC, đo và vẽ lại dạng sóng của tín hiệu vo và 
v- (điện áp áp trên chân trừ của Op-amp). Nhận xét về hai dạng tín hiệu 
này. 
c. Tính toán điện áp ngưỡng của mạch, so sánh nó với biên độ của v- (giá 
trị đo được). Ghi các giá trị này vào bảng 9. 
c. Dùng máy đo Fluke 45 đo tần số của tín hiệu ra, ghi vào bảng 9. So 
sánh với yêu cầu thiết kế. 
Bảng 9. Bảng khảo sát mạch tạo tín hiệu sóng vuông 
Tần số f0 (Khz) Tính toán Đo 
Tính Đo VLTP[V] VUTP[V] V-m[V] 
VI. Mạch tạo tín hiệu sóng tam giác 
1. Mạch trên hình 8(c), có các thông số cho và tìm được ở phần yêu cầu 
trước khi vào thí nghiệm của mạch tạo tín hiệu sóng vuông, ngõ ra được 
nối vào ngõ vào của mạch trên hình 10(c). Dùng dao động ký để ở DC đo 
và vẽ lại dạng sóng tín hiệu vi, vo trên mạch hình 10(c) lần lượt cho các 
trường hợp (1), (2), (3). Xác định biên độ tín hiệu vo (Vom) ghi vào bảng 10, 
so sánh với tính toán. 
2. Dùng máy đo Fluke 45 đo tần số của tín hiệu vi, vo của mạch trên hình 
10(c), ghi các giá trị vào bảng 10, rút ra nhận xét. 
Bảng 10. Bảng khảo sát mạch tạo tín hiệu sóng tam giác 
Vom[V] 
Trường hợp fi[kHz] fo[kHz] 
Tính toán Đo 
(1) 
(2) 
(3) 
F. BÁO CÁO THÍ NGHIỆM 
Nội dung tối thiểu của bài báo cáo thí nghiệm cần phải có là: 
1. Các số liệu thiết kế. 
2. Các số liệu mô phỏng. 
3. Các số liệu chạy thực tế. 
4. Các nhận xét, giải thích và so sánh. 
Sinh viên có thể trình bày phần mở rộng như : Ứng dụng cụ thể của các 
mạch vừa thí nghiệm, trình bày các ưu điểm và khuyết điểm của chúng, 
hướng khắc phục, thay thế bằng các mạch có chức năng tương tự  
G. GIÁ TRỊ ĐIỆN TRỞ 3 VẠCH MÀU 
Hai vạch màu đầu tiên có trên thị trường cho điện trở 3 vạch màu sai số 
20% là : 10, 12, 15, 18, 20, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82.