basic op amp in thai

1. 10
ใบงานที่ 1 เรื่อง การออกแบบวงจรขยายออปแอมป์ ไดเร็ก คัปปลิงแบบไม่กลับเฟส
จุดประสงค์ เพื่อให้สามารถออกแบบวงจรขยายออปแอมป์ ไดเร็กคัปปลิง แบบไม่กลับเฟสแล้ววัด
ทดสอบวงจรที่ออกแบบได้
เนื้อเรื่อง วงจรขยายออปแอมป์ ไดเร็กคัปปลิงแบบไม่กลับเฟสสัญญาณมีลักษณะดังรูปที่ 1
+
-
RF
R
Vin
V0
RI
Vi
Vo
รูปที่ 1
อัตราการขยายแรงดันของวงจร
I
I
F
V
R
R
R
A
+
= ;
F
I
I
Vi
R =
ค่ากระแส IF จะต้องเลือกให้มีค่ามากกว่าคากระแสอินพุตไบแอส(IB) มากๆ ในทางปฏิบัติ สําหรับ
ออปแอมป์ ชนิดทรานซิสเตอร์อินพุต เช่น 741 จะเลือกใช้
F
0
I
F
max
B
F
I
V
R
R
I
100
I
=
+
=
สําหรับออปแอมป์ ชนิดเฟตอินพุต เช่น LF 353 จะเลือกใช้ค่า Ω
≥ M
1
RF
ความต้านทาน I
F
B R
//
R
R =
ตัวอย่าง ต้องการออกแบบวงจรขยายออปแอมป์ ไดเร็กคัปปลิงแบบไม่กลับเฟสดังรูปที่ 1 โดยใช้
ออปแอมป์ 741 ให้วงจรมีอัตราขยาย 51 แรงดันอินพุต 150 mVp-p
วิธีทํา จากคู่มือออปแอมป์ ไอซีเบอร์ 741 ค่ากระแสอินพุตไบแอสสูงสุดคือ IBmax = 500 nA
จาก I2 = 100 IBmax
= 100 x 500 x10-9
= 50 uA
เพราะว่า Ω
=
=
= −
k
3
uA
50
mV
150
I
Vi
R p
p
F
I

2. 11
ดังนั้น V p p p p
Vo A Vi 51 150mV 7.65V
− −
= × = × =
เพราะ p p
F I
F
7.65V
Vo
R R 153k
I 50uA
−
+ = = = Ω
F F I I
R (R R ) R 153k 3k 150k
= + − = Ω− Ω
= Ω
เลือกใช้ค่า 150 kohm
RB = RF // RI = 150 kohm // 3 kohm =2.94 kohm เลือกใช้ 3 kohm
+
-
133 k
3 k
Vin
V0
3 k
Vi
Vo
รูปที่ 2 วงจรขยายออปแอมป์ ไดเร็กคัปปลิ้ง 741 แบบไม่กลับเฟสที่ออกแบบ
ออกแบบก่อนการทดลอง
จงออกแบบวงจรขยายออปแอมป์ ไดเร็กคัปปลิ้งแบบไม่กลับเฟสดังรูป 1 โดยใช้ไอซีออปแอมป์
741 แหล่งจ่าย + 15 โวลต์แรงดันอินพุต 150 mVp-p และต้องการแรงดันเอาต์พุต (เลขที่+เลฃที่)
Vp-p

3. 12
ลําดับขั้นตอนการทดลอง
1.ประกอบวงขยายออปแอมป์ ไดเร็กคัปปลิ้งแบบไม่กลับเฟสตามรูปที่ 2
2.ป้อนแรงดันอินพุตขนาด 150 mVp-p รูปคลื่นซายน์ ความถี่ 1 kHz แล้วใช้สโคปวัดรูปคลื่นอินพุต
(CH.1)และเอาต์พุต(CH.2) และบันทึกรูปคลื่นและขนาดของสัญญาณ
CH.2 : VOLTS/DIV = …………… :TIME/DIV = …………..
CH.1 : VOLTS/DIV = …………… :TIME/DIV = …………..
Vin = …………… mVp-p Vo = …………….Vp-p
3.จากค่าที่วัดได้จงนํามาคํานวณหาค่าอัตราขยายแรงดันของวงจร
AV = Vo / Vin = ………………. = …………………
4. จงเปรียบเทียบค่าอัตราการขยายที่ได้จากการคํานวณและจากการทดสอบวงจรที่ออกแบบ
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
5.ประกอบวงขยายออปแอมป์ ไดเร็กคัปปลิ้งแบบไม่กลับเฟสตามรูปที่ 2 ใช้ค่าอุปกรณ์ที่ออกแบบ
6.ป้อนแรงดันอินพุตขนาด 135 mVp-p รูปคลื่นซายน์ ความถี่ 1 kHz แล้วใช้สโคปวัดรูปคลื่นอินพุต
(CH.1)และเอาต์พุต(CH.2) และบันทึกรูปคลื่นและขนาดของสัญญาณ
CH.2 : VOLTS/DIV = …………… :TIME/DIV = …………..
CH.1 : VOLTS/DIV = …………… :TIME/DIV = …………..

4. 13
Vin = …………… mVp-p Vo = …………….Vp-p
7.จากค่าที่วัดได้จงนํามาคํานวณหาค่าอัตราขยายแรงดันของวงจร
AV = Vo / Vin = ………………. = …………………
8. จงเปรียบเทียบค่าอัตราการขยายที่ได้จากการคํานวณและจากการทดสอบวงจรที่ออกแบบ
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
คําถาม
1.จากรูปสัญญาณที่วัดได้รูปสัญญาณอินพุตและเอาต์พุตมีการกลับเฟสหรือไม่
.........................................................................................................................................................
2.อัตราการขยายแรงดันที่ได้จากการทดลอง กับค่าที่กําหนดในการออกแบบมีความคลาดเคลื่อนกัน
อย่างไร จงอธิบาย
...................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
3.จงอธิบายการทํางานของวงจรขยายออปแอมป์ ไดเร็กคัปปลิ้งแบบไม่กลับเฟสสัญญาณและแนว
ทางการออกแบบด้วยลินียร์ไอซีออปแอมป์
...................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
4.สรุปวิจารณ์ผลการทดลอง
...................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................