Bài giảng môn Kỹ thuật điện tử ( Lê Thị Kim Anh ) - Chương 5 ppt
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (133.51 KB, 19 trang )
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
1
Chương 5
CÁC MẠCH ỨNG DỤNG
KHUẾCH ðẠI THUẬT TOÁN
(OPERATIONAL AMPLIFIER – OP AMP)
I. ðỊNH NGHĨA VÀ KÝ HIỆU
- Khuếch ñại là quá trình biến ñổi một ñại
lượng (
dòng ñiện hoặc ñiện áp) từ biên ñộ nhỏ
thành biên ñộ lớn mà không làm thay ñổi
dạng của nó.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
2
Khuếch ñại thuật toán (OP-AMP) cũng có
những tính chất của một mạch khuếch ñại.
OP-AMP có 2 ngo vào – ñảo va không ñảo –
va một ngo ra, một OP-AMP ly tưởng sẽ có
những tính chất sau:
+ Hê sô khuếch ñại (vòng hơ) là vô
cùng.
+ Trơ kháng ngo vào là vô cùng.
+ Trơ kháng ngo ra là 0.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
3
Ky
hiệu
+
++
+
i
v
: Ngõ vào không ñảo
−
−−
−
i
v
: Ngõ vào ñảo
o
v
: Ngõ ra
v
o
-
+
−
−−
−
i
v
+
++
+
i
v
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
4
II. MẠCH KHUẾCH ðẠI ðẢO (NGƯỢC PHA)
v
o
0=
==
=
+
++
+
i
v
−
−−
−
i
v
v
i
R
1
R
f
I
Xét mạch OPAMP ly
tưởng:
R
i
= ∞
∞∞
∞, I
i
= 0 nên:
0≈
≈≈
≈=
==
=
+
++
+−
−−
−
ii
vv
Dòng qua R
1
:
f
o
i
R
v
R
v
I −
−−
−=
==
==
==
=
1
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
5
i
f
o
v
R
R
v
1
−
−−
−=
==
=⇒
⇒⇒
⇒
Tổng trơ vào:
1
i
i
i
R
i
v
Z =
==
==
==
=
Hê sô khuếch ñại vòng kín:
1
R
R
v
v
A
f
i
o
v
−
−−
−=
==
==
==
=
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
6
III. MẠCH KHUẾCH ðẠI KHÔNG ðẢO (ðỒNG PHA)
Xét mạch OPAMP ly
tưởng:
R
i
= ∞
∞∞
∞, I
i
= 0 nên:
0≈
≈≈
≈=
==
=
+
++
+−
−−
−
ii
vv
Dòng qua R
1
:
f
oi
RR
v
R
v
I
+
++
+
=
==
==
==
=
−
−−
−
11
v
o
−
−−
−
i
v
v
i
R
1
R
f
+
++
+
i
v
I
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
7
Ta có hê sô khuếch ñại vòng kín:
i
f
o
v
R
R
v
+
++
+=
==
=⇒
⇒⇒
⇒
1
1
11
1
1
R
R
R
RR
v
v
A
ff
i
o
v
+
++
+=
==
=
+
++
+
=
==
==
==
=
Mặt khác, coi :
iii
vvv ≈
≈≈
≈=
==
=
+
++
+−
−−
−
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
8
v
i
v
o
* MẠCH ðỆM (MẠCH THEO ðIỆN ÁP)
ðây là trường hợp ñặc biệt của mạch khuếch
ñại không ñảo, với: R
f
= 0 va R
1
= ∞
∞∞
∞
11
1
1
R
R
R
RR
v
v
A
ff
i
o
v
+
++
+=
==
=
+
++
+
=
==
==
==
=
Áp dụng công thức:
1
=
==
=
⇒
⇒⇒
⇒
v
A
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
9
IV. MẠCH CỘNG
v
o
v
i1
v
i2
v
i3
R
f
R
1
R
2
R
3
i
1
i
2
i
3
i
* Mạch cộng ñảo dấu
Dùng phương pháp xếp chồng:
1
1
1 i
f
o
v
R
R
v −
−−
−=
==
=
2
2
2 i
f
o
v
R
R
v −
−−
−=
==
=
3
3
3 i
f
o
v
R
R
v −
−−
−=
==
=
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
10
ðiện áp ở ngo ra:
321 oooo
vvvv
+
++
+
+
++
+
=
==
=
+
++
++
++
+−
−−
−=
==
=⇒
⇒⇒
⇒
3
3
2
2
1
1
i
f
i
f
i
f
o
v
R
R
v
R
R
v
R
R
v
Nếu chọn R
1
= R
2
= R
3
= R, ta có:
(
((
( )
))
)
321 iii
f
o
vvv
R
R
v +
++
++
++
+−
−−
−=
==
=
Va nếu R
f
= R, ta có:
(
((
(
)
))
)
321 iiio
vvvv
+
++
+
+
++
+
−
−−
−
=
==
=
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
11
* Mạch cộng không ñảo dấu
v
o
R
1
R
2
+
++
+
i
v
R
f
R
g
v
i1
v
i2
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
12
v
i1
v
o
R
1
R
f
R
2
R
g
+
++
+
i
v
+
++
+
+
++
+=
==
=
i
g
f
o
v
R
R
v 1
1
Áp dụng công thức
của mạch khuếch ñại
không ñảo: :
Khi v
i2
= 0:
1
21
2
ii
v
RR
R
v
+
++
+
=
==
=
+
++
+
Dùng phương pháp xếp chồng
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
13
2
21
1
2
1
i
g
f
o
v
RR
R
R
R
v
+
++
+
+
++
+=
==
=
Tương tư, khi cho v
i1
= 0
1i
21
2
g
f
1o
v
RR
R
R
R
1v
+
++
+
+
++
+=
==
=⇒
⇒⇒
⇒
ðiện áp ở ngo ra:
21 ooo
vvv
+
++
+
=
==
=
+
++
+
+
++
+
+
++
+
+
++
+=
==
=⇒
⇒⇒
⇒
2
21
1
1
21
2
1
ii
g
f
o
v
RR
R
v
RR
R
R
R
v
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
14
Nếu chọn R
1
= R
2
= R, ta có:
+
++
+
+
++
+=
==
=
2
1
21 iif
o
vv
R
R
v
Va nếu R
f
= R, ta có:
(
((
(
)
))
)
21 iio
vvv
+
++
+
=
==
=
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
15
v
i2
v
o
R
1
R
4
R
2
R
3
v
i1
+
++
+
i
v
−
−−
−
i
v
V. MẠCH TRỪ (MẠCH KHUẾCH ðẠI VI SAI)
1
21
2
ii
v
RR
R
v
+
++
+
=
==
=
+
++
+
* Khi v
i2
= 0
1
21
2
3
4
1
1
io
v
RR
R
R
R
v
+
++
+
+
++
+=
==
=
⇒
⇒⇒
⇒
2
3
4
2 io
v
R
R
v −
−−
−=
==
=
* Khi v
i1
= 0
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
16
ðiện áp ở ngo ra:
21 iio
vvv
+
++
+
=
==
=
2
3
4
1
21
2
3
4
1
iio
v
R
R
v
RR
R
R
R
v −
−−
−
+
++
+
+
++
+=
==
=⇒
⇒⇒
⇒
v
o
có dạng: V
o
= a
1
v
i1
– a
2
v
i2
, với:
3
4
2
21
2
3
4
1
1
R
R
a;
RR
R
R
R
a =
==
=
+
++
+
+
++
+=
==
=
(
((
( )
))
)
3
4
2
21
2
21
1
R
R
a;
RR
R
aa:Hay =
==
=
+
++
+
+
++
+=
==
=
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
17
Nếu chọn R
1
= R
2
=R
3
= R
4
, ta có:
⇒ðiều kiện ñê thực hiện ñược mạch này:
(1 + a
2
)> a
1
21 iio
vvv
−
−−
−
=
==
=
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
18
VI. MẠCH TÍCH PHÂN
v
i
v
o
R
C
+
++
+
i
v
−
−−
−
i
v
i
Dòng ñi qua tu ñược tính:
dt
dv
Ci
C
=
==
=
dt
dV
Ci
o
−
−−
−=
==
=⇒
⇒⇒
⇒
Mặt khác:
R
V
i
i
=
==
=
idt
C
dv
o
1
−
−−
−=
==
=⇒
⇒⇒
⇒
∫
∫∫
∫
−
−−
−=
==
=⇒
⇒⇒
⇒ dti
C
v
o
1
∫
∫∫
∫
−
−−
−=
==
=⇒
⇒⇒
⇒ dtv
CR
v
io
1
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
19
VII. MẠCH VI PHÂN
+
++
+
i
v
v
o
v
i
R
C
i
Dòng ñi qua tu:
dt
dV
Ci
i
=
==
=
Mặt khác:
R
V
dt
dV
C
o
i
−
−−
−=
==
=⇒
⇒⇒
⇒
dt
dV
RCv
i
o
−
−−
−=
==
=⇒
⇒⇒
⇒
R
V
i
o
−
−−
−=
==
=
