kỹ thuật điện tử_CHƯƠNG 5

CHƯƠNG 5
KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN
1
1. GIỚI THIỆU
CHUNG VỀ BỘ
KĐTT
2. ĐẶC TÍNH &
CÁC THÔNG SỐ
CỦA BỘ KĐTT
LÝ TƯỞNG
3. CÁC MẠCH
ỨNG DỤNG CƠ
BẢN CỦA
KĐTT
NỘI DUNG CHÍNH
2
1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ KĐTT

KĐTT còn gọi là OP-AMP (Operational Amplifier) là 1 bộ
khuếch đại DC có Av rất cao.

Một bộ KĐTT gồm nhiều khối và thường được chế tạo dưới
dạng tích hợp (IC: Intergrated Circuit).

Ngày nay, KĐTT được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực
khác nhau, với tầm tần số rất rộng từ dưới 1kHz đến hàng
GHz.
3

Sơ đồ khối của 1 bộ KĐTT
1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ KĐTT

KĐ vi
sai
KĐ trung
gian
Dịch DC
Đệm ngõ
ra
Vo
Vi-
Vi
+
Ngõ vào là
tầng khuếch
đại vi sai
Có thể là
tầng đệm
hoặc khuếch
đại vi sai
Đặt mức
phân cực DC
ở ngõ ra
Khuếch đại
dòng, có trở
kháng ra thấp.
4
5

Ký hiệu của 1 bộ KĐTT
6
1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ KĐTT

Ngõ vào đảo
Ngõ vào
không đảo
Nguồn cấp
điện
Ngõ ra
2. ĐẶC TÍNH & CÁC THÔNG SỐ CỦA MỘT
BỘ KĐTT LÝ TƯỞNG
7
-
Trạng thái ngõ ra không có tín hiệu hồi tiếp về ngõ vào như
trên gọi là trạng thái vòng hở.
-
Hệ số khuếch đại điện áp của KĐTT trong trạng thái này ký
hiệu là Avo

Ta có tín hiệu Vo theo các cách đưa tín hiệu vào như sau:
-
Đưa tín hiệu vào ngõ vào đảo:
Vo = -AvoVi-
-
Đưa tín hiệu vào ngõ vào không đảo:
Vo = AvoVi+
-
Đưa tín hiệu vào đồng thời cả 2 ngõ (tín hiệu vào vi sai):
Vo = Avo (Vi+ - Vi-) = Avo∆Vi
8
2. ĐẶC TÍNH & CÁC THÔNG SỐ CỦA
MỘT BỘ KĐTT LÝ TƯỞNG
9

2. ĐẶC TÍNH & CÁC THÔNG SỐ CỦA
MỘT BỘ KĐTT LÝ TƯỞNG
Vo
+Vcc
Bão hòa dương
0
+VS ∆Vi = Vi+ -
Vi-
-VS
-Vcc
Bão hòa âm
Hệ số khuếch
đại vòng hở
Đặc tính truyền đạt điện áp vòng hở
của 1 bộ KĐTT
o
Vùng khuếch đại: Vo=
Avo ∆Vi
∆Vi = Vi+ - Vi- nằm trong
khoảng ±VS
o
Vùng bão hòa dương: Vo=
+Vcc; ∆Vi >VS
o
Vùng bão hòa âm: Vo=
-Vcc; ∆Vi < -VS

Trong chế độ khuếch đại
tuyến tính phải dùng hồi
tiếp âm để tạo sự làm việc

ổn định cho bộ KĐ, vùng
làm việc của tín hiệu vào
tương ứng sẽ được mở
rộng hơn
10
2. ĐẶC TÍNH & CÁC THÔNG SỐ CỦA
MỘT BỘ KĐTT LÝ TƯỞNG
Vo
+Vcc
Bão hòa dương
0
+V
S
∆Vi = Vi+ -
Vi-
-VS
-Vcc
Bão hòa âm
Av
o
Avf
-VSf
+VSf

Một bộ KĐTT lý tưởng có các thông số cơ bản sau:
-
Hệ số khuếch đại vòng hở: Avo ∞
-
Tổng trở vào: Ri ∞ (BJT: >1M; JFET: >109Ω)
-

Tổng trở ra: Ro ≈ 0 (thường nhỏ hơn 1Ω)
-
Dòng phân cực ngõ vào: Iib = 0
11
2. ĐẶC TÍNH & CÁC THÔNG SỐ CỦA
MỘT BỘ KĐTT LÝ TƯỞNG
•
Khuếch đại đảo
3.1
•
Khuếch đại không đảo
3.2
•
Mạch đệm
3.3
•
Mạch cộng đảo dấu
3.4
•
Mạch cộng không đảo dấu
3.5
•
Mạch trừ
3.6
3. CÁC MẠCH ỨNG DỤNG CƠ BẢN CỦA KĐTT
12
3.1. KHUẾCH ĐẠI ĐẢO

Tín hiệu ra đảo pha với
tín hiệu vào.


Vi+ = Vi- = 0



≈ R1


13
Ii
I
Ví dụ: R1= 5K, R2 = 100K, Vi = 0.2V. Tính Vo và Zi.
2. KHUẾCH ĐẠI KHÔNG ĐẢO

Tín hiệu ra đồng pha với tín hiệu vào.

Vi- = Vi+ = Vi

Tổng trở vào:


14
I
3. MẠCH ĐỆM

Vo = Vi

Av = 1

Zi = Ri(1 + Avo)

15
4. MẠCH CỘNG ĐẢO DẤU

Dựa vào mạch đảo dấu, sử dụng phương pháp xếp chồng.
16
I1
I2
I3
IR2 = R1+R2+R3
5. MẠCH CỘNG KHÔNG ĐẢO DẤU
17
- Tương tự như mạch KĐ không đảo,
Vi là xếp chồng 2 tín hiệu Vi1 và Vi2
-

-
=

6. MẠCH TRỪ

Áp dụng pp xếp chồng, ngắn
mạch lần lượt từng ngõ vào.


18