giới thiệu tổng quan về op-amp và ứng dụng

Chương 5:
Op-amp ứng dụng
Biên soạn: Nhóm Noname
Nhóm Thực Hiện: Nhóm Noname
STT
Họ & Tên
MSSV Phân công
1
Lâm Th
ị Diễm
1020031
Làm Bài tập + Experiment
2
Nguy
ễn Tấn Đạt
1020045
3
Tr
ần Khánh Hòa
1020068
4
Tr
ần Lê Bảo Duy
1020033
Làm slide thuyết trình
5
H
ồ Quốc Vương
1020278
6
Phan Lý Trúc Anh

1020005
7
Nguy
ễn Minh Quân
1020171
Dịch sách
8
Tr
ần Nguyễn Thúy Anh
1020008
9
Tr
ần Hoàng Bạch Lê
1020100
10
H
ứa Thị Ẽn
1020055
11
Ngô Minh Anh
1020003
12
Đặ
ng Đào Trâm Anh
1020002
13
Võ Phan Thanh Duy
1020035
14
Nguy

ễn Hoàng Minh Trí
1020241
Đọc bản dịch, tổng hợp và lậ
p
dàn ý cho slide
15
Bùi Tu
ấn
1020250
Biên soạn: Nhóm Noname
 5-1. Lời mở đầu
 5-2. Điện thế offfset ngõ vào
 5-3. Dòng phân cực ngõ vào
 5-4. Dòng offset ngõ vào
 5-5. Điện thế offset ngõ vào tổng cộng
 5-6. Độ lệch nhiệt
 5-7. Ảnh hường của nguồn tới điện áp offset ngõ vào
 5-8. Thay đổi điện thế và dòng offset ngõ vào theo
thời gian
 5-9. Những thông số nhạy điện thế nguồn và nhiệt độ
khác
 5-10. Nhiễu
 5-11. Cấu hình chế độ chung và tỉ số truất thải chế độ
chung
Biên soạn: Nhóm Noname
 Trong chương trước chúng ta tìm hiểu về Op-
amps và những tính chất, cũng như ứng dụngcủa
nó.
 Tuy nhiên, ta mới chỉ nghiên cứu op-amp dưới
điều kiện lý tưởng với các thuộc tính mong muốn.

Trong thực tế không được như vậy, ta sẽ gặp
nhiều vấn đề khiến ngõ ra bị nhiễu. Một trong vấn
đề ta gặp phải là điện thế offset ngõ vào.
 VD: micro để yên vẫn phát ra tiếng rè  chứng tỏ
có điện thế gây ra  điện thế offset.
Biên soạn: Nhóm Noname
 Vì vậy, trong chương này chúng ta sẽ bàn
luận về thuộc tính của op-amps ứng dụng đã
gây ra điện thế ngõ ra offset.
 Và để xử lí vấn đề này, Chúng ta sẽ nghiên
cứu việc thêm vào op-amp một mạch điện
một cách hiệu quả, đặc biệt nếu nó được sử
dụng trong mạch khếch đại DC.
Biên soạn: Nhóm Noname
 Điện thế ngõ vào offset V
io
là điện thế ngõ vào vi
sai tồn tại giữa 2 ngõ vào của một op-amp khi
chưa được cấp nguồn.(Nhìn hình 5.1a).
 Điện thế ngõ ra offset là Voo. Nó được gây ra bởi
V
io
. Khi V
io
qua Op-amp thì được khuếch đại lên
nhiều lần gây nên V
oo
. Hình 5.1 b cho thấy điện
thế ngõ ra offset trong op-amps không hồi tiếp.
Biên soạn: Nhóm Noname

+ -
V
io
+V
cc
-V
EE
R
L
+
A
-
+V
cc
-V
EE
R
L
+
A
-
V
oo
Biên soạn: Nhóm Noname
 Điện thế ngõ ra offset V
oo
là điện thế DC, có
thể dương hoặc âm tùy thuộc vào V
io
, không

thể đoán trước được. Cho nên trên
datasheets V
io
có giá trị tuyệt đối tối đa.

Ví d
ụ
:
ở
741 V
io
t
ố
i đa là 6mV, trong khi con
740 V
io
t
ố
i đa là 20mV,
ở
đây nghĩa là đi
ệ
n
th
ế
t
ố
i đa khác nhau gi
ữ
a 2 thi

ế
t b
ị
ngõ vào
trong op-amps 741 có th
ể
l
ớ
n đ
ế
n 6mV DC.
Còn 740 thì t
ố
i đa là 20mV
Biên soạn: Nhóm Noname
 Điện thế offset ngõ ra là điện thế ta không
mong muốn. Do đó chúng ta cần áp vào điện
thế các ngõ vào vi sai ở biên độ và phân cực
một cách chính xác, để giảm điện thế ngõ ra
offset về 0. Giá trị đó được xem là điện thế
offset ngõ vào.
 Để làm được điều đó, chúng ta cần mạch điện ở
thiết bị đầu vào của op-amps nó sẽ giúp chúng
ta linh hoạt để đạt được V
io
đúng biên độ và
phân cực. Mạch như thế được gọi là mạch bù
điện thế ngõ vào offset ( input offset voltage
compensating network).
Biên soạn: Nhóm Noname

• Tới khi chúng ta đưa ngõ vào chính xác
trong op-amps nó sẽ giúp điện thế offset
được cân bằng, chúng ta sẽ giảm điện thế
ngõ ra offset V
oo
về 0. Op-amps khi đó được
gọi là “nulled” (làm về 0) hoặc “balanced”
(làm cân bằng).
•
Giá tr
ị
V
io
trong op-amps c
ủ
a các lo
ạ
i gi
ố
ng
nhau không th
ể
gi
ố
ng v
ề
biên đ
ộ
và phân
c

ự
c b
ở
i s
ự
s
ả
n xu
ấ
t hàng lo
ạ
t nhưng nó s
ẽ
cho giá tr
ị
t
ố
i đa ít hơn trong datasheets.
Biên soạn: Nhóm Noname
 Trước khi chúng ta bắt đầu thiết kế một
mạch bù điện thế, lưu ý đối với những op-
amps có chân offset null thì không cần
mạch bù như 741, 748, 777 và 201. Đối với
loại op-amps 741 biến trở 10k Ω làm cầu
phân thế được đặt vào chân 1, 5 và con chạy
được nối với nguồn âm ở chân 4, được biểu
diễn ở hình 5.2. Điều chỉnh nút vặn để đưa
ngõ ra về 0 (nulled output).
Biên soạn: Nhóm Noname
+V

cc
-V
EE
R
L
+
741
-
10kΩ
3
2
1
4
5
6
V
oo
=0V
Biên soạn: Nhóm Noname
 mạch bù điện thế offset của op-amps được
biểu diễn ở hình 5.3 gồm biến trở R
a
và các
điện trở R
b
, R
c
.
 Nếu chúng ta đang có ý định để làm cho việc
sử dụng của op-amps như một bộ khếch đại

đảo, mạch bù phải kết nối các thiết bị đầu vào
không đảo dấu của op-amps. Mạch điện trong
hình 5.3 có thể được sử dụng như một bộ
khếch đại không đảo dấu khi các mạch bù
được kết nối với thiết bị đầu vào đảo dấu của
op-amps.
Biên soạn: Nhóm Noname
 Phân giải mạch bù:
 Điện trở tối đa theo định lý thevenin xảy ra khi
con chạy ở trung tâm biến trở, thể hiện ở hình 5-
4a. Khi đó :
 R
max
=(R
a
/2) // (R
a
/2) = R
a
/4
 Điện áp tương đương V
max
theo định lí thevenin
tối đa bằng V
cc
hoặc –V
EE
khi con chạy ở vị trí cao
nhất hoặc thấp nhất của biến trở.(Hình 5-4(b)
và(c)).

 Ta có: |V
cc
|= |-V
EE
| nên đặt |V
cc
|=|-V
EE
|= V=V
max
Biên soạn: Nhóm Noname
 Tiếp theo chúng ta vẽ lại mạch bù bằng cách sử
dụng điện thế và điện trở thevenin tối đa như hình
5-5. Áp dụng quy tắc điện áp trong mạch điện như
hình 5-5 chúng ta có được :
R
max
R
b
R
c
V
max
T
V
2
Hình 5.5
Biên soạn: Nhóm Noname
 Ở đây V
2

được thể hiện như 1 chức năng
thevenin tối đa và trở kháng R
max
nhưng giá
trị tối đa của V
2
có thể bằng V
io
khi |V
1
-V
2
| =
V
io
khi đó phương trình 5-1 trở thành :





 V
max
(5-2)
Biên soạn: Nhóm Noname

Có quá nhi
ề
u
ẩ

n s
ố
trong phương trình 5-2,
đ
ể
đơn gi
ả
n hóa 5-2 chúng ta hãy gi
ả
s
ử
r
ằ
ng
R
b
> R
max
> R
c
.
Ở
đây R
max
= R
a
/4. Có nghĩa là
R
b
> R

max
khi R
max=
R
a
/4. Do đó gi
ả
s
ử
trên
là h
ợ
p l
ệ
. B
ằ
ng cách s
ử
d
ụ
ng gi
ả
thi
ế
t này
chúng ta có th
ể
nói r
ằ
ng R

max
+ R
c
+ R
b
x
ấ
p x
ỉ
R
b
.





 V
max
(5-2)
Biên soạn: Nhóm Noname
Do đó phương trình 5-2 có th
ể
vi
ế
t l
ạ
i:

V

io
= R
c
. V
max
/R
b
(5-3)
 Ở
đây V
max
=V=|V
cc
|=|V
EE
|
(5-4)

Lưu ý r
ằ
ng V
io
ph
ụ
thu
ộ
c vào cư
ờ
ng đ
ộ

c
ủ
a
ngu
ồ
n đi
ệ
n áp cung c
ấ
p + V
cc
và –V
EE

Phương trình 5-4 s
ẽ
đư
ợ
c dùng đ
ể
thi
ế
t k
ế
m
ạ
ch bù (compensating) .
Biên soạn: Nhóm Noname
Thiết kế mạch bù dùng op-amps LM307.
Op-apms sử dụng có điện thế ± 10V.

Bài giải :
 Giá trị tối đa của V
io
trong bảng datasheet của
LM307 là 10mV. Giá trị của: V= |V
cc
|=|-
V
ee
|=10V.
 Áp dụng 5-4 ta có:
Biên soạn: Nhóm Noname
 Nếu ta chọn R
c
= 10Ω , giá trị của R
b
sẽ là :
 R
b
= 1000.R
c
= 10000Ω.
 Khi R
b
> R
max
, ta chọn R
b
=10R
max

, ở đây
R
max
=R
a
/4.
 R
b
=10R
a
/ 4.
 R
a
=R
b
/ 2.5= 4kΩ.
Biên soạn: Nhóm Noname
 Nếu biến trở 4kΩ không có sẵn chúng ta có
thể sử dụng giá trị thấp hơn, chẳng hạn như
3kΩ. Khi đó giá trị của R
a
sẽ lớn hơn R
b
bởi hệ
số của 10 . Nếu ta chọn biến trở R
a
3kΩ là giá
trị R
a
. Khi đó :

 R
a
= 3kΩ
 R
b
=10k Ω
 R
c
= 10 Ω
 Mạch điện cuối cùng bao gồm các chân kết nối
ở LM307 được biểu diễn ở hình 5-6.
Biên soạn: Nhóm Noname
+V
cc
+10V
-V
EE
-10V
R
L
>10kΩ
+
LM307
-
3
2
4
6
V
oo

=0V
7
R
b
10kΩ
R
c
10Ω
R
a
3kΩ
-V
EE
-10V
+V
cc
+10V
Biên soạn: Nhóm Noname
 Sau mạch điện ở hình 5-6 đã được test thử,
chúng ta sẽ điều chỉnh biến trở R
a
để V
oo
giảm
về 0 .
Biên soạn: Nhóm Noname
 Chúng ta vừa khảo sát mạch bù với op-amp
vòng hở (open-loop). Giờ ta sẽ khảo sát về
điện thế offset trong Op-amp có hồi tiếp. Bộ
khếch đại đảo và không đảo mắc hồi tiếp được

biểu diễn như hình 5.7 .
 Để xác định tác động của V
io
trong mỗi trường
hợp chúng ta phải giảm điện áp vào V
in
về 0 .
Biên soạn: Nhóm Noname
+V
cc
-V
EE
R
L
+
A
-
V
oo
=
(1+R
F
/R
1
)V
io
R
F
R
1

~
R
in
~0Ω
+
V
i
n
-
+V
cc
-V
EE
R
L
+
A
-
V
oo
= (-
RF/R1)Vio
R
F
R
1
~
R
in
~0Ω

+
V
in
-
Biên soạn: Nhóm Noname