Bài giảng kỹ thuật điện tử chương 4 nguyễn lý thiên trường

Chương 5 OPAMP

Khuếch đại thuật toán Op-amp
5.1 ĐỊNH NGHĨA VÀ KÝ HIỆU
- Khuếch đại là quá trình biến đổi một đại lượng (dòng điện
hoặc điện áp) từ biên độ nhỏ thành biên độ lớn mà không làm
thay đổi dạng của nó.
- Khuếch đại thuật toán (OP-AMP) cũng có những tính chất
của một mạch khuếch đại. OP-AMP có 2 ngõ vào – đảo và
không đảo – và một ngõ ra, một OP-AMP lý tưởng sẽ có
những tính chất sau:
+ Hệ sô khuếch đại (vòng hở) là vô cùng.
+ Trở kháng ngõ vào là vô cùng.
+ Trở kháng ngõ ra là 0.

1


Ký hiệu

v i−

-

vo

v i+
v i−
v i+
vo

+

: Ngõ vào đảo
: Ngõ vào không đảo
: Ngõ ra

5.2 MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐẢO (NGƯỢC PHA)
Xét mạch OPAMP lý tưởng:
Ri = ∞, Ii = 0 nên:

Dòng qua R1:
v
v
I= i = − o
R1
Rf
Hê sô khuếch đại vòng kín:
v
R
Av = o = − f
vi
R1

⇒ vo = −

R
R

I
R1

v i− = v i+ ≈ 0

f

vi

Rf

v i−
v i+ = 0

vo

vi

1

Tổng trơ vào: Z i =

vi
= R1
ii

2


5.3 MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÔNG ĐẢO (ĐỒNG PHA)
Xét mạch OPAMP ly tưởng:
Ri = ∞, Ii = 0 nên:

Dòng qua R1:
v i−
vo
I=
=
R1
R1 + R f
−

Mặt khác: vi

I

v i− = v i+ ≈ 0

v i−
R1

+
i

= v = vi

Ta có hê sô khuếch đại vòng kín:
v
R + Rf
R
Av = o = 1
= 1+ f

vi
R1
R1

Rf

vo

v i+

vi


Rf 
 v i
⇒ v o =  1 +
R

1 

* MẠCH ĐỆM
Đây là trường hợp đặc biệt của mạch khuếch đại không đảo,
với: Rf = 0 va R1 = ∞
Áp dụng công thức:

Av =

vo R1 + Rf
R
=

= 1+ f
vi
R1
R1

vi

vo

⇒ Av = 1

3


5.4 MẠCH CỘNG

* Mạch cộng đảo dấu

vi1
vi2
vi3

R1

Rf

R2
R3

vo

Điện áp ở ngõ ra:

Rf
Rf

 Rf
vi 3 
vi 2 +
vo = − vi1 +
R3 
R2
 R1
Nếu chọn R1 = R2 = R3 = R, ta có:

vo = −

Rf
(vi1 + vi 2 + v i3 )
R

Nếu Rf = R, ta có:

v o = −(v i1 + v i 2 + v i 3 )

4


* Mạch cộng không đảo dấu
Rf

Rg

vi1
vi2

R1

v i+

R2

V0

Dùng phương pháp xếp chồng

Điện áp ở ngõ ra:

 Rf
v o = 1 +
 R
g


  R2

R1


+

v
v
  R + R i1 R + R i 2 

2
1
2
 1

Nếu chọn R1 = R2 = R, ta có:

 R
v o = 1 + f
R


  v i1 + v i 2 


2



Nếu Rf = R, ta có:

v o = (v i1 + v i 2 )

5

5.5 MẠCH TRỪ (MẠCH KHUẾCH ĐẠI VI SAI)
Dùng phương pháp xếp chồng

vi2

* Khi vi2 = 0

v i+ =

R3

v i−

R2
v i1
R1 + R 2

R4

v i+

vi1
 R4   R2 
 vi1
⇒ vo1 = 1+  
 R3   R1 + R2 

R1

vo

R2

* Khi vi1 = 0

vo2 = −

R4
vi2
R3

Điện áp ở ngõ ra:

vo = v01 +v02


R   R2
⇒ v o =  1 + 4  
R 3   R1 + R 2

Vo có dạng:


R
 v i1 − 4 v i 2
R3


Vo = a1 vi1 – a2 vi2 , với:



R 
R2
R
 ; a 2 = 4
a 1 =  1 + 4  
R 3   R1 + R 2 
R3



R4
R2
 ; a 2 =
Hay : a 1 = (1 + a 2 ) 
R3
 R1 + R 2 

Điều kiện đê thực hiện được mạch này: (1 + a2)> a1
Nếu chọn R1 = R2=R3 = R4, ta có:

v o = v i1 − v i 2

6


5.6 MẠCH TÍCH PHÂN
Dòng đi qua tu được tính:
dv

iC = C
dt
i
dVo
⇒ i = −C
dt

v

⇒ dv o = −

C

R
i

1
idt
C

v i−
v i+

vo

1
i dt
C∫
V
Mặt khác: i = i

R

⇒ vo = −

⇒

vo = −

1
v i dt
RC∫

5.7 MẠCH VI PHÂN

i

Dòng đi qua tụ:

dV
i = C
dt

R
i

Mặt khác:

i=−
⇒C

v i+

vi

C

vo

Vo
R

dV i
V
=− o
dt
R

⇒ v o = − RC

dV i
dt

7


Bài tập
Cho mạch điện dùng Op-amp lý tưởng như hình vẽ.
Tính Vo

ĐS: Vo= −5V

Bài tập
Cho mạch điện dùng Op-amp lý tưởng như hình vẽ
1. Tìm Vop1
2. Tìm Vo

8


Bài tập
Cho mạch điện dùng Op-amp lý tưởng như hình vẽ.
Viết biểu thức tính vo theo R1, R2, vs1, vs2

ĐS: vo=(1+R2/R1)(vs2-vs1)

9