Tài liệu Thiết kế bộ bảo mật điện thoại, chương 6 docx

CHƯƠNG 6 : NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG CỦA BỘ KHUẾCH ĐẠI
THUẬT TOÁN (OP-AMP)
.1 Khái niệm
:

Bộ khuếch đại thuật toán và các bộ khuếch đại thông thường
về cơ bản không có sự khác nhau. Cả hai loại này đều dùng để khuếch
đại điện áp,dòng điện hoặc công suất. Trong khi tính chất của bộ khuếch
đại thông thường phụ thuộc vào kết cấu bên trong của mạch thì tác dụng
của bộ khuếch đại thuật toán có thể thay đổi được và chỉ phụ thuộc vào
các linh kiện mắc ở mạch ngoài. Để thực hiện được điều đó, bộ khuếch
đại thuật toán phải có độ khuếch đại rất lớn, trở kháng vào rất lớn và trở
kháng ra rất nhỏ.







H.1:Bộ khuếch đại thuật toán(BKĐTT)
Bộ khuếch đại thuật toán được biểu diễn như hình vẽ H.IV.1
Trong đó:
V
+
,I
+
:điện áp và dòng điện ngõ vào không đảo
V
-
,I

-
:điện áp và dòng điện ngõ vào đảo
V
d
:điện áp vào hiệu
Bộ khuếch đại thuật toán khuếch đại hiệu điện áp:V
d
V
+
-V
-
,với hệ số khuếch đại A
o
>O. Do đó, điện áp sẽ là :
V
o
A
o
V
d
A
o
(V
+
-V
-
) (IV.1)
V
+
,I

+
V
0
,I
0
V
-
,I
-
-
+
Nếu V
-
 0 thì V
o
A
o
V
+
, lúc này điện áp ra đồng pha với điện
áp vào V
+
vì vậy người ta gọi cửa (+) là cửa vào không đảo hoặc cửa vào
thuận của bộ khuếch đại thuật toán.
Nếu V
+
=0 thì V
o
=-A
o

V
-
, dấu trừ thể hiện điện áp ra ngược pha
với điện áp vào nên người ta gọi cửa (-) là cửa vào đảo của bộ khuếch
đại thuật toán.
Ngoài ra, một bộ khuếch đại thuật toán thường có 3 tính chất
để trở thành một OP-AMP lý tưởng:
-Độ lợi vô hạn
-Trở kháng vào vô cùng lớn
-Trở kháng ra bằng 0
Theo lý thuyết, nếu op-amp có độ lợi vô hạn thì một điện áp
ngõ vào cực nhỏ thì ngỏ ra tương ứng phải có điện áp ra lớn vô hạn. Thực
sự thì độ lợi cũng không thể nào vô hạn,ngay cả trường hợp độ lợi rất lớn
cũng không thể có. Tuy nhiên, nếu nó đúng khi ngõ vào rất nhỏ sẽ tạo
điện áp ngõ ra đến gần giá trò cực đại (dương hay âm). Trong thực tế,
chúng ta ít khi được như vậy mà thường dùng thêm những điện trở bên
ngoài nối với Op-Amp để tạo ra những độ lợi mà chúng ta mong muốn.
Những độ khuếch đại như mong muốn, những điện trở tạo ra độ lợi giảm
thông qua tín hiệu hồi tiếp.

.2 Mạch cơ bản của bộ khuếch đại thuật toán:
Khi dùng bộ khuếch đại thuật toán, người ta dùng hồi tiếp âm
mà không dùng hồi tiếp dương, vì hồi tiếp dương làm cho bộ khuếch đại
thuật toán làm việc ở trạng thái bảo hòa. Hồi tiếp âm làm giảm độ
khuếch đại nhưng làm cho bộ khuếch đại thuật toán làm việc ổn đònh.
Trong một số trường hợp, người ta dùng cả hồi tiếp âm lẫn hồi tiếp dương
nhưng lượng hồi tiếp âm phải lớn hơn lượng hồi tiếp dương.

.2.1 Mạch
khuếch đại không

đảo:
R
I
-
+
V
0
R
F
V
I






H.IV.2
Phửụng trỡnh Kirchoff I ụỷ ngoừ vaứo V
+
V
I
=V
+
Phửụng trỡnh Kirchoff I ụỷ ngoừ vaứo V
-
Theo tớnh chaỏt cuỷa OP-AMP
0
0

FI
R
VV
R
V
I
I
IF
IIIFI
F
I
I
I
I
V
R
RR
V
RVRVRV
R
VV
R
V
VVV

0
0
0
0
0
2.2 Mạch khuếch đại đảo:
H.IV.3
Phương trình Kirchoff I cho ngõ vào V
+
V
+
= 0
Phương trình Kirchoff II cho ngõ vào V
-
Theo tính chất của OP-AMP

2.3 Macïh khuếch đại đệm:

H.IV.4
Phương trình Kirchoff I ở ngõ vào V
+
V
I
= V
+
Phương trình Kirchoff I ở ngõ vào V
-
0
0





FI
I
R
VV
R
VV
I

I
F
FI
I
V
R
R
V
R
V
R
V
VV




0
0
0
0
-
+
V
0
V
I
V
0
R

F
R
I
V
I
-
+


V
--
= V
0
Theo tính chaát cuûa OP-AMP
V
-
= V
+
= V
I
V
0
= V
I