Tài liệu Thiết kế bộ bảo mật điện thoại, chương 7 docx

Chương 7: Đặc tính biên độ- tần số
Các tần khuếch đại nằm trong bộ khuếch đại thuật toán
thường có tần số giới hạn khác nhau. Đặc tính tần số của bộ khuếch đại
thuật toán là tích đặc tính tần số thành phần của từng tầng.
Để xét đặc tính tần số ta dùng mô hình của bộ khuếch đại
thuật toán (hình.IV.6). Đây là bộ khuếch đại thuật toán gồm một tầng
khuếch đại lý tưởng, có hệ số khuếch đại A
0
=A
00
,không phụ thuộc tần số
và ba khâu lọc thông thấp riêng lẻ, đặc trưng cho các điện trở và tụ điện
tạp tán trong mạch. Trong hình.IV.6, tam giác +1 biểu diễn các khâu
ghép mạch điện không phụ thuộc tần số và có hệ truyền đạt bằng một.
Do đó ta có thể viết được sự phụ thuộc của A
0
theo tần số:
Trong đó :f
a1
,f
a2
,f
a3
_ tần số giới hạn của ba khâu lọc thông
thấp. Theo biểu thức trên, rõ ràng A
0
giảm khi tần số tăng và A
o
=1 khi
f=f
T

(f
T
tần số chuyển tiếp). Đồng thời khi tần số tăng thì góc lệch pha 
giữa V
0
và V
d
cũng tăng về trò tuyệt đối. Tóm lại có thể minh họa đặc
tính biên độ_tần số và pha_tần số của bộ khuếch đại thuật toán như
(hình.IV.7), trong đó giả thuyết f
a1
 f
a2
 f
a3 .
(Hình 1.4) biểu diễn đặc
tính biên độ –tần số dưới dạng đồ thò Bode. Ta thấy rằng ,khi f >f
1
thì hệ
số khuếch đại giảm đi với độ dốc –20dB/D, tiếp khi f >f
2
và f >f
3
thì A
0
lần lượt giảm với độ dốc –40dB/D và –60dB/D. Mặc khác khi tần số tăng
thì góc lệch pha
 giảm. Ta đặc biệt quan tâm đến góc lệch pha =180
0
,

vì lúc đó V
0
và V
d
ngược pha, do đó cữa thuận và cửa đảo của BKĐTT
thay đổi tác dụng của nó cho nhau.
321
000
1
1
1
1
1
1

f
jf
f
jf
f
jf
AA






H.IV.6 Mô hình của BKĐTT

H.IV.7 Đặc tính biên độ-tần số của BKĐTT
3.
Hệ số nén đồng pha:


H.IV.8 Quan hệ giữa điện áp ra với điện áp vào đồng pha
A
00
270
0
A
0
(dB)
-
20dB/D
-
40dB/D
-
60dB/D
180
0
Log f
Log f
90
0

f
3
f
1

f
2
f
T
V
0
V
cm
V
cmmax
V
cmmin
Nếu đặt vào cửa thuận và cửa đảo của bộ khuếch đại thuật
toán một điện áp bằng nhau, nghóa là V
+
=V
-
=V
cm
0,thì V
d
=0.Gọi V
cm
là
điện áp đồng pha, theo biểu thức IV.1 thì V
0
= 0. Tuy nhiên thực tế không
như vậy, hình H.IV.8 cho thấy mối quan hệ giữa điện áp V
0
với điện áp

đồng pha V
cm
.Vậy theo hình cho thấy mối quan hệ giữa điện áp V
0
với điện áp đồng pha V
cm
có quan hệ tỷ lệ nào đó. Hệ số tỷ lệ tương ứng
được gọi là hệ số khuếch đại đồng pha A
cm
và được xác đònh theo biểu
thức:

Hệ số này nói chung phụ thuộc vào điện áp đồng pha. Trong
trường hợp lý tưởng A
cm
=0. Giá trò cực đại của điện áp vào đồng pha cho
trong các sổ tay vi mạch, cho biết giới hạn của điện áp vào đồng pha, để
cho hệ số khuếch đại A
cm
không vượt qúa giá trò đã cho. Hệ số khuếch
đại A
cm
luôn luôn phải nhỏ hơn hệ số khuếch đại A
oo
Hệ số nén đồng đồng pha:

Để đánh giá khả năng làm việc của bộ khuếch đại thực so
với bộ khuếch đại lý tưởng (A
cm
=0), người ta dùng hệ số nén đồng pha

CMRR, hệ số này được đònh nghóa bởi biểu thức sau:
Thường thì CMRR=10
3
10
5
Vì A
0
>0,A
cm
có thể âm hoặc dương nên CMRR cũng có thể
âm hoặc dương. Trò số CMRR cho trong các tài liệu kỹ thuật là tuyệt đối.
Khi dùng để tính, trong một số trường hợp cần phải xác đònh dấu của
CMRR. Theo đònh nghóa về hệ số khuếch đại tín hiệu A
00
và hệ số
khuếch đại đồng pha A
cm
, ta có thể viết:
cm
cm
V
V
A



0
cm
A
A

CMRR
0

cmcmd
cmconstA
d
dconstA
d
VAVAV
V
V
V
V
V
V
V
cm









00
00
0
0

Cho V
0
= 0,thì ta rút ra được :
Biểu thức cho biết phải đặt vào một điện áp bằng bao nhiêu
để bù được hiện tượng đồng pha.

Điện trở vào hiệu,điện trở vào đồng pha và điện trở ra:

Điện trở vào hiệu r
d
và điện trở vào đồng pha r
cm
,được đònh
nghóa sau:
Dòng vào tónh,điện áp vào lệch không:

Dòng vào tónh là trò trung bình của dòng vào cửa thuận và
dòng vào cửa đảo:
Dòng vào lệch không là hiệu các dòng tónh ở hai cửa của bộ
khuếch đại thuật toán:
I
lo
= I
+
- I
-
với V
+
= V
-

=0 (thường chọn I = 0.1I
t
)
Dòng vào lệch không phụ thuộc nhiệt độ, do đó khi nhiệt
độ thay đổi trò số của dòng lệch không thay đổi theo. Hiện tượng này gọi
là hiện tượng trôi dòng lệch không. Để đánh gía mức trôi dòng lệch
không người ta dùng hệ số nhiệt của dòng lệch không
I
lo
/t
0
có thứ
nguyên nA/
0
C.
const
V
d
cm
cm
V
V
A
A
CMRR




0

0




















0
0
khiV
I
V
khiV
I
V
r

d
0
2





VkhiV
II
I
t
Trong BKĐTT thực ,khi V
+
=V
-
=0 thì V
0
vẫn khác không.
Lúc này điện áp lệch không ở đầu vào gây nên. Vậy điện áp lệch không
V
0
là điện áp cần phải đặt giữa hai đầu vào của BKĐTT để cho V
0
=0
V
lo
=V
+
-V

-
khi V
0
=0
Điện áp lệch không cũng phụ thuộc nhiệt độ, do đó cũng có
hiện tượng trôi điện áp lệch không, được đặc trưng bởi tham số
V
lo
/t
0
,
thông thường
V
lo
/t
0
=(1100)V. Ta thấy rằng tham số của BKĐTT
được đònh nghóa như tham số của BKĐ vi sai. Đó là vì tầng vào của
BKĐTT luôn luôn là tầng khuếch đại vi sai.