View
143
Download
4
Category
Preview:
Citation preview
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tửGV: Lê Thị Kim Anh
1
Chương 5
CÁC MẠCH ỨNG DỤNG KHUẾCH ðẠI THUẬT TOÁN
(OPERATIONAL AMPLIFIER – OP AMP)
I. ðỊNH NGHĨA VÀ KÝ HIỆU
- Khuếch ñại là quá trình biến ñổi một ñạilượng (dòng ñiện hoặc ñiện áp) từ biên ñộ nhỏthành biên ñộ lớn mà không làm thay ñổidạng của nó.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tửGV: Lê Thị Kim Anh
2
Khuếch ñại thuật toán (OP-AMP) cũng có những tính chất của một mạch khuếch ñại. OP-AMP có 2 ngoP vào – ñảo vaS không ñảo –vaS một ngoP ra, một OP-AMP lyU tưởng sẽ có những tính chất sau:
+ Hê[ sôU khuếch ñại (vòng hơ]) là vôcùng.
+ Trơ] kháng ngoP vào là vô cùng.
+ Trơ] kháng ngoP ra là 0.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tửGV: Lê Thị Kim Anh
3
KyU hiệu
++++iv : Ngõ vào không ñảo
−−−−iv : Ngõ vào ñảo
ov : Ngõ ra
vo
-
+
−−−−iv
++++iv
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tửGV: Lê Thị Kim Anh
4
II. MẠCH KHUẾCH ðẠI ðẢO (NGƯỢC PHA)
vo0====++++iv
−−−−iv
vi
R1
RfI
Xét mạch OPAMP lyU tưởng:
Ri = ∞∞∞∞, Ii = 0 nên:
0≈≈≈≈==== ++++−−−−ii vv
Dòng qua R1:
f
oi
R
v
R
vI −−−−========
1
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tửGV: Lê Thị Kim Anh
5
if
o vR
Rv
1
−−−−====⇒⇒⇒⇒
Tổng trơ] vào:1
i
ii R
i
vZ ========
Hê[ sôU khuếch ñại vòng kín:
1R
R
v
vA f
i
ov −−−−========
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tửGV: Lê Thị Kim Anh
6
III. MẠCH KHUẾCH ðẠI KHÔNG ðẢO (ðỒNG PHA)
Xét mạch OPAMP lyU tưởng:
Ri = ∞∞∞∞, Ii = 0 nên:
0≈≈≈≈==== ++++−−−−ii vv
Dòng qua R1:
f
oi
RR
v
R
vI
++++========
−−−−
11
vo
−−−−iv
vi
R1
Rf
++++iv
I
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tửGV: Lê Thị Kim Anh
7
Ta có hê[ sôU khuếch ñại vòng kín:
if
o vR
Rv
++++====⇒⇒⇒⇒
1
1
11
11
R
R
R
RR
v
vA ff
i
ov ++++====
++++========
Mặt khác, coi :iii vvv ≈≈≈≈==== ++++−−−−
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tửGV: Lê Thị Kim Anh
8
vivo
* MẠCH ðỆM (MẠCH THEO ðIỆN ÁP)
ðây là trường hợp ñặc biệt của mạch khuếchñại không ñảo, với: Rf = 0 vaS R1 = ∞∞∞∞
11
11
R
R
R
RR
v
vA ff
i
ov ++++====
++++========
Áp dụng công thức:
1====⇒⇒⇒⇒ vA
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tửGV: Lê Thị Kim Anh
9
IV. MẠCH CỘNG
vo
vi1
vi2vi3
RfR1
R2
R3
i1
i2
i3
i
* Mạch cộng ñảo dấu
Dùng phương pháp xếp chồng:
1
1
1 if
o vR
Rv −−−−====
2
2
2 if
o vR
Rv −−−−====
3
3
3 if
o vR
Rv −−−−====
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tửGV: Lê Thị Kim Anh
10
ðiện áp ở ngoP ra:
321 oooo vvvv ++++++++====
++++++++−−−−====⇒⇒⇒⇒
3
3
2
2
1
1
if
if
if
o vR
Rv
R
Rv
R
Rv
Nếu chọn R1 = R2 = R3 = R, ta có:
(((( ))))321 iii
fo vvv
R
Rv ++++++++−−−−====
VaS nếu Rf = R, ta có:
(((( ))))321 iiio vvvv ++++++++−−−−====
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tửGV: Lê Thị Kim Anh
11
* Mạch cộng không ñảo dấu
vo
R1
R2
++++iv
RfRg
vi1
vi2
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tửGV: Lê Thị Kim Anh
12
vi1 vo
R1
Rf
R2
Rg
++++iv
++++
++++==== i
g
fo v
R
Rv 1
1
Áp dụng công thứccủa mạch khuếch ñạikhông ñảo: :
Khi vi2 = 0:
1
21
2
ii vRR
Rv
++++====++++
Dùng phương pháp xếp chồng
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tửGV: Lê Thị Kim Anh
13
2
21
1
21 i
g
fo v
RR
R
R
Rv
++++
++++====
Tương tư8, khi cho vi1 = 0
1i21
2
g
f1o v
RR
R
R
R1v
++++
++++====⇒⇒⇒⇒
ðiện áp ở ngoP ra:21 ooo vvv ++++====
++++++++
++++
++++====⇒⇒⇒⇒
2
21
1
1
21
21 ii
g
fo v
RR
Rv
RR
R
R
Rv
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tửGV: Lê Thị Kim Anh
14
Nếu chọn R1 = R2 = R, ta có:
++++
++++====
21
21 iifo
vv
R
Rv
VaS nếu Rf = R, ta có:
(((( ))))21 iio vvv ++++====
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tửGV: Lê Thị Kim Anh
15
vi2
vo
R1
R4
R2
R3
vi1
++++iv
−−−−iv
V. MẠCH TRỪ (MẠCH KHUẾCH ðẠI VI SAI)
1
21
2
ii vRR
Rv
++++====++++
* Khi vi2 = 0
1
21
2
3
4
11 io v
RR
R
R
Rv
++++
++++====⇒⇒⇒⇒
2
3
4
2 io vR
Rv −−−−====
* Khi vi1 = 0
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tửGV: Lê Thị Kim Anh
16
ðiện áp ở ngoP ra:21 iio vvv ++++====
2
3
4
1
21
2
3
41 iio v
R
Rv
RR
R
R
Rv −−−−
++++
++++====⇒⇒⇒⇒
vo có dạng: Vo = a1 vi1 – a2 vi2 , với:
3
4
2
21
2
3
4
11
R
Ra;
RR
R
R
Ra ====
++++
++++====
(((( ))))3
4
2
21
2
211
R
Ra;
RR
Raa:Hay ====
++++++++====
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tửGV: Lê Thị Kim Anh
17
Nếu chọn R1 = R2=R3 = R4, ta có:
⇒ðiều kiện ñê] thực hiện ñược mạch này:
(1 + a2)> a1
21 iio vvv −−−−====
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tửGV: Lê Thị Kim Anh
18
VI. MẠCH TÍCH PHÂN
vi
vo
R C
++++iv
−−−−iv
i
Dòng ñi qua tu[ ñược tính:
dt
dvCiC ====
dt
dVCi o−−−−====⇒⇒⇒⇒
Mặt khác:
R
Vi i====
idtC
dv o
1−−−−====⇒⇒⇒⇒
∫∫∫∫−−−−====⇒⇒⇒⇒ dtiC
vo
1
∫∫∫∫−−−−====⇒⇒⇒⇒ dtvCR
v io
1
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tửGV: Lê Thị Kim Anh
19
VII. MẠCH VI PHÂN
++++iv
vovi
R
C
iDòng ñi qua tu[:
dt
dVCi i====
Mặt khác:
R
V
dt
dVC oi −−−−====⇒⇒⇒⇒
dt
dVRCv i
o −−−−====⇒⇒⇒⇒
R
Vi o−−−−====
Recommended