Embed Size (px)
Citation preview
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
11
CHƢƠNG 4
Mạch khuếch đại thuật
toán
Bùi Minh Thành
Bộ môn Kỹ thuật Điện tử - ĐHBK Tp. HCM
Bộ môn Kỹ Thuật Điện Tử - ĐHBK
Tài liệu tham khảo
[1] Theodore F.Bogart, JR, Electronic devices and
Circuits,2nd Ed. , Macmillan 1991
[2] Lê Phi Yến, Nguyên Nhƣ Anh, Lƣu Phu, Kỹ thuật
điện tử, NXB Khoa hoc ky thuât
[3] Allan R. Hambley, Electrical Engineering:
Principles and Applications, Prentice Hall,4 edition
(2007)
[4] Slide bài giảng môn Kỹ thuật điện tử cô Lê Thị Kim
Anh
2
Bộ môn Kỹ Thuật Điện Tử - ĐHBK
Nội dung1) Giới thiệu
2) Đặc tính và các thông số của bộ KĐTT lý tưởng
3) Các mạch ứng dụng cơ bản3.1) Mạch khuếch đại đảo
3.2) Mạch khuếch đại không đảo
3.3) Mạch đệm
3.4) Mạch cộng đảo dấu
3.5) Mạch cộng không đảo dấu
4) Các mạch ứng dụng tạo hàm4.1) Mạch tích phân
4.2) Mạch vi phân3
Bộ môn Kỹ Thuật Điện Tử - ĐHBK
1) Giới thiệu
Khuếch đại là quá trình biến đổi một đại lƣợng (dòng điện hoặc
điện áp) từ biên độ nhỏ thành biên độ lớn mà không làm thay
đổi dạng của nó.
- Khuếch đại thuât toan (OPAMP – Operational Amplifier) là bộ
khuếch đại DC có hệ số khuếch đại Av rất cao thƣờng đƣợc chế
tạo dƣới dạng tích hợp
Bộ môn Kỹ Thuật Điện Tử - ĐHBK
1) Giới thiệuKĐ
Vi sai
KĐTrung gian
Dịch mứcDC
Đệm ngõ ra
V+
V-
VO
Bộ môn Kỹ Thuật Điện Tử - ĐHBK
2) Đặc tính và các thông số
iv : Ngo vao không đảo
iv : Ngo vao đảo
ov : Ngo ra
vo
-
+
iv
iv
Bộ môn Kỹ Thuật Điện Tử - ĐHBK
Đặc tính truyền đạt vòng hỡ
Bão hòa dương
Bão hòa âm
i i iV V V
VO
O +VS
-VS
Vùng khuếch đại
Bộ môn Kỹ Thuật Điện Tử - ĐHBK
Đặc tính truyền đạt khi có hồi tiếp âm (vòng kín)
Bão hòa dương
Bão hòa âm
i i iV V V
VO
O +VS
-VS
A Vf
+VSf
-VSf
AVO
Bộ môn Kỹ Thuật Điện Tử - ĐHBK
Opamp lý tưởng
• Hệ số khuếch đại vòng hỡ
AVO
• Tổng trở vao Rin
• Tổng trở ra Rout 0
0
i iV V
I I
Bộ môn Kỹ Thuật Điện Tử - ĐHBK
3) Các mạch ứng dụng cơ bản Opamp
3.1) Mạch khuếch đại đảo
3.2) Mạch khuếch đại không đảo
3.3) Mạch đệm
3.4) Mạch cộng đảo dấu và không đảo dấu
3.5) Mạch vi sai (mạch trừ)
Bộ môn Kỹ Thuật Điện Tử - ĐHBK
3.1 MẠCH KHUÊCH ĐẠI ĐẢO (NGƢƠC PHA)
vo0
iv
iv
vi
R1
Rf
I
Xet mạch OPAMP ly tƣởng:
Ri = , Ii = 0 nên:
0
ii vvDòng qua R1:
f
oi
R
v
R
vI
1
Hệ số khuếch đại vòng kin:
1R
R
v
vA f
i
ov
if
o vR
Rv
1
Tổng trở vao: 1Ri
vZ
i
ii
Bộ môn Kỹ Thuật Điện Tử - ĐHBK
3.2) MẠCH KHUÊCH ĐẠI KHÔNG ĐẢO (ĐỒNG PHA)
Xet mạch OPAMP ly tƣởng:
Ri = , Ii = 0 nên: 0
ii vvDòng qua R1:
f
oi
RR
v
R
vI
11
Ta co hệ số khuếch đại vòng kin:
Mặt khac, coi :iii vvv
if
o vR
Rv
1
1
vo
iv
vi
R1
Rf
iv
11
1 1R
R
R
RR
v
vA ff
i
ov
I
Bộ môn Kỹ Thuật Điện Tử - ĐHBK
3.3) MACH ĐÊM (MACH THEO ĐIÊN AP)
Đây la trƣờng hợp đặc biệt của mạch khuếch đại không đảo,
với: Rf = 0 va R1 =
vivo
11
1 1R
R
R
RR
v
vA ff
i
ov
Áp dung công thưc:
1 vA
Bộ môn Kỹ Thuật Điện Tử - ĐHBK
3.4) MẠCH CỘNG
vo
vi1
vi2
vi3
RfR1
R2
R3
i1
i2
i3
i
* Mạch công đao dâu
Dung phƣơng phap xếp chồng:
1
1
1 if
o vR
Rv
2
2
2 if
o vR
Rv
3
3
3 if
o vR
Rv
Bộ môn Kỹ Thuật Điện Tử - ĐHBK
Điện ap ở ngo ra:
3
3
2
2
1
1
if
if
if
o vR
Rv
R
Rv
R
Rv
Nếu chọn R1 = R2 = R3 = R, ta co:
321 iii
fo vvv
R
Rv
Va nếu Rf = R, ta co:
321 iiio vvvv
Bộ môn Kỹ Thuật Điện Tử - ĐHBK
* Mạch công không đao dâu
vo
R1
R2
iv
RfRg
vi1
vi2
Bộ môn Kỹ Thuật Điện Tử - ĐHBK
Khi vi2 = 0, mạch trơ thanh:
1
21
2ii v
RR
Rv
i
g
fo v
R
Rv 11
Tương tư:
2
21
12 1 i
g
fo v
RR
R
R
Rv
Dung phương phap xếp chông
vi1 vo
R1
Rf
R2
Rg
iv
1
21
21 1 i
g
fo v
RR
R
R
Rv
Ap dung công thưc
cua mạch khuếch đại không đao: :
Bộ môn Kỹ Thuật Điện Tử - ĐHBK
Điện ap ở ngo ra:
21 ooo vvv
2
21
11
21
21 ii
g
fo v
RR
Rv
RR
R
R
Rv
Nếu chọn R1 = R2 = R, ta co:
21 21 iif
o
vv
R
Rv
Va nếu Rf = R, ta co:
21 iio vvv
Bộ môn Kỹ Thuật Điện Tử - ĐHBK
vi2
vo
R1
R4
R2
R3
vi1
iv
iv
3.5) MẠCH TRƯ (MẠCH KHUÊCH ĐẠI VI SAI)
1
21
2ii v
RR
Rv
* Khi vi2 = 0
1
21
2
3
41 1 io v
RR
R
R
Rv
2
3
42 io v
R
Rv
* Khi vi1 = 0
Bộ môn Kỹ Thuật Điện Tử - ĐHBK
Điện ap ở ngo ra:21 iio vvv
2
3
41
21
2
3
41 iio vR
Rv
RR
R
R
Rv
Nếu chọn R1 = R2=R3 = R4, ta co:
21 iio vvv
Vo co dạng: Vo = a1 vi1 – a2 vi2 , với:
3
42
21
2
3
41 1
R
Ra;
RR
R
R
Ra
3
42
21
221 1
R
Ra;
RR
Raa:Hay
Điêu kiện đê thưc hiện đƣợc mạch nay: (1 + a2)> a1
Bộ môn Kỹ Thuật Điện Tử - ĐHBK
4) Các mạch ứng dụng tạo hàm
4.1) Mạch tích phân
4.2) Mạch vi phân
Bộ môn Kỹ Thuật Điện Tử - ĐHBK
4.1) MẠCH TÍCH PHÂN
vi
vo
R C
iv
ivi
Dòng đi qua tu đƣợc tinh:
dt
dvCiC
dt
dVCi o
Mặt khac:R
Vi i
idtC
dv o
1
dtiC
vo
1
dtvCR
v io
1
Bộ môn Kỹ Thuật Điện Tử - ĐHBK
4.2) MẠCH VI PHÂN
iv
vovi
R
C
iDòng đi qua tu:
dt
dVCi i
Mặt khac:
R
V
dt
dVC oi
dt
dVRCv i
o
R
Vi o
