3
Mạch khuếch đại thuật toán (operational amplifier), thường được gọi tắt là op- amp là một mạch khuếch đại "DC-coupled" (tín hiệu đầu vào bao gồm cả tín hiệu BIAS) với hệ số khuếch đại rất cao, có đầu vào vi sai, và thông thường có đầu ra đơn. Trong những ứng dụng thông thường, đầu ra được điều khiển bằng một mạch hồi tiếp âm sao cho có thể xác định độ lợi đầu ra, tổng trở đầu vào và tổng trở đầu ra. Các mạch khuếch đại thuật toán có những ứng dụng trải rộng trong rất nhiều các thiết bị điện tử thời nay từ các thiết bị điện tử dân dụng, công nghiệp và khoa học. Các mạch khuếch đại thuật toán thông dụng hiện nay có giá bán rất rẻ. Các thiết kế hiện đại đã được điện tử hóa chặt chẽ hơn trước đây, và một số thiết kế cho phép mạch điện chịu đựng được tình trạng ngắn mạch đầu ra mà không làm hư hỏng. Lịch sử Từ khi mới ra đời, mạch khuếch đại thuật toán được thiết kế để thực hiện các phép tính bằng cách sử dụng điện áp như một giá trị tương tự để mô phỏng các đại lượng khác. Do đó, nó mới được đặt tên là "Mạch khuếch đại thuật toán". Đây là thành phần cơ bản trong các máy tính tương tự, trong đó mạch khuếch đại thuật toán sẽ thực hiện các thuật toán như Cộng, Trừ, Tích phân và Vi phân vv... Tuy nhiên, mạch khuếch đại thuật toán lại rất đa năng, với rất nhiều ứng dụng khác ngoài các ứng dụng thuật toán. Các mạch khuếch đại thuật toán thực nghiệm, được lắp ráp bằng các transistor, các đèn điện tử chân không hoặc những linh kiện khuếch đại khác, được trình bày dưới dạng những mạch linh kiện rời rạc hoặc các mạch tích hợp đã tỏ ra rất tương hợp với những linh kiện thực sự. Trong khi các mạch khuếch đại thuật toán đầu tiên phát triển trên các đèn điện tử chân không, giờ đây chúng thường được sản xuất dưới dạng mạch tích hợp (ICs), mặc dù vậy, những phiên bản lắp ráp bằng linh kiện rời cũng được sử dụng nếu cần những tiện ích vượt quá tầm của các IC. Những mạch khuếch đại thuật toán tích hợp đầu tiên được ứng dụng rộng rãi từ cuối thập niên 1960, là các mạch sử dụng transistor lưỡng cực μA709 của hãng Fairchild, do Bob Widlar thiết kế năm 1965; nó nhanh chóng bị thay thế bằng mạch 741, mạch này có những tiện ích tốt hơn, độ ổn định cao hơn và dễ sử dụng hơn. Mạch μA741 đến nay vẫn còn được sản xuất, và có mặt khắp nơi trong lĩnh vực điện tử - rất nhiều nhà chế tạo đã sản xuất ra các phiên bản khác của mạch này, nhưng vẫn tiếp tục thừa nhận con số ban đầu là "741". Những thiết kế tốt hơn đã được giới thiệu, một số dựa trên transistor hiệu ứng trường FET (cuối thập niên 1970) và transistor hiệu ứng trường có cổng cách điện MOSFET(đầu thập niên 1980). Rất nhiều những linh kiện hiện đại này có thể thay thế được cho các mạch sử dụng 741, mà không cần thay đổi gì, nhưng lại cho những hiệu năng tốt hơn. Các mạch khuếch đại thuật toán thường có những thông số nằm trong những giới hạn nhất định, và có những vỏ ngoài tiêu chuẩn, cùng với nguồn điện cung cấp

Vi Mạch Khuếch Đại Thuật Toán

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Vi Mạch Khuếch Đại Thuật Toán

Citation preview

Mch khuch i thut ton(operational amplifier), thng c gi tt lop-ampl mt mch khuch i "DC-coupled" (tn hiu u vo bao gm c tn hiu BIAS) vi h s khuch i rt cao, c u vo vi sai, v thng thng c u ra n. Trong nhng ng dng thng thng, u ra c iu khin bng mt mch hi tip m sao cho c th xc nh li u ra, tng tr u vo v tng tr u ra.Cc mch khuch i thut ton c nhng ng dng tri rng trong rt nhiu cc thit b in t thi nay t cc thit b in t dn dng, cng nghip v khoa hc. Cc mch khuch i thut ton thng dng hin nay c gi bn rt r. Cc thit k hin i c in t ha cht ch hn trc y, v mt s thit k cho php mch in chu ng c tnh trng ngn mch u ra m khng lm h hng.Lch sT khi mi ra i, mch khuch i thut ton c thit k thc hin cc php tnh bng cch s dng in p nh mt gi tr tng t m phng cc i lng khc.Do , n mi c t tn l "Mch khuch i thut ton". y l thnh phn c bn trong ccmy tnh tng t, trong mch khuch i thut ton s thc hin cc thut ton nh Cng, Tr, Tch phn v Vi phn vv... Tuy nhin, mch khuch i thut ton li rt a nng, vi rt nhiu ng dng khc ngoi cc ng dng thut ton. Cc mch khuch i thut ton thc nghim, c lp rp bng cc transistor, cc n in t chn khng hoc nhng linh kin khuch i khc, c trnh by di dng nhng mch linh kin ri rc hoc cc mch tch hp t ra rt tng hp vi nhng linh kin thc s.Trong khi cc mch khuch i thut ton u tin pht trin trn cc n in t chn khng, gi y chng thng c sn xut di dngmch tch hp(ICs), mc d vy, nhng phin bn lp rp bng linh kin ri cng c s dng nu cn nhng tin ch vt qu tm ca cc IC.Nhng mch khuch i thut ton tch hp u tin c ng dng rng ri t cui thp nin 1960, l cc mch s dng transistor lng cc A709 ca hng Fairchild, doBob Widlarthit k nm 1965; n nhanh chng b thay th bng mch 741, mch ny c nhng tin ch tt hn, n nh cao hn v d s dng hn. Mch A741 n nay vn cn c sn xut, v c mt khp ni trong lnh vc in t - rt nhiu nh ch to sn xut ra cc phin bn khc ca mch ny, nhng vn tip tc tha nhn con s ban u l "741". Nhng thit k tt hn c gii thiu, mt s da trn transistor hiu ng trngFET(cui thp nin 1970) v transistor hiu ng trng c cng cch inMOSFET(u thp nin 1980). Rt nhiu nhng linh kin hin i ny c th thay th c cho cc mch s dng 741, m khng cn thay i g, nhng li cho nhng hiu nng tt hn.Cc mch khuch i thut ton thng c nhng thng s nm trong nhng gii hn nht nh, v c nhng v ngoi tiu chun, cng vi ngun in cung cp tiu chun. Chng c rt nhiu ng dng trong lnh vc in t; ch cn mt s t linh kin bn ngoi n c th thc hin c mt di rng cc tc v x ltn hiu tng t. Rt nhiu mch khuch i thut ton tnh hp c gi ch chng vi cent nu mua vi s lng va phi, trong khi nhng mch khuch i tch hp hoc ri rc vi nhng thng s k thut khng tiu chun c th c gi n c 100 dollar nu t hng s lng t.Nguyn l hot ng.u vo vi sai ca mch khuch i gm c u vo o v u vo khng o, v mch khuch i thut ton thc t s ch khuch i hiu s in th gia hai u vo ny. in p ny gi l in p vi sai u vo. Trong hu ht cc trng hp, in p u ra ca mch khuch i thut ton s c iu khin bng cch trch mt t l no ca in p ra a ngc v u vo o. Tc ng ny c gi lhi tip m. Nu t l ny bng 0, ngha l khng c hi tip m, mch khuch i c gi l hot ng vng h. V in p ra s bng vi in p vi sai u vo nhn vi litng ca mch khuch i, theo cng thc sau:

Trong V+l in th ti u vo khng o, Vl in th u vo o v G gi l li vng hca mch khuch i.K hiu.K hiu trn mch in ca mt mch khuch i thut ton nh sau:

K hiu ca mch khuch i thut ton trn s inTrong : V+: u vo khng o V: u vo o Vout: u ra VS+: Ngun cung cp in dng VS: Ngun cung cp in mCc chn cp ngun (VS+andVS) c th c k hiu bng nhiu cch khc nhau. Cho d vy, chng lun c chc nng nh c. Thng thng nhng chn ny thng c v dn v gc tri ca s cng vi h thng cp ngun cho bn v c r rng. Mt s s ngi ta c th gin lc li, v khng v phn cp ngun ny. V tr ca u vo o v u vo khng o c th hon chuyn cho nhau khi cn thit. Nhng chn cp ngun thng khng c o ngc li.Mch khuch i thut ton l tngVi mi gi tr in p u vo, mt mch khuch i thut ton "l tng" c: li vng hv cng ln Bng thngv cng ln Tng tr u vo v cng ln ( cho dng in u vo bng khng) in p b bng khng Tc thay i in p v cng ln Tng tr u ra bng khng v Tp nhiu ( n) bng khngNh th, u vo ca mch khuch i thut ton l tng khi tnh ton trong vng hi tip c th m phng bng mt khunullator, ng ra vi mt khunoratorv kt hp c 2 ( mt mch khuch i thut ton l tng hon chnh) bng mt khunullor.Mch khuch i thut ton thc s ch gn t c cc tng trn: bn cnh cc gi tr gii hn v tc thay i, bng thng, in p b v nhng th tng t nh th, cc thng s ca mch khuch i thut ton thc t s b thay i theo thi gian v c th b thay i theo nhit , tnh trng ca cc u vo... Cc mch tch hp hin i s dng transistor hiu ng trng (FET) hoc transistor hiu ng trng c cng cch in Oxit kim loiMOSFETs c cc c tnh gn vi mch l tng hn cc mch s dng transistor lng cc khi cc tn hiu ln phi x l trong iu kin nhit phng qua mt bng thng gii hn. c bit, tng tr vo cao hn rt nhiu, tuy nhin cc mch dng transistor lng cc thng tt hn v mt tri in p b, v n.Khi nhng gii hn ca mt mch khuch i thut ton thc s c tm thi b qua, n c th c xem nh mt chichp enc li. Chc nng ca mch v cc thng s c th xc nh bng mchhi tip, v thng l hi tip m.