Ktdt ch5 các mạch ưd khuếch đại thuật toán

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.


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.


3

KyU hiệu

++++iv : Ngõ vào không ñảo

−−−−iv : Ngõ vào ñảo

ov : Ngõ ra

vo

-

+

−−−−iv

++++iv


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


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 −−−−========


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


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 ≈≈≈≈==== ++++−−−−


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


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 −−−−====


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 ++++++++−−−−====


11

* Mạch cộng không ñảo dấu

vo

R1

R2

++++iv

RfRg

vi1

vi2


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


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


14

Nếu chọn R1 = R2 = R, ta có:

++++

++++====

21

21 iifo

vv

R

Rv

VaS nếu Rf = R, ta có:

(((( ))))21 iio vvv ++++====


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


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 ====

++++++++====


17

Nếu chọn R1 = R2=R3 = R4, ta có:

⇒ðiều kiện ñê] thực hiện ñược mạch này:

(1 + a2)> a1

21 iio vvv −−−−====


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


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−−−−====

Technology

Ktdt ch5 các mạch ưd khuếch đại thuật toán