Pham 4-1Ch 4: Xử lý tín hiệu • Bộ xử lý tín hiệu có chức năng là chuyển đổi một tín hiệu sơ cấp thành một tín hiệu có thể sử dụng được bởi phần tử kế tiếp trong hệ thống.. • Những công v
Trang 1 C.B Pham 4-1
Ch 4: Xử lý tín hiệu
• Bộ xử lý tín hiệu có chức năng là chuyển đổi một tín
hiệu sơ cấp thành một tín hiệu có thể sử dụng được bởi
phần tử kế tiếp trong hệ thống
• Những công việc xử lý tín hiệu thường gặp là: cách ly
và biến đổi trở kháng; khuếch đại tín hiệu; lọc (chống
nhiễu); tuyến tính hóa; lấy mẫu; chuyển đổi tín hiệu tương
tư sang tín hiệu số và ngược lại
• Bộ khuếch đại thuật toán là phần tử căn bản trong các
mạch xử lý tín hiệu
Trang 2 C.B Pham 4-2
Các câu hỏi
Thường xuất hiện ở những thiết bị gì ? hình dáng thực tế tròn méo
lại móc một con ra Xem ?
Trang 3 C.B Pham 4-3
OPAMP viết tắt của chử Oprating Amplifier, gọi là khuếch
đại thuật toán , khếch đại vi sai, khếch đại sai lệch.
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.
Công dụng : làm các mạch đệm, khếch đại, so sánh tín
hiệu trong các mạch
OPAMP tiêu chuẩn trong các sách vở là con 741 , trong
CDP thường là con 5532, 4560,5680 (dual opamp)
Vỏ nhựa 8 chân hoặc con vỏ sắt tròn (LF356)
Các kí hiệu đầu là TL ,LF, TC nói đến loại Transistor, hãng
Trang 4 C.B Pham 4-4
Trang 5 C.B Pham 4-5
Trang 6 C.B Pham 4-6
Trang 7 C.B Pham 4-7
Trang 8 C.B Pham 4-8
4.1 Bộ khuếch đại thuật toán (Op-Amp)
Đặc tính của một Op-amp lý tưởng
Op-amp là một mạch khuếch đại tuyến tính với :
- hệ số khuếch đại mạch hở rất lớn: A = 100000+
- trở kháng vào lớn: Rin 1 M
- trở kháng ra thấp: Rout = 50-75
vout = A(v2 – v1)
vsat = 0.8Vcc
Trang 9 C.B Pham 4-9
4.1 Bộ khuếch đại thuật toán (Op-Amp)
Xét hệ số khuếch đại A = 100000
Trang 10 C.B Pham 4-10
4.1 Bộ khuếch đại thuật toán (Op-Amp)
5 giả thiết về đặc tính làm việc lý tưởng của Op-amp trong vùng làm việc tuyến tính
• Hệ số khuếch đại vô cùng lớn, A = ∞
v1 = v2
• Trở kháng vào vô cùng lớn: Rin = ∞
i1 = i2 = 0
• Trở kháng ra vô cùng bé: Rout = 0
Không tiêu hao năng lượng
• Băng thông vô cùng lớn
Không giới hạn tần số làm việc
• Đường đặc tuyến luôn đi qua điểm gốc tọa độ
Vout = 0 (khi v1 = v2)
Đặc tính làm việc của các mạch Op-amp ứng dụng (hệ số khuếch đại, trở kháng, và đáp ứng tần số) đều được xác định bởi các linh kiện (điện trở, tụ điện) được nối trong mạch
Trang 11 C.B Pham 4-11
4.2 Các mạch Op-Amp cơ bản
• Mạch so sánh
Trang 12 C.B Pham 4-12
4.2 Các mạch Op-Amp cơ bản
Trang 13 C.B Pham 4-13
4.2 Các mạch Op-Amp cơ bản
Trang 14 C.B Pham 4-14
4.2 Các mạch Op-Amp cơ bản
• Mạch lặp điện áp
Trang 15 C.B Pham 4-15
Voltage Follower
Trang 16 C.B Pham 4-16
4.2 Các mạch Op-Amp cơ bản
• Mạch khuếch đại đảo
Thí dụ: một phần tử đo sơ cấp có tín hiệu ra biến thiên từ 0 đến 100 mV khi biến được đo thay đổi trong toàn bộ phạm vi hoạt động Thiết
kế mạch khuếch đại đảo để tạo ra một tín hiệu
ra biến thiên từ 0 đến -5 V
Giải: Hệ số khuếch đại: A = 5 / 0.1 = 50
Chọn
Lưu ý: giá trị của Ri thường được chọn sao cho:
Trang 17 C.B Pham 4-17
Inverting amplifier
Trang 18 C.B Pham 4-18
4.2 Các mạch Op-Amp cơ bản
• Mạch khuếch đại không đảo
Thí dụ: một phần tử đo sơ cấp có tín hiệu ra biến thiên từ 0 đến 100 mV khi biến được đo thay đổi trong toàn bộ phạm vi hoạt động Thiết
kế mạch khuếch đại không đảo để tạo ra một tín hiệu ra biến thiên từ 0 đến 5 V
Giải: Hệ số khuếch đại: A = 5 / 0.1 = 50
Chọn
Lưu ý: giá trị của Ri và Rf thường được chọn sao cho:
Trang 19 C.B Pham 4-19
Noninverting amplifier
Trang 20 C.B Pham 4-20
4.2 Các mạch Op-Amp cơ bản
• Mạch tổng
Thí dụ: Theo thước đo về sự thoải mái, hệ thống điều hòa của một tòa nhà sẽ hoạt động khi tổng giá trị trả về từ bộ cảm biến nhiệt độ và bộ cảm biến độ ẩm là 1 V Điện áp ngưỡng để kích hoạt hệ thống điều hòa là 5 V Thiết kế mạch giao tiếp để kết nối tín hiệu của hai bộ cảm biến với hệ thống điều hòa
Nếu