Lecture 5Mạch khuếch đại (OPAMP)(chapter 5)Mục tiêu Có thể mô tả và sử dụng điện áp và dòng điện trongcác OPAMP lý tưởng. Có khả năng phân tích các mạch OPAMP lý tưởngđơn giản Hiểu các mạch có chứa OPAMP: bộ khuếch đại đảo,bộ khuếch đại tổng hợp, bộ khuếch đại không đảongược, bộ khuếch đại khác biệt Hiểu được mô hình OPAMP thực tế. Có thể sử dụngmô hình này để phân tích mạch đơn giản có chứaOPAMP.Op Amp OPAMP là 1 khối cơ bản trong thiết kế mạch Bên trong CHIP là 1 khối gồm các transistors và các yếutố khác tạo nên một nguồn điện áp gần như lý tưởng vàcó thể tăng vô hạn Chúng ta bắt đầu với giả sử ở trạng thái lý tưởng… Các mô hình thực tế sẽ nghiên cứu ở cuối chương…5.1 các cực của bộ khuếch đại thuậttoán.The 741 Op Amp 741 OPAMP là khởi đầu của các OPAMP hiện nay(tốcđộ nhanh, ít tiếng ồn…) nhưng nó vẫn được dùng chonhiều mục đích khác nhau. Ký hiệu mạch OPAMP có ký hiệu mạch gồm 1 hình tam giác với 2 ngõvào(input) và 1 ngõ ra(output).Đặc tính điện áp Điện áp ngõ ra(output) là hàm của điện áp vào(input)C CC C p n C Cp n C C p nC C p n C CVV A v v VA v v V A v vV A v v Vv ( )( ) ( ) ( )0Các đặc tính của Op Amp Hoạt động ở vùng tuyến tính (Linear Region):– A được gọi là độ lợi của OPAMP.– Opamp lý tưởng, giá trị A is vô hạn.– Trong các bài toán, giá trị A khoảng 10,000 trong khiđiện áp DC cung cấp ít khi vượt quá 20V Như vậy trong LR vp=vn Op amps có điện trở vào khá lớn.– OpAmp lý tưởng, điện trở vào là vô cùng.– Trong các bài toán, giá trị của nó khoảng 1M .– Như vậy ip = in = 0Mối quan hệ trong OPAMP lýtưởng Một Opamp lý tưởng là 1 nguồn điều khiển(phụ thuộc)được biểu diễn lại như sau:Nếu v0là hữu hạn:and 0, 000 p np np ni iv vvv vNegative feedback Negative feedback được dùng để đảm bảo hoạt độngtrong vùng LR: Nếu (vp – vn) là positive, thì votăng, như vậy vn phảităng bởi feedback loop. Nếu (vp – vn) là negative, thì vo giảm, như vậy vn giảmbởi feedback loophttp:www.ecircuitcenter.comCircuitsopfeedback1opfeedback1.htmKhuếch đại đảo Các tín hiệu vào được đảo ngược và nhân với RfRstạingõ ra:ssfs fsnp nvRRvRvRvi is ifv v 00At inv.input:0 0sC Csfs C CsfC CvVRRv VRRLR : v0V http:www.ecircuitcenter.comCircuitsopinvopinv.htmKhuếch đại tổng Mạch sẽ cộng các tín hiệu vào và kết quả tỷ lệ với RfRs a b csfa b c sccfbbfaafc fcbbaaa b c f nv v vRRR R R R vvRRvRRvRRvRvRvRvRvi i i i i 000For :00http:www.ecircuitcenter.comCircuitsopsumopsum.htmKhuếch đại không đảo ngược
Trang 1Lecture 5 Mạch khuếch đại (OPAMP)
(chapter 5)
Trang 2Mục tiêu
Có thể mô tả và sử dụng điện áp và dòng điện trong
các OPAMP lý tưởng
Có khả năng phân tích các mạch OPAMP lý tưởng
đơn giản
Hiểu các mạch có chứa OPAMP: bộ khuếch đại đảo,
bộ khuếch đại tổng hợp, bộ khuếch đại không đảo ngược, bộ khuếch đại khác biệt
mô hình này để phân tích mạch đơn giản có chứa OPAMP
Trang 3Op Amp
OPAMP là 1 khối cơ bản trong thiết kế mạch
Bên trong CHIP là 1 khối gồm các transistors và các yếu
tố khác tạo nên một nguồn điện áp gần như lý tưởng và
có thể tăng vô hạn
Chúng ta bắt đầu với giả sử ở trạng thái lý tưởng…
Các mô hình thực tế sẽ nghiên cứu ở cuối chương…
Trang 45.1 các cực của bộ khuếch đại thuật toán
The 741 Op Amp
741 OPAMP là khởi đầu của các OPAMP hiện nay(tốc
độ nhanh, ít tiếng ồn…) nhưng nó vẫn được dùng cho nhiều mục đích khác nhau
Trang 5Ký hiệu mạch
OPAMP có ký hiệu mạch gồm 1 hình tam giác với 2 ngõ vào(input) và 1 ngõ ra(output)
Trang 6Đặc tính điện áp
Điện áp ngõ ra(output) là hàm của điện áp vào(input)
CC
CC n
p CC
n p
CC n
p
CC n
p CC
V V
v v
A V
v v
A V
v v
A
V v
v A V
) (
) (
) (
) (
0
Trang 7Các đặc tính của Op Amp
Hoạt động ở vùng tuyến tính (Linear Region):
– A được gọi là độ lợi của OPAMP
– Opamp lý tưởng, giá trị A is vô hạn
– Trong các bài toán, giá trị A khoảng 10,000 trong khi điện áp DC cung cấp ít khi vượt quá 20V
Như vậy trong LR vp=vn
Op amps có điện trở vào khá lớn
– OpAmp lý tưởng, điện trở vào là vô cùng
– Trong các bài toán, giá trị của nó khoảng 1M
– Như vậy i p = i n = 0
Trang 8Mối quan hệ trong OPAMP lý tưởng
Một Opamp lý tưởng là 1 nguồn điều khiển(phụ thuộc) được biểu diễn lại như sau:
Nếu v0 là hữu hạn:
0 ,
0
and
0 0
n p
n p
n p
i i
v v
v v
v
Trang 9Negative feedback
Negative feedback được dùng để đảm bảo hoạt động trong vùng LR:
- Nếu (vp – vn) là positive, thì vo tăng, như vậy vn phải tăng bởi feedback loop
- Nếu (vp – vn) là negative, thì vo giảm, như vậy vn giảm bởi feedback loop
http://www.ecircuitcenter.com/Circuits/opfeedback1/opfeedback1.htm
Trang 10Khuếch đại đảo
Các tín hiệu vào được đảo ngược và nhân với Rf/Rs tại
ngõ ra:
s s
f f
s
s n
n p
v R
R v
R
v R
v if
is i
v v
0
0
: input inv.
At
0 0
s
CC s
f CC
s s
f CC
v
V R
R V
v R
R V
v0
: LR
http://www.ecircuitcenter.com/Circuits/opinv/opinv.htm
Trang 11Khuếch đại tổng
Mạch sẽ cộng các tín hiệu vào và kết quả tỷ lệ với Rf/Rs
s
f s
c b
a
c c
f b
b
f a
a
f f
c
c b
b a
a
n f
c b
a
v v
v R
R v
R R
R R
v R
R v
R
R v
R
R v
R
v R
v R
v
R
v
i i
i i
i
0
0 0
: For
0 0
http://www.ecircuitcenter.com/Circuits/opsum/opsum.htm
Trang 12Khuếch đại không đảo ngược
Tín hiệu ra sẽ tỉ lệ với ngõ vào Rf/Rs :
g s
f
f s
s g
p n
v R
R v
R R
R
v v
v v
1 0
0
g
CC s
f
v
V R
R
1 : LR
http://www.ecircuitcenter.com/Circuits/opnon/opnon.htm
Trang 13Khuếch đại khác biệt
Tín hiệu ngõ ra sẽ tỉ lệ với độ chênh lệch tín hiệu ngõ
vào
) (
) (
) (
0
0 0
0
a b
a
b d
c b
a
a a
b b
d c
a
b a
d n
p
b d c
d p
b
n a
a n
v
v R
R v
R
R R
R
if
v R
R v
R R
R
R R
R v
v v
v R R
R v
R
v v
R
v v
http://www.ecircuitcenter.com/Circuits/opdif/opdif.htm
Trang 14Mô hình thực tế
Điều chỉnh từ mô hình lý tưởng:
Có giá trị điện trở vào xác định Ri
Có giá trị độ lợi A xác định
Điện trở ngõ ra khác 0 : R0
Không còn các giả thuyết về điện áp cũng như dòng
điện
+
+
-
-
Ri
Ro A(vp-vn)
vo
io
ip
in
http://www.ecircuitcenter.com/Circuits/opmodel1/opmodel1.htm