mạch khuếch đại đảo, mạch khuếch đại không đảo, mạch trừ, mạch khuếch đại vi sai, mạch tích phân,... là những nội dung chính trong chương 5 Các mạch ứng dụng khuếch đại thuật toán thuộc bài giảng Kỹ thuật điện tử C. Mời các bạn cùng tham khảo.
Trang 1Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử
Chương 5
CÁC MẠCH ỨNG DỤNG KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN
(OPERATIONAL AMPLIFIER – OP AMP)
I ĐỊNH NGHĨA VÀ KÝ HIỆU
- Khuếch đại là quá trình biến đổi một đại
lượng (dòng điện hoặc điện áp) từ biên độ nhỏ
thành biên độ lớn mà không làm thay đổi
dạng của nó.
Khuếch đại thuật toán (OP-AMP) cũng có
những tính chất của một mạch khuếch đại
OP-AMP có 2 ngõ vào – đảo và không đảo –
và một ngõ ra, một OP-AMP lý tưởng sẽ có
những tính chất sau:
+ Hệ số khuếch đại (vòng hở) là vô
cùng.
+ Trở kháng ngõ vào là vô cùng.
+ Trở kháng ngõ ra là 0.
Trang 2Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử
Ký hiệu
+
i
v : Ngõ vào không đảo
−
i
v : Ngõ vào đảo
o
v : Ngõ ra
vo
-+
−
i
v
+
i
v
II MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐẢO (NGƯỢC PHA)
vo
0
=
+
i v
−
i
v
vi
R 1
R f I
Xét mạch OPAMP lý
tưởng:
R i = ∞, I i = 0 nên:
0
≈
= +
−
i
v
Dòng qua R 1 :
f
o i
R
v R
v
I = = −
1
Trang 3Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử
i
f
R
R v
1
−
=
⇒
i
i
i
v
Hệ số khuếch đại vòng kín:
1
R
R v
v
i
o
III MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÔNG ĐẢO (ĐỒNG PHA)
Xét mạch OPAMP lý
tưởng:
R i = ∞, I i = 0 nên:
0
≈
= +
−
i
i v
v
Dòng qua R 1 :
f
o i
R R
v R
v
I
+
=
1 1
vo
−
i
v
vi
R 1
R f
+
i
v I
Trang 4Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử
Ta có hệ số khuếch đại vòng kín:
i
f
R
R
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛ +
=
⇒
1
1
1 1
R
R R
R
R v
v
i
o
Mặt khác, coi : vi− = vi+ ≈ vi
* MẠCH ĐỆM (MẠCH THEO ĐIỆN ÁP)
Đây là trường hợp đặc biệt của mạch khuếch
đại không đảo, với: R f = 0 và R 1 = ∞
1 1
1
1
R
R R
R R
v
v
i
o
Áp dụng công thức:
1
=
Trang 5Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử
IV MẠCH CỘNG
vo
vi1
vi2
vi3
R f
R 1
R 2
R 3
i 1
i 2
i 3
i
* Mạch cộng đảo dấu
Dùng phương pháp xếp chồng:
1 1
R
R
v = −
2 2
R
R
v = −
3 3
R
R
v = −
Điện áp ở ngõ ra:
3 2
o
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
+ +
−
=
3
2 2
1 1
i
f i
f i
f
R
R v
R
R v
R
R v
Nếu chọn R 1 = R 2 = R 3 = R, ta có:
( i1 i2 i3)
f
R
R
v = − + +
Và nếu R f = R, ta có:
−
=
Trang 6Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử
* Mạch cộng không đảo dấu
vo
R 1
R f
R g
vi1
vi2
o
R 1
R f
R 2
R g
+
i
v
+
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
g
f
R
R
v 1 1
Áp dụng công thức
của mạch khuếch đại
không đảo: :
Khi v i2 = 0:
1 2 1
2
i
R R
R
v+ =⎜⎜⎝⎛ + ⎟⎟⎠⎞
Dùng phương pháp xếp chồng
Trang 7Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử
2 2 1
1
g
f
R R
R R
R
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛ +
=
Tương tự, khi cho v i1 = 0
1 i 2 1
2 g
f
R R
R R
R 1
v ⎟⎟⎜⎜⎝⎛ + ⎟⎟⎠⎞
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛ +
=
⇒
Điện áp ở ngõ ra: vo = vo1+ vo2
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
+
+ +
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
=
2 1
1 1
2 1
2
g
f
R R
R v
R R
R R
R v
Nếu chọn R 1 = R 2 = R, ta có:
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ +
=
2
o
v
v R
R v
Và nếu R f = R, ta có:
( i1 i2)
v = +
Trang 8Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử
vi2
vo
R 1
R 4
R 2
R 3
vi1
+
i
v
−
i
v
V MẠCH TRỪ (MẠCH KHUẾCH ĐẠI VI SAI)
1 2 1
2
i
R R
R v
+
=
+
* Khi v i2 = 0
1 2 1
2 3
4
R R
R R
R
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛ +
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
+
=
⇒
2 3
4
R
R
v = −
* Khi v i1 = 0
Điện áp ở ngõ ra: vo = vi1+ vi2
2 3
4 1
2 1
2 3
4
R
R v
R R
R R
R
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛ +
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛ +
=
⇒
v o có dạng: V o = a 1 v i1 – a 2 v i2 , với:
3
4 2
2 1
2 3
4
1 1
R
R a
; R
R
R R
R
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
+
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛ +
=
( )
3
4 2
2 1
2 2
1 1
R
R a
; R
R
R a
a :
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
+ +
=
Trang 9Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử
Nếu chọn R 1 = R 2 =R 3 = R 4 , ta có:
⇒Điều kiện để thực hiện được mạch này:
(1 + a 2 )> a 1
2
i
VI MẠCH TÍCH PHÂN
vi
vo
+
i
v
−
i
v
i
Dòng đi qua tụ được tính:
dt
dv
C
i C =
dt
dV
C
i= − o
⇒
Mặt khác:
V
idt C
dv o = − 1
⇒
∫
−
=
C
Trang 10Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử
VII MẠCH VI PHÂN
+
i
v
vo
vi
R C
i Dòng đi qua tụ:
dt
dV C
Mặt khác:
R
V dt
dV
⇒
dt
dV RC
o = −
⇒
R V