Bài giảng Điện tử tương tự và ứng dụng - Chương 7: Mạch khuếch đại tính toán (Opamp) - Tống Văn On
Điện tử tương tự và ứng dụng
Chương 7
Mạch khuếch đại tính toán (opamp)
1
Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu của Bộ môn Điện tử - ĐHBK TP HCM
Opamp lý tưởng
• Mạch khuếch đại tính toán (opamp): vi mạch khuếch đại sai biệt
(hiệu) điện áp giữa hai điện áp ngõ vào và tạo ra tín hiệu ngõ ra
đơn.
• Ký hiệu opamp và các chân:
•
– Hai chân ngõ vào: chân ngõ vào đảo (-) và chân ngõ vào không đảo (+)
– Một chân ngõ ra
– Hai nguồn cấp điện dc V+ và V-
– Chân khác dành cho việc bù điện áp không.
Chip 741
Ngõ vào đảo
Ngõ ra
Ngõ vào không đảo
2
Đặc tính lý tưởng của opamp
• Mạch khuếch đại ngõ vào vi sai, ngõ ra đơn
• Tổng trở ngõ vào bằng vô cùng ⇒ i1 = i2 = 0 (bất chấp điện áp ngõ
vào)
• Tổng trở ngõ ra bằng không: vo = A(v2 – v1) (bất chấp tải)
• Độ lợi vi sai vòng hở bằng vô cùng
• Loại bỏ cách chung bằng vô cùng
• Băng thông bằng vô cùng
3
Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu của Bộ môn Điện tử - ĐHBK TP HCM
Tín hiệu vi sai và cách chung
Tín hiệu ngõ vào vi sai:
Tín hiệu ngõ vào cách chung:
4
Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu của Bộ môn Điện tử - ĐHBK TP HCM
Cấu hình đảo dấu
• Cấu hình vòng kín đảo dấu:
•
– Các thành phần bên ngoài R1 và R2 tạo thành vòng kín.
– Tín hiệu ngõ ra được hồi tiếp trở về chân ngõ vào đảo dấu.
– Tín hiệu ngõ vào được đặt lên chân ngõ vào đảo.
• Độ lợi vòng kín phụ thuộc hoàn toàn vào các thành phần thụ động
bên ngoài (độc lập với độ lợi của opamp).
Điểm đất ảo
5
Cấu hình đảo dấu
TD: Mạch khuếch đại với mạng hình T.
6
Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu của Bộ môn Điện tử - ĐHBK TP HCM
Ảnh hưởng của độ lợi vòng hở vô cùng
Độ lợi vòng hở A của opamp là hữu hạn
Độ lợi vòng kín:
7
Mạch tính tổng
• Định lý chồng chập:
– Xác định điện áp ngõ ra đối với từng ngõ vào hoạt động một mình.
– Tính tổng các số hạng này để xác định điện áp ngõ ra tổng mạch
cộng điện áp.
•
Điểm đất ảo
8
Cấu hình không đảo dấu
Độ lợi điện áp vòng kín:
9
Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu của Bộ môn Điện tử - ĐHBK TP HCM
Mạch theo điện áp
• Mạch theo điện áp: mạch đệm độ lợi
đơn vị dựa trên cấu hình không đảo
dấu.
• Độ lợi vòng kín là đơn vị bất chấp
nguồn và tải: Av = vO / vI = 1
• Mạch này thường được sử dụng làm
mạch khuếch đại đệm để kết nối
nguồn có tổng trở cao với tải có tổng
trở thấp.
10
Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu của Bộ môn Điện tử - ĐHBK TP HCM
Mạch khuếch đại sai biệt
• Mạch khuếch đại sai biệt lý tưởng:
– Chỉ khuếch đại sai biệt giữa hai tín hiệu ngõ vào vid
– Loại bỏ hoàn toàn các tín hiệu chung của hai ngõ vào vicm
• Mạch thực tế:
vo = Advid + Acmvicm
với
Ad : độ lợi vi sai của mạch
khuếch đại
Acm : độ lợi cách chung
• Tỉ số loại bỏ cách chung (CMRR):
11
Mạch khuếch đại sai biệt
12
Mạch khuếch đại sai biệt opamp đơn
Tín hiệu cách chung
13
Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu của Bộ môn Điện tử - ĐHBK TP HCM
Mạch khuếch đại sai biệt opamp đơn
• Mạch khuếch đại sai biệt lý tưởng:
– Chọn R3 và R4 như sau: R3 = R1 và R4 = R2
⇒ Khuếch đại sai biệt điện áp (mạch trừ điện áp) giữa hai tín hiệu ngõ
vào và loại bỏ những tín hiệu cách chung.
14
Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu của Bộ môn Điện tử - ĐHBK TP HCM
Mạch khuếch đại sai biệt opamp đơn
• Điện trở ngõ vào vi sai:
• Khuyết điểm:
để có độ lợi vi sai (R2/R1)
lớn
⇒ R1 cần thiết sẽ tương đối
nhỏ
⇒ điện trở ngõ vào sẽ nhỏ
15
Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu của Bộ môn Điện tử - ĐHBK TP HCM
Khuếch đại đo lường
16
Mạch tích phân và vi phân
Mạch tích phân
Nếu VC là điện áp ngang
qua tụ điện ở t = 0, điện
áp ngõ ra là:
17
Mạch tích phân và vi phân
Mạch vi phân
Điện áp ngõ ra:
18
Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu của Bộ môn Điện tử - ĐHBK TP HCM
Ứng dụng mạch không tuyến tính
• Mạch nắn điện bán sóng chính xác:
– vI > 0: mạch hoạt động như là mạch theo điện áp => vO = vi, iO = iL
– vI < 0: điện áp ngõ ra hướng đến giá trị âm, điều này có khuynh
hướng tạo ra các dòng điện tải âm và dòng điện qua diode âm
(không thể được) => diode ngưng, vO = 0.
19
Ứng dụng mạch không tuyến tính
Mạch khuếch đại log
20
Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu của Bộ môn Điện tử - ĐHBK TP HCM
Tải về để xem bản đầy đủ
30 trang
28700
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Điện tử tương tự và ứng dụng - Chương 7: Mạch khuếch đại tính toán (Opamp) - Tống Văn On", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_dien_tu_tuong_tu_va_ung_dung_chuong_7_mach_khuech.pdf
