Bài giảng Điện tử tương tự: Chương V - TS. Nguyễn Quốc Cường

Chia sẻ: Nguyễn Thị Ngọc Lựu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:21

Thêm vào BST

Báo xấu

111
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Điện tử tương tự - Chương V: Các thông số của Op amp, trình bày các nội dung chính: điện khuếch đại không đầu vào, dòng vào, ảnh hưởng của dòng vào, dải điện áp đồng pha đầu vào, điện áp đầu ra cực đại, các phần tử ký sinh đầu vào, tụ và điện trở đầu vào, trở kháng đầu ra, khuếch đại đồng pha và CMR. Đây là tài liệu học tập và giảng dạy dành cho sinh viên ngành Điện - điện tử.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Điện tử tương tự: Chương V - TS. Nguyễn Quốc Cường

Các thông số của Op amp Nguy n Quốc C ng – 3I
Giới thiệu 2
Giới thiệu 3
Điện áp lệch không đầu vào • Điện áp lệch không (input offset voltage): do sự không cân bằng của các mạch điện tử trong op amp, khi điện áp đầu vào bằng không thì điện áp đầu ra khác không. • Điện áp offset là điện áp cần đặt vào đầu vào để cho đầu ra bằng 0. Ký hiệu VIO. • Th ng các op amp đầu vào bipolar có các thông số điện áp offset đầu vào tốt hơn các op amp đầu vào JFET hoặc CMOS M ch ki m tra i n áp offset u vào VOUT VIO = 1000 4
Ảnh h ởng của VIO Vi Z1 Z2 I1 I2 VIO - Vo ideal op-amp + I1 = I 2 Vi − VIO VIO − Vo = Z1 Z2 Z2  Z  → Vo = − Vi + 1 + 2  VIO Z1  Z1  5
Hiệu chỉnh VIO 10K - + offset 10M R3 Vi R2 - Vo + R1 IC op amp có s n m ch hi u ch nh VIO M c m ch hi u ch nh VIO bên ngoài 6
Dòng vào • Theo mô hình op amp lý t ởng thì dòng vào tại các chân đảo vả không đảo đều bằng 0. Tuy nhiên thực tế thì các mạch đầu vào của các op amp đều tồn tại một dòng điện. • Dòng bias trung bình đầu vào (input bias current) đ ợc tính I +I I IB = N P 2 – Với IN và IP là dòng bias vào tại các đầu đảo và không đảo. • Hiệu dòng điện vào tại đầu không đảo và đầu đảo đ ợc gọi là dòng điện offset (input offset current) I IO = I P − I N 7
Dòng vào 8
Ảnh h ởng của dòng vào • Xem xét một mạch khuếch đại đảo nh hình vẽ. • Dòng định thiên IN gây ra một điện áp ra  Z  − I N ( Z1 // Z 2 ) 1 + 2   Z1  Vi Z1 Z2 I1 I2 V− = V+ = 0 I 2 = I1 + I N Vo Vi IN − = + IN - Z 2 Z1 Vo ideal op-amp Z2 Z ZZ  Z  → Vo = − Vi − Z 2 I N = − 2 Vi − I N 1 2 1 + 2  + Z1 Z1 Z1 + Z 2  Z1  9
Bù dòng vào Vi R1 R2 I1 I2 IN - Vo IP ideal op-amp + R3 10
Dải điện áp đồng pha đầu vào • Điện áp đồng pha đầu vào (Input Common Mode Voltage Range) đ ợc định nghĩa nh là điện áp trung bình của điện áp tại đầu vào đảo và đầu vào không đảo, ký hiệu VICR. • Nếu điện áp đồng pha quá lớn hoặc quá nhỏ thì các đầu vào của op amp có thể bị cắt và op amp hoạt động không còn đúng nữa. • VICR quy định vùng điện áp trong đó op amp hoạt động đúng. - Vd=0 + Vo VCM 11
Điện áp đầu ra cực đại 12
Các phần tử ký sinh đầu vào • Cả hai đầu vào đều có các trở kháng ký sinh. • Th ng thì các đầu vào đ ợc mô hình bởi các phần tử và tụ điện (ảnh h ởng điện cảm ký sinh là rất nhỏ khi op amp làm việc ở tần số thấp). • Các trở kháng ký sinh đ ợc sử dụng khi mà nguồn áp tín hiệu có điện trở lớn, ảnh h ởng của trở kháng vào khi đó là đáng kể. • Cd và Rd: tụ điện và điện trở vi sai giữa hai nối vào. Mô hình ơn gi n cho các tr • Cn, Cp, Rn, Rp là tụ điện và điện kháng vào c a op amp trở của các nối vào (so với đất) 13
Tụ và điện trở đầu vào • Tụ đầu vào (input capacitance) Ci đ ợc đo giữa các đầu vào, Ci th ng cỡ vài pF. – Nếu đầu không đảo nối đất thì Ci = Cd // Cn – Tụ đầu vào trong chế độ đồng pha Cic (commom mode input capacitance): Nếu VN và VP có điện áp bằng nhau thì Cic = Cn//Cp • Điện trở: Điện trở đ ợc đo giữa hai nối vào của op amp – Nếu đầu không đảo nối đất thì ri = Rd // Rp, tuỳ thuộc vào kiểu vào của op amp ri có thể từ 107 đến 1012 ohm – Nếu điện áp Vp = Vn thì điện trở vào là điện trở đồng pha ric = Rn//Rp 14
Trở kháng đầu ra • Trở kháng đầu ra ZO đ ợc định nghĩa nh là trở kháng tín hiệu nhỏ giữa đầu ra và đất. • Giá trị ZO th ng từ 50 đến 200 ohm. • Ảnh h ởng của trở kháng rr. nh hư ng khi t i i n tr nh hư ng khi t i i n dung 15
Ảnh h ởng của trở kháng vào Z1 Z2 S d ng phương pháp dòng I2 I1 vòng - Vi = I1 ( Z 1 + Z d ) + I 2 Z d K 0V d = I 1 Z d + I 2 ( Z o + Z 2 + Z d ) K0Vd Zo Zd V o = − I 2 Z 0 + K 0V d Vi Vo + N u b qua anh hư ng c a Z0 (≈0) thì : Vo Z 1 =− 2 Vi Z1 1  Z2 Z2  1+ 1 + +  K0  Z1 Z d  16
Khuếch đại đồng pha và CMRR • Khi Vd = 0 mà VCM ≠ 0 thì VO vẫn khác không. • Hệ số nén đồng pha (common-mode rejection ratio, CMRR) đ ợc định nghĩa bằng tỉ số A ADIF : hệ số khuếch đại tín hiệu vi sai CMRR = DIF ACOM: hệ số khuếch đại tín hiệu đồng pha ACOM • Một cách lý t ởng hệ số CMRR là vô cùng lớn tức là hệ số khuếch đại đồng pha là vô cùng nhỏ so với hệ số khuếch đại tín hiệu vi sai. - Vd=0 + Vo VCM 17
Ảnh h ởng của ACM R2 • Xét ảnh h ởng của ACM trong khuếch đại không đảo (mạch khuếch đại đảo vì i2 R1 VCM ≈ 0 nên ảnh h ởng không đáng kể). - Vout i1 Vo Vin VN = R1 and VP = Vi R1 + R2 + R1 Vd = VP − VN = Vi − Vo R1 + R2 VCM ≈ Vi  R1  - V o = K 0V d + K C M V C M = K 0  V i − Vo  + K C M Vi  R1 + R 2  Vd VC M + Vo  Vi + R  C M RR VCM Vo =  1 + 2   R1  1  R  1+  1+ 2  K0  R1   R  V  1/K0 ≈ 0 Vo = 1 + 2  Vi + CM   R1   CMRR  CMRR càng l n thì nh hư ng c a tín hi u ng pha càng nh 18
Tỉ số nén điện áp nguồn - PSRR • Tỉ số nén điện áp nguồn (PSRR: Power Supply Voltage Rejection Ratio) hoặc tỉ số nén điện áp cung cấp(kSVR: supply voltage rejection ratio) đ ợc định nghĩa bằng tỉ số giữa s biến thiên của điện áp nguồn cung cấp va s biến thiên của điện áp đầu ra. – Cho các op-amp có nguồn hai dấu +VCC và –VCC: ∆V k SVR = CC ± ∆VOS • Dấu cộng trừ ở đấy muốn nói là nguồn âm và d ơng là thay đối đối xứng. – Cho nguồn cung cấp một dấu ∆VCC k SVR = ∆VOS • Nếu giá trị kSVR càng lớn thì ảnh h ởng của nhi u nguồn càng nhỏ. • Khi tần số tăng thì kSVR giảm. • Khi sử dụng các nguồn cung cấp switching thì tần số nhi u nguồn th ng là từ 50kHz đến 500kHz. Tại tần số này thì kSVR giảm đến 0. Do vậy cần phải có sự chống nhi u nguồn. 19
Slew rate tại hệ số khuếch đại = 1 • Slew rate (SR) là tốc độ biến thiên của tín hiệu đầu ra (V/ms hoặc V/μs) khi đầu vào là tín hiệu b ớc nhảy. dV SR = dt • Th ng thì khi dòng bias tăng thì slew rate tăng. 20