57
Chöông 4: CAÙC ÖÙNG DUÏNG CUÛA OP-AMP
4.1 Khueách ñaïi toång
Khueách ñaïi toång laø khueách ñaïi coäng hay keát hôïp hai hay nhieàu tín hieäu bao goàm
“audio mixer” vaø nhöõng maïch ñeå coäng ñieän aùp offset DC. Coù theå söû duïng caû hai:
khueách ñaïi toång ñaûo vaø khoâng ñaûo. Nhöng khueách ñaïi toång ñaïi thì thöïc teá hôn.
4.1.1 Khueách ñaïi toång ñaûo:
Sô ñoà maïch:
RC
VB
RA
BiFET
-
+
3
2
6
Vout
0
VC
VA
RF
RB
Hình 4-1: Khueách ñaïi toång ñaûo duøng BIFET
Theo lyù thuyeát thì baát cöù bao nhieâu input cuõng coù theå laáy toång. Vôùi maïch laáy
toång tröïc tieáp, ta thöïc hieän RA=RB=RC =RF=R. Xeùt moät mình nguoàn A, vì ngoõ vaøo
khoâng ñaûo noái ñaát, ngoõ vaøo ñaûo nhö laø “ñaát giaû” vaø ñieän trôû vaøo nhìn töø nguoàn A laø
RA. Ñieän trôû hoài tieáp laø RF. vì caû hai RA vaø RF coù giaù trò R, do ñoù vôùi khueách ñaïi ñaûo
ñoä lôïi laø: -RF/RA=-1. Töông töï cho hai ngoõ vaøo kia, ta coù output laø toång cuûa 3 ñieän aùp
vaøo rieâng leû naøy:
Vout = VA + VB + VC
Bôûi vì ñaát aûo ôû ngoõ vaøo ñaûo:
- Moãi ngoõ vaøo nguoàn xem coù cuøng ñieän trôû vaøo.
- Khoâng coù crosstalk giöõa caùc input.
Maïch naøy khoâng bò giôùi haïn ôû laáy toång ñôn giaûn. Neáu ta coù RA=RB=RC=3RF, Ta seõ
taïo ra maïch laáy trung bình. Trong tröôøng hôïp naøy, moãi ngoõ vaøo coù ñoä lôïi 1/3. Töø ñoù:
Vout = 1/3VA+1/3VB+1/3VC= (VA +VB +VC)/3
Thí duï 4.1:
Thieát keá khueách ñaïi toång ñaûo 3 input duøng TL081C. Duøng ñieän trôû RF=10K.
Tính taát caû caùc giaù trò ñieän trôû.
58
Giaûi:
V OUT
VC
0
TL
081C
-
+
U7
3
2
6
74
VA
VB
RF
RC
RA Vcc +15v
Vcc -15v
H4-2
RB
Vì ta muoán khueách ñaïi toång ñôn giaûn, ñoä lôïi cuûa moãi input phaûi laø ñôn vò. Nghóa
laø:
RF/RI= 1. Do RF=10K RA=RB=RC=RF=10K
Thí duï 4.2:
Thieát keá moät maïch troän hai ngoõ vaøo duøng khueách ñaïi toång ñaûo vôùi TL081C. Tín
hieäu vaøo A coù ñoä lôïi laø 0.5 vaø tín hieäu coù ñoä lôïi laø 3. Duøng RF =10 K. Tính taát caû
caùc giaù trò ñieän trôû.
V OUT
0
TL
081C
-
+
U7
3
2
6
74
VA
VB
RF
RA
Vcc +15v
Vcc -15v
H4-3
RB
RF= 10K
RA= 20K
RB= 3.3K
Ta coù : AVA = - RF/RA = -0.5
AVB= - RF/ RB = -3
59
RA=(1/2)–1RF= 2.RF =20K
RB= - RF/3 =10K /3 = 3.3K
4.1.2 Khueách ñaïi toång khoâng ñaûo
Chuù yù laø ôû ñaây chæ thieát keá khueách ñaïi toång khoâng ñaûo vôùi caùc ñieän trôû vaøo baèng
nhau: RA=RB=RC=R (duøng caùc ñieän trôû khoâng baèng nhau laøm cho thieát keá phöùc taïp
hôn)
RT
VB
0
-
+
3
2
6
V OUT
BiFET
VA
RB
RF
VC
RA
RC
Hình 4-4: Maïch khueách ñaïi toång khoâng ñaûo duøng Op-amp BiFET
Ñaây laø maïch khueách ñaïi toång khoâng ñaûo duøng Op-amp BiFET.
Xaùc ñònh ñieän aùp ôû moãi ngoõ vaøo khoâng ñaûo cho moãi nguoàn. Giaû söû chæ coù nguoàn
A vaø 2 nguoàn kia noái ñaát. Do khoâng coù doøng vaøo, ngoõ vaøo khoâng ñoåi => doøng töø A
chaïy vaøo RA vaø ra RB//RC. Vì RB=RC=R => RB//RC= ½R
Ñieän aùp ôû ngoõ vaøo khoâng ñaûo do nguoàn A laø:
VNIA =VA.{1/2R/ (R+ ½ R)}= 1/3VA
Töông töï cho nguoàn B vaø C, ta coù ñieän aùp ôû ngoõ vaøo khoâng ñaûo:
VNI= 1/3VA+1/3VB+1/3VC= (VA + VB +VC)/3
Neáu ñoä lôïi cuûa maïch KÑ laø moät thì coù trung bình cuûa 3 ngoõ vaøo.
Ñeå laáy toång cuûa ba ngoõ vaøo, ta phaûi thieát keá maïch KÑ vôùi ñoä lôïi baèng 3. Duøng(3-
4) ñònh nghóa ñoä lôïi laø: AV =(RF / RI)+1 => RF/RI=2 hay RI= ½RF
Toång quaùt khi thieát keá KÑ toång khoâng ñaûo vôùi caùc ñieän trôû baèng nhau, ta phaûi
choïn ñoä lôïi baèng soá ngoõ vaøo. Neáu ñoä lôïi laø 1 thì ngoõ ra laø trung bình cuûa caùc giaù trò
vaøo (ñieàu naøy chæ aùp duïng cho caùc ñieän trôû vaøo baèng nhau).
Maïch naøy ít höõu duïng hôn KÑ toång ñaûo, vì:
- Xaùc ñònh ñoä lôïi phöùc taïp hôn.
60
- Ngoõ vaøo khoâng ñaûo, khoâng laø ñaát aûo vaø coù ñieän trôû vaøo raát cao, do ñoù
crosstalk vaø gaùnh taûi giöõa caùc ngoõ vaøo khaùc nhau
Thí duï 4.3:
Thieát keá moät KÑ toång khoâng ñaûo 3 ngoõ vaøo duøng TL081C. Duøng caùc ñieän trôû
10K cho ñieän trôû hoài tieáp RF vaø ñieän trôû vaøo. Tính ñoä lôïi vaø giaù trò RI
Giaûi:
RC
RT
V OUT
RB
VA
TL 081C
RA
VC
VB
-15V
0
-
+
U8
107
3
2
6
74
H4-5
+15V
RF
RF, RA, RB, RC= 10K
RI = 5,1K
Vôùi 3 ngoõ vaøo AVF =3 => (RF/RI)+1= 3 hay RF/RI= 2
RI=RF/2= 10/2= 5K
Choïn giaù trò chuaån gaàn nhaát => RI= 5.1K
4.2 Khueách ñaïi tröø
-Duøng ñeå KÑ hieäu soá giöõa 2 tín hieäu vaøo
RFN
Ri
0
RF
Tín hieäu ra
-
+
BiFET
3
2
6
VA
Rin
V OUT
H4-6
VB
-Xeùt ngoõ vaøo ñaûo tröôùc:
61
Ñöa tín hieäu VA vaøo ngoõ vaøo ñaûo vaø tín hieäu xeùn vaøo ngoõ vaøo ngoõ khoâng ñaûo.
(ñaët ngoõ vaøo khoâng vaøo khoâng ñaûo ôû theá ñaát).
Khi ñoù AV = RF/ RI hay VOUT= (RF /RI) x VA
-Xeùt ngoõ vaøo khoâng ñaûo:
Ñöa tín hieäu VD vaøo ngoõ vaøo khoâng ñaûo vaø xeùn vaøo tín hieäu ngoõ vaøo ñaûo.
Khi ñoù AV= RF /RI +1 => VOUT= NI
I
FV
R
R
1
vôùi B
NIFN
FN
NI V
RR
R
V.
B
I
IF
INFN
FN
OUT V
R
RR
RR
R
V..
Neáu RFN=RF vaø RIN=RI thì
Vout= RF/RI x VB
Nhö vaäy keát hôïp 2 caâu laïi.
VOUT =
AB
I
FVV
R
R
(Thaät ra neáu RFN/RF= RIN/RI thì ñieàu kieän ñoä lôïi cuõng thoûa)
AVdiff= RF/RI
Xaùc ñònh ñieän trôû ôû moãi ngoõ vaøo
giaû söû RFN=RF vaø RIN=RI
Toång trôû vaøo cuûa ngoõ vaøo khoâng ñaûo: ZIN laø
ZinNI = RI + RF
-Toång trôû vaøo cuûa ngoõ vaøo ñaûo thì phöùc taïp hôn:
Ta coù: B
IF
F
NII V
RR
R
VV .
-Doøng vaøo ngoõ vaøo ñaûo cuûa khueách ñaïi laø doøng qua ñieän trôû RI
Ñieän aùp qua RI laø VRI=VA–VIN vaø:
IF
FBIAFA
B
IF
F
ARI RR
RVRVRV
V
RR
R
VV
.