Bài giảng Kỹ thuật điện: Chương 3 - Opamp

Chia sẻ: Cù Hồng Toán | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:25

Thêm vào BST

Báo xấu

172
lượt xem 25
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 3 "Opamp" thuộc bài giảng Kỹ thuật điện trình bày về mô hình toán Opamp, mạch ứng dụng Opamp. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung bài giảng để có thêm tài liệu phục vụ nhu cầu học tập và nghiên cứu.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật điện: Chương 3 - Opamp

Chương 3: OPAMP 3.1 Giới thiệu. 3.2 Mô hình toán. 3.2.1 Mô hình toán OPAMP trong vùng khuếch đại. 3.2.2 Mô hình toán OPAMP lý tưởng. 3.3 Mạch ứng dụng. 3.3.1 Mạch khuếch đại đầu vào không đảo. 3.3.2 Mạch khuếch đại đầu vào đảo. 3.3.3 Mạch cộng tín hiệu. 3.3.4 Mạch trừ tín hiệu. 3.3.5 Mạch tích phân. 3.3.6 Mạch vi phân. 3.4 Bài tập. 1
3.1 Giới thiệu. • OPAMP (Operational Amplifier ) - bộ khuếch đại thuật toán: là bộ khuếch đại có hệ số khuếch đại A rất lớn; được tạo thành từ sự tổ hợp các phần tử tích cực (transistor) với các phần tử thụ động khác. • Ví dụ xét sơ đồ nguyên lý của OPAMP LM741. Sơ đồ chân Hình dạng thực tế Sơ đồ nguyên lý 2
3.1 Giới thiệu.(tt) Ký hiệu: • Đầu cấp nguồn VCC+ và VCC- : cấp nguồn DC để Opamp hoạt động. • Ngõ vào: Vin+ : ngõ vào không đảo (+) (noninverting input). Vin- : ngõ vào đảo (-) (inverting input). • Ngõ ra (output): Vo 3
3.1 Giới thiệu. - Đặc tuyến chuyển điện áp - Biểu thức quan hệ: của OPAMP: 𝐕𝐨 = 𝐀. ∆𝐕𝐢𝐧 = 𝐀. 𝐕𝐢𝐧+ − 𝐕𝐢𝐧− với −VCC ≤ Vo ≤ +VCC A là hệ số khuếch đại điện áp vòng hở.  Lưu ý: - Vùng khuếch đại: nếu −VCC ≤ Vo ≤+VCC - Vùng bảo hoà: xác định Vo từ biểu thức quan hệ, Nếu Vo > VCC thì Vo = + VCC gọi là bảo hoà dương. Nếu Vo < -VCC thì Vo= +VCC gọi là bảo hoà âm. Trong vùng bão hòa, Vo không phụ thuộc ΔVin=(Vin+ - Vin-) 4
3.2 Mô hình toán của OPAMP. 3.2.1 Mô hình toán OPAMP trong vùng khuếch đại. Với: Ri : tổng trở nhập của Opamp. A : độ khuếch đại điện áp vòng hở. Ro : tổng trở ngõ ra Opamp. Mạch trên, ta có nguồn áp phụ thuộc theo áp vào ΔV=(Vin+ - Vin-) 5
3.2 Mô hình toán của OPAMP.(tt) 3.2.2 Mô hình toán OPAMP lý tưởng. Đối với Opamp lý tưởng, ta có: Ri = ∞ Ro = 0 A=∞ - Nguồn cấp VCC có giá trị khoảng vài chục Volt và giả thiết hệ số khuếch đại A = ∞, dựa vào đặc tuyến chuyển của Opamp, thì vùng khuếch đại tuyến tính mở rộng trong phạm vi rất nhỏ, xem như ΔVin=0. Nên ta có: Vin+ = Vin- - Tổng trở vào Ri = ∞ → iin+ = iin- = 0 6
3.3 Các mạch ứng dụng. 3.3.1 Mạch khuếch đại đầu vào không đảo. Áp dụng pt điện thế nút tại b, ta có: Vb Vb − Vo + + iin− = 0 (1) RG RF Giả thiết Opamp lý tưởng, ta có: iin− = 0 ∆Vin = Va − Vb = Vin − Vb = 0→ Vin = Vb Vin Vin − Vo 1 1 Vo (1) → + = 0 → Vin + = RG RF RG RF RF →Biểu thức quan hệ ngõ vào-ra mạch khuếch đại đầu vào không đảo: 𝐑𝐅 𝐕𝐨 = + 𝟏 𝐕𝐢𝐧 𝐑𝐆 đk: 𝐕𝐨 ≤ 𝐕𝐂𝐂 7
3.3.1 Mạch khuếch đại đầu vào không đảo. (tt) Khảo sát Opamp UA741 RF=10kΩ; RG=5kΩ. RF Vo = + 1 Vin RG →Đồ thị biểu diễn Vo và Vin 8
3.3.2 Mạch khuếch đại đầu vào đảo. Chứng minh tương tự, ta có quan hệ ngõ vào-ra mạch khuếch đại đầu vào đảo: 𝐑𝐅 𝐕𝐨 = − 𝐕𝐢𝐧 𝐑𝐆 đk: 𝐕𝐨 ≤ 𝐕𝐂𝐂 9
3.3.3 Mạch cộng tín hiệu. Mạch cộng tín hiệu tại các ngõ vào đảo. Biểu thức quan hệ giữa ngõ vào- ngõ ra: 𝐕𝐢𝐧𝟏 𝐕𝐢𝐧𝟐 𝐕𝐢𝐧𝟑 𝐕𝐨= − 𝐑 𝐅 + + 𝐑𝟏 𝐑𝟐 𝐑𝟑 đk: 𝐕𝐨 ≤ 𝐕𝐂𝐂 10
3.3.4 Mạch trừ tín hiệu. Biểu thức quan hệ giữa ngõ vào- ngõ ra: 𝐑𝐆 𝐑𝟐 + 𝐑𝐅 𝐑𝐅 𝐕𝐨 = 𝐕𝐢𝐧𝟏 − 𝐕𝐢𝐧𝟐 𝐑𝟐 𝐑𝟏 + 𝐑𝐆 𝐑𝟐 Nếu chọn: R1=R2=Rin và RF=RG, ta có: 𝐑𝐅 𝐕𝐨 = 𝐕𝐢𝐧𝟏 −𝐕𝐢𝐧𝟐 𝐑 𝐢𝐧 Còn gọi là mạch khuếch đại vi sai. đk: 𝐕𝐨 ≤ 𝐕𝐂𝐂 11
3.3.5 Mạch tích phân. Biểu thức quan hệ giữa ngõ vào- ngõ ra: 𝟏 𝐕𝐨 = − 𝐕𝐢𝐧 . 𝐝𝐭 𝐑𝐂 Giả thiết VC=0V tại thời điểm gốc thời gian t=0. đk: 𝐕𝐨 ≤ 𝐕𝐂𝐂 12
3.3.6 Mạch vi phân. Biểu thức quan hệ giữa ngõ vào- ngõ ra: 𝐝𝐕𝐢𝐧 𝐕𝐨 = −𝐑𝐂 𝐝𝐭 đk: 𝐕𝐨 ≤ 𝐕𝐂𝐂 13
3.4 Bài tập  BT 3.1: Cho mạch KĐTT như hình. R1=10kΩ, RN=500kΩ, RP=10kΩ, E=12V. a. Viết biểu thức Vout. b. Tính Vout nếu Vin=0,2V ĐS:[-10V] 14
3.4 Bài tập (tt)  BT 3.2: Cho mạch KĐTT như hình. R1=20kΩ, RN=780kΩ, R2=20kΩ, E=15V. a. Viết biểu thức Vout. b. Tính Vout nếu Vin=0,3V. ĐS:[12V] 15
3.4 Bài tập (tt)  BT 3.3: Cho mạch KĐTT như hình. RN=500kΩ, R1=20kΩ, R2=20kΩ, R3=10kΩ, R4=30kΩ, Vin1=0,4V, Vin2=0,5V a. Viết biểu thức Vout. b. Tính Vout. ĐS:[9.9V] 16
3.4 Bài tập (tt)  BT 3.4: Cho mạch KĐTT như hình. RN=500kΩ, R1=20kΩ, R2=30kΩ, Rp=20kΩ, Vin1=0,15V, Vin2=1V. a. Viết biểu thức Uout. b. Tính Uout. ĐS:[6,65V] 17
3.4 Bài tập (tt)  BT 3.5: Cho mạch KĐTT như hình. R1=10kΩ, R2=200kΩ, R3=20kΩ, R4=15kΩ, R5=150kΩ, E=±15V, Vin=0,15V. a. Viết biểu thức Vout. b. Tính Vout. ĐS:[-16,5V→-15] 18
3.4 Bài tập (tt)  BT 3.6: Cho mạch KĐTT như hình. R1=15kΩ, R2=250kΩ, R3=20kΩ, R4=470kΩ, E=±9V, Vin=0,025V. a. Viết biểu thức Vout. b. Tính Vout. ĐS:[-11V→-9] 19
3.4 Bài tập (tt)  BT 3.7: Cho mạch KĐTT như hình. R1=20kΩ, R2=25kΩ, R3=30kΩ, RN=500kΩ, V1=0,1V, V2=0,2V, V3=0,3V, E=12V. a. Viết biểu thức Vout. b. Tính Vout. ĐS:[-11,5V] 20