Bài giảng Kỹ thuật điện tử C: Chương 5 - GV. Lê Thị Kim Anh

Chia sẻ: Sasasd Asasas | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

99
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật điện tử C: Chương 5 - GV. Lê Thị Kim Anh

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. Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử 1 GV: Lê Thị Kim Anh 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. Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử 2 GV: Lê Thị Kim Anh 1
Ký hiệu v i− - vo v i+ + v i− : Ngõ vào đảo v i+ : Ngõ vào không đảo vo : Ngõ ra Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử 3 GV: Lê Thị Kim Anh II. MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐẢO (NGƯỢC PHA) Xét mạch OPAMP lý Rf tưởng: I Ri = ∞, Ii = 0 nên: R1 v i− v i− = v i+ ≈ 0 vi vo vi+ = 0 Dòng qua R1: vi v I= = − o R1 Rf Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử 4 GV: Lê Thị Kim Anh 2
Hệ số khuếch đại vòng kín: vo R Av = = − f vi R1 R ⇒ v o = − f v i R 1 vi Tổng trở vào: Zi = = R1 ii Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử 5 GV: Lê Thị Kim Anh III. MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÔNG ĐẢO (ĐỒNG PHA) Xét mạch OPAMP lý I tưởng: Rf v i− Ri = ∞, Ii = 0 nên: R1 v i− = v i+ ≈ 0 v i+ vo Dòng qua R1: vi v i− vo I= = R1 R1 + R f Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử 6 GV: Lê Thị Kim Anh 3
Mặt khác, coi : v i− = v i+ ≈ v i Ta có hệ số khuếch đại vòng kín: vo R + Rf R Av = = 1 = 1+ f vi R1 R1 ⎛ R ⎞ ⇒ v o = ⎜⎜ 1 + f ⎟⎟ v i ⎝ R1 ⎠ Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử 7 GV: Lê Thị Kim Anh * MẠCH ĐỆM (MẠCH THEO ĐIỆN ÁP) Đây là trường hợp đặc biệt của mạch khuếch đại không đảo, với: Rf = 0 và R1 = ∞ Áp dụng công thức: vo R1 + Rf R Av = = = 1+ f vi R1 R1 vi vo ⇒ Av = 1 Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử 8 GV: Lê Thị Kim Anh 4
IV. MẠCH CỘNG * Mạch cộng đảo dấu i R1 1 vi1 i Rf vi2 R i2 2 vi3 R3 i3 vo Dùng phương pháp xếp chồng: Rf v o1 = − v i1 R1 R v o2 = − f v i2 R2 R v o3 = − f v i3 R3 Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử GV: Lê Thị Kim Anh 9 Điện áp ở ngõ ra: v o = v o1 + v o 2 + v o 3 ⎛R R R ⎞ ⇒ v o = −⎜⎜ f v i1 + f v i 2 + f v i 3 ⎟⎟ ⎝ R1 R2 R3 ⎠ Nếu chọn R1 = R2 = R3 = R, ta có: R vo = − f (v i1 + v i 2 + v i 3 ) R Và nếu Rf = R, ta có: v o = −(v i1 + v i 2 + v i 3 ) Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử 10 GV: Lê Thị Kim Anh 5
* Mạch cộng không đảo dấu Rg Rf vi1 R1 R2 v i+ vo vi2 Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử 11 GV: Lê Thị Kim Anh Dùng phương pháp xếp chồng Rg Rf Khi vi2 = 0: ⎛ R2 ⎞ v i+ = ⎜⎜ ⎟⎟ v i1 R ⎝ 1 + R 2 ⎠ vi1 R1 v i+ vo Áp dụng công thức R2 của mạch khuếch đại không đảo: : ⎛ R f ⎞⎟ + v o1 ⎜ = 1+ v ⎜ R ⎟ i ⎝ g ⎠ Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử 12 GV: Lê Thị Kim Anh 6
⎛ R ⎞ ⎛ R2 ⎞ ⇒ vo1 = ⎜ 1 + f ⎟ ⎜⎜ ⎟v ⎜ R ⎟ R + R ⎟ i1 ⎝ g ⎠⎝ 1 2⎠ Tương tự, khi cho vi1 = 0 ⎛ R ⎞ ⎛ R1 ⎞ v o 2 = ⎜ 1 + f ⎟ ⎜⎜ ⎟v ⎜ R ⎟ R + R ⎟ i2 ⎝ g ⎠⎝ 1 2 ⎠ Điện áp ở ngõ ra: vo = vo1 + vo2 ⎛ R ⎞ ⎛ R2 R1 ⎞ ⇒ v o = ⎜ 1 + f ⎟ ⎜⎜ v i1 + v i 2 ⎟⎟ ⎜ R ⎟ R +R R1 + R 2 ⎝ g ⎠⎝ 1 2 ⎠ Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử 13 GV: Lê Thị Kim Anh Nếu chọn R1 = R2 = R, ta có: ⎛ R ⎞ ⎛ v + vi 2 ⎞ vo = ⎜1 + f ⎟ ⎜ i1 ⎟ ⎝ R ⎠⎝ 2 ⎠ Và nếu Rf = R, ta có: vo = (vi1 + vi 2 ) Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử 14 GV: Lê Thị Kim Anh 7
V. MẠCH TRỪ (MẠCH KHUẾCH ĐẠI VI SAI) vi2 * Khi vi2 = 0 R3 R4 v i− R2 v i+ = v i1 R1 + R 2 v i+ vo vi1 R1 ⎛ R ⎞ ⎛ R2 ⎞ ⇒ vo1 = ⎜⎜1+ 4 ⎟⎟ ⎜⎜ ⎟⎟ vi1 R2 ⎝ R3 ⎠⎝ 1 R + R2⎠ * Khi vi1 = 0 R4 vo2 = − vi 2 R3 Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử 15 GV: Lê Thị Kim Anh Điện áp ở ngõ ra: vo = vi1 + vi2 ⎛ R ⎞ ⎛ R2 ⎞ R ⇒ v o = ⎜⎜ 1 + 4 ⎟⎟ ⎜⎜ ⎟⎟ v i1 − 4 v i 2 ⎝ R 3 ⎠ ⎝ R1 + R 2 ⎠ R3 vo có dạng: Vo = a1 vi1 – a2 vi2 , với: ⎛ R ⎞⎛ R2 ⎞ R4 a 1 = ⎜⎜ 1 + 4 ⎟⎟ ⎜⎜ ⎟⎟ ; a2 = ⎝ R 3 ⎠ ⎝ R1 + R 2 ⎠ R3 ⎛ R2 ⎞ R4 Hay : a 1 = (1 + a 2 ) ⎜⎜ ⎟⎟ ; a2 = ⎝ R1 + R 2 ⎠ R3 Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử 16 GV: Lê Thị Kim Anh 8
⇒Điều kiện để thực hiện được mạch này: (1 + a2)> a1 Nếu chọn R1 = R2=R3 = R4, ta có: v o = v i1 − v i 2 Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử 17 GV: Lê Thị Kim Anh VI. MẠCH TÍCH PHÂN Dòng đi qua tụ được tính: R C dv iC = C vi dt i dV v i− ⇒ i = −C o dt 1 v i+ vo ⇒ dv o = − idt C 1 ⇒ v o = − ∫ i dt C Mặt khác: Vi 1 i= R ⇒ vo = − RC ∫v i dt Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử 18 GV: Lê Thị Kim Anh 9
VII. MẠCH VI PHÂN i Dòng đi qua tụ: v i+ dV R i = C i dt Mặt khác: vi C vo V i=− o R dV i V ⇒C =− o dt R dV i ⇒ v o = − RC dt Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử 19 GV: Lê Thị Kim Anh 10