Chương 5 OPAMP
Khuếch đại thuật toán Op-amp
5.1 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. - 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 sôP khuếch đại (vòng hở) là vô cùng.
+ Trở kháng ngõ vào là vô cùng.
1
+ Trở kháng ngõ ra là 0.
Ký hiệu
−−−− iv
-
vo
+
++++ iv
: Ngõ vào đảo
: Ngõ vào không đảo
: Ngõ ra
−−−− iv ++++ iv ov
I R1
−−−− i
−−−− iv
o
====
Xét mạch OPAMP lý tưởng: 5.2 MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐẢO (NGƯỢC PHA) Rf
v R
1
f
0====++++ iv
vi
vo
Ri = ∞∞∞∞, Ii = 0 nên: 0≈≈≈≈ ==== ++++ v v i Dòng qua R1: v i −−−−==== I R
o
A
====
−−−−====
v
v v
R f 1R
i
f
v
v
⇒⇒⇒⇒
−−−−====
o
i
R R
1
i
Hê` sôP khuếch đại vòng kín:
Z
====
====
1R
i
v i
i
2
Tổng trơb vào:
I
Rf
5.3 MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÔNG ĐẢO (ĐỒNG PHA)
v
0≈≈≈≈
−−−− i
−−−− iv
−−−− i
I
====
Ri = ∞∞∞∞, Ii = 0 nên: Xét mạch OPAMP lyP tưởng: ==== ++++ v i
1
1
R1
f
++++ iv
vo
Dòng qua R1: v ==== R
v
v o R R ++++ = + = v
v
− i
i
i
vi
R
R
1
o
f
f
A
1 ++++====
====
====
v
++++ R
v v
Mặt khác:
1
1
i
f
1
v
v
⇒⇒⇒⇒
====
++++
o
i
R R
1
Ta có hê` sôP khuếch đại vòng kín: R R
* MẠCH ĐỆM
Đây là trường hợp đặc biệt của mạch khuếch đại không đảo, với: Rf = 0 vai R1 = ∞∞∞∞
====
====
1 ++++====
A v
++++ RR 1 f R 1
R f R 1
v o v i
vo
vi
1====⇒⇒⇒⇒ vA
3
Áp dụng công thức:
* Mạch cộng đảo dấu
Rf
R1 R2 R3
vi1 vi2 vi3
vo
5.4 MẠCH CỘNG
R
R
R
f
f
+
+
v
v
v
v
1
2
3
o
i
i
i
R
f R 1
R 3
2
−=
Điện áp ở ngõ ra:
v
v
v
v
−−−−====
++++
++++
2
Nếu chọn R1 = R2 = R3 = R, ta có:
((((
))))3
o
i
1 i
i
R f R
v
v
v
v
−−−−====
++++
++++
2
Nếu Rf = R, ta có:
((((
))))3
o
i
i
1 i
4
* Mạch cộng không đảo dấu
Rf Rg
++++ iv
vi1 vi2
R1 V0 R2
(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)Dùng phương pháp xếp chồng
R
f
1
+
=
+
v
v
v
1
2
i
i
o
R 2 +
R 1 +
R
R
R
R 1
2
R 1
2
g
v
2
i
1 i
1
v
++++
====
o
++++ 2
R f R
Điện áp ở ngõ ra:
Nếu chọn R1 = R2 = R, ta có: v
v
v
v
====
++++
Nếu Rf = R, ta có:
((((
))))2
o
1 i
i
5
5.5 MẠCH TRỪ (MẠCH KHUẾCH ĐẠI VI SAI)
vi2
Dùng phương pháp xếp chồng
R4
R3
−−−− iv
2
v
v
1
====++++ i
i
++++ iv
R ++++ RR 1
2
vo
vi1
R1
v ++++====⇒⇒⇒⇒ 1 o
v 1 i
R 4 R 3
R 2 RR ++++ 2 1
1
R2
4
v
v
−−−−====
2
2
o
i
* Khi vi1 = 0 R R
3
* Khi vi2 = 0
4
4
1
v
v
−−−−
v ====⇒⇒⇒⇒
++++
2
1
o
i
i
R R
2 R
R
R R
3
2
1
3
+= 01 v v 02 R ++++
vo
Điện áp ở ngõ ra:
4
4
1
a
a;
====
====
++++
1
2
R R
2 R
R
R R
R ++++
3
2
1
3
4
a;
Hay
:
a
a
====
====
++++
2
1
2
(((( 1
))))
R R
2 R
R
R ++++
3
2
1
Vo có dạng: Vo = a1 vi1 – a2 vi2 , với:
Điều kiện đêb thực hiện được mạch này: (1 + a2)> a1
v
v
v
====
−−−−
2
o
1 i
i
6
Nếu chọn R1 = R2=R3 = R4, ta có:
C
R
5.6 MẠCH TÍCH PHÂN
C
i C ====
i
vi
C
−−−−====⇒⇒⇒⇒ i
dv dt dV o dt
−−−− iv ++++ iv
1
vo
idt
⇒⇒⇒⇒
dv o
−−−−==== 1
dt
v o −−−−====⇒⇒⇒⇒
C ∫∫∫∫ i
C
Dòng đi qua tu` được tính:
i
V i==== R 1
v
v
dt
⇒⇒⇒⇒
−−−−====
o
i
∫∫∫∫
CR
Mặt khác:
i
++++ iv
R
i
Ci ====
5.7 MẠCH VI PHÂN
C
vi
vo
i
−−−−====
V o R
i
C
⇒⇒⇒⇒
−−−−====
dV dt
V o R
i
RC
v −−−−====⇒⇒⇒⇒ o
dV dt
7
Dòng đi qua tụ: dV dt Mặt khác:
Bài tập
Cho mạch điện dùng Op-amp lý tưởng như hình vẽ.
Tính Vo
Bài tập
Cho mạch điện dùng Op-amp lý tưởng như hình vẽ
1. Tìm Vop1
2. Tìm Vo
8
ĐS: Vo= −−−−5V
Bài tập
Cho mạch điện dùng Op-amp lý tưởng như hình vẽ. Viết biểu thức tính vo theo R1, R2, vs1, vs2
9
ĐS: vo=(1+R2/R1)(vs2-vs1)
