Khuyếch đại thuật toán

Cơ sở

lý thuyết mạch điện

Nội dung

• • • • • • •

Khuyếch đại thuật toán Khuyếch đại thuật toán lý tưởng Khuyếch đại thuật toán đảo Khuyếch đại thuật toán không đảo Khuyếch đại thuật toán cộng Khuyếch đại thuật toán trừ Mạch nối tầng

Khuyếch đại thuật toán

2

Khuyếch đại thuật toán (1)

dùng

• • •

•

1947, operational amplifier, opamp Linh động, rẻ, dễ Thực hiện các phép tính cộng, trừ, nhân, chia, vi phân, & tích phân Xây dựng từ điện trở, transistor, tụ điện, điốt

Khuyếch đại thuật toán

3

Khuyếch đại thuật toán (2)

8

1

Không nối Cân bằng

7

2

V + Đầu vào đảo

6

3

Đầu ra Đầu vào không đảo

5

4

V – Cân bằng

–

7 V +

Đầu vào đảo 2

6 Đầu ra

+

Đầu vào không đảo 3

V –

Khuyếch đại thuật toán

4

4 1 5

7

Khuyếch đại thuật toán (3) V +

–

Đầu vào đảo 2

6 Đầu ra

+

Đầu vào không đảo 3

V –

4 1 5

Vcc

7 2

6

3 4

Khuyếch đại thuật toán

5

Vcc

Khuyếch đại thuật toán (4)

Ira

= I1

+ I2

+ I+

+ I–

Vcc I+ I1 7 2 Ira

6

–

)

ura

= Auvào

= A(φ2

φ1

Giá

trị

thực Giá

trị lý tưởng

φ1

Rvào Rra

105

φra

uvào

Auvào

∞ ∞ Ω 0 Ω

φ2

10 – 5 –

A Rvào 106 Rra Vcc

– 108 – 1013 Ω 100 Ω 24 V

Khuyếch đại thuật toán

6

3 4 I2 I– Vcc

Khuyếch đại thuật toán (5)

Vcc I+ I1 7 2 Ira

6

3 4 I2 I– Vcc

ura

Bão hòa dương

Vcc 0

uvào

–Vcc

Khuyếch đại thuật toán

7

Bão hòa âm

Khuyếch đại thuật toán (6)

20k

10k v

i r

VD Kđtt 741 có Cho E

E

ura

+

−

=

+

ϕ r

3

6

3

3

3

1 10.10

1 2.10

⎛ ⎜ ⎝

= 2.105, Rvào số A = 2V, tính hệ = 2MΩ, Rra khuyếch đại ura = 50Ω. & i. /E

+

+

=

−

ϕ v

3

3

20k

1 20.10 1 20.10

⎛ ⎜ ⎝

⎞ ϕ ⎟ r ⎠

Rra

⎞ ϕ ⎟ v ⎠ 1 50 E 10.10 Au vμo 50 10k

i r

1 20.10 1 20.10 u

ϕ= − v

vμo

Rvào

E

ura

uvào

1,9999699

E

ϕ→ = − r

Auvào

1,9999699

u ra → = − E

i

0,1999 mA

=

=

ϕ ϕ− v r 3 20.10

Khuyếch đại thuật toán

8

v

Nội dung

• • • • • • •

Khuyếch đại thuật toán Khuyếch đại thuật toán lý tưởng Khuyếch đại thuật toán đảo Khuyếch đại thuật toán không đảo Khuyếch đại thuật toán cộng Khuyếch đại thuật toán trừ Mạch nối tầng

Khuyếch đại thuật toán

9

Khuyếch đại thuật toán lý tưởng (1)

φ1

Rvào Rra

φra

uvào

Auvào

1. 2. 3.

φ2

≈ ∞ A Rvào ≈ ∞ Rra 0 ≈

i1

uvào i2

ura

u1

1. 2.

0

u2

= 0, i2 = u1

= 0 u2 –

i1 uvào

≈

Khuyếch đại thuật toán

10

Khuyếch đại thuật toán lý tưởng (2)

1

VD Tính hệ

r

2

ir

u=

u 1

2

1V

uv

u → = 2

u v

1V

=

u 1

u= v

40 k

20 k

5 k

0

=

i → = 5k

i 1

i= 2

i 40 k u

u

=

=

i 5k

3

=

→

2 3 5.10

vu 5.10

3

r 3 40.10

u v 5.10

=

i 40 k

3 5.10

3 40.10

ru +

9

=

+ 45 5

3 5.10 u r → = u v

u

u

0, 65 mA

=

+

=

+

=

i 40 k

i 20 k

i r

r 3 40.10

r 3 20.10

3 5.10

+

Khuyếch đại thuật toán

11

số khuyếch đại ur /uv . & ir

Nội dung

• • • • • • •

Khuyếch đại thuật toán Khuyếch đại thuật toán lý tưởng Khuyếch đại thuật toán đảo Khuyếch đại thuật toán không đảo Khuyếch đại thuật toán cộng Khuyếch đại thuật toán trừ Mạch nối tầng

Khuyếch đại thuật toán

12

Khuyếch đại thuật toán đảo

i=

i 1

f

u

u v

u 1

r

→

=

u − 1 R

− R 1

f

Rf

0

u=

=

u 1

2

R1 u1

u r R

u v → = − R 1

f

R

u → = − r

u v

f R 1

Khuyếch đại thuật toán

13

u2 uv ur

Nội dung

• • • • • • •

Khuyếch đại thuật toán Khuyếch đại thuật toán lý tưởng Khuyếch đại thuật toán đảo Khuyếch đại thuật toán không đảo Khuyếch đại thuật toán cộng Khuyếch đại thuật toán trừ Mạch nối tầng

Khuyếch đại thuật toán

14

Khuyếch đại thuật toán không đảo (1)

i=

i 1

f

0

u

u 1

r

→

=

u − 1 R

− R 1

f

Rf

u

=

=

u 1

2

u v

R1 u1

u

r

u2

→

= −

u − v R

u − v R 1

f

R

u → = r

u v

f R 1

⎛ 1 +⎜ ⎝

⎞ ⎟ ⎠

Khuyếch đại thuật toán

15

ur uv

Khuyếch đại thuật toán không đảo (2)

Rf

R

u

=

r

u v

R1 u1

f R 1

⎛ 1 +⎜ ⎝

⎞ ⎟ ⎠

u2

ur uv

Khuyếch đại thuật toán

16

ur uv

Nội dung

• • • • • • •

Khuyếch đại thuật toán Khuyếch đại thuật toán lý tưởng Khuyếch đại thuật toán đảo Khuyếch đại thuật toán không đảo Khuyếch đại thuật toán cộng Khuyếch đại thuật toán trừ Mạch nối tầng

Khuyếch đại thuật toán

17

Khuyếch đại thuật toán cộng

i

= + +

i 2

i 1

i 3

Rf R1

u

a

u 1

u1

=

i 1

− R 1

R2 i u2 a R3

u

u

a

2

=

i 2

− R 2

u

a

u 3

=

i 3

− R 3

R

R

R

f

f

u

u

= −

+

+

u

u

r

u 1

2

u 3

r

i

=

f R 1

R 2

R 3

⎛ ⎜ ⎝

⎞ ⎟ ⎠

− a R

f

0

av =

Khuyếch đại thuật toán

18

u3 ur

Nội dung

• • • • • • •

Khuyếch đại thuật toán Khuyếch đại thuật toán lý tưởng Khuyếch đại thuật toán đảo Khuyếch đại thuật toán không đảo Khuyếch đại thuật toán cộng Khuyếch đại thuật toán trừ Mạch nối tầng

Khuyếch đại thuật toán

19

Khuyếch đại thuật toán trừ

u

u

u

u 1

a

r

a

→

=

R2

i 1

i= 2

R1

0

u

2

u b

→

=

i 3

i= 4

u1 ua ub

− R 1 − R 3

− R 2 u − b R 4

u

a

u= b

1

u

+

−

2

u 1

u → = r

R 4 +

R 2 R 1

R 3

R 4

R 2 R 1

⎛ ⎜ ⎝

⎞ ⎟ ⎠

=

NÕu

u (

)

−

2

u 1

u → = r

R 1 R 2

R 3 R 4

R 2 R 1

&

=

=

NÕu

u

−

R 2

R 1

R 3

R 4

ru → =

2

u 1

Khuyếch đại thuật toán

20

ur R3 R4 u2

Nội dung

• • • • • • •

Khuyếch đại thuật toán Khuyếch đại thuật toán lý tưởng Khuyếch đại thuật toán đảo Khuyếch đại thuật toán không đảo Khuyếch đại thuật toán cộng Khuyếch đại thuật toán trừ Mạch nối tầng

Khuyếch đại thuật toán

21

Mạch nối tầng (1)

Tầng 1 Tầng 2 Tầng 3

u1 ur = A3 u3 u3 = A2 u2 u2 = A1 u1

A1 A2 A3

A = A1

A2

A3

Khuyếch đại thuật toán

22

Mạch nối tầng (2)

VD Tính ur

. & ir a

1

20 100 mV

=

+

=

ir

au

12 3

⎞ ⎟ ⎠

⎛ ⎜ ⎝

20 mV b 12 k ur 10 k 3 k

1

350 mV

u

u

=

+

=

r

a

10 4

⎞ ⎟ ⎠

⎛ ⎜ ⎝

u

u

r

r

a

=

=

=

=

25 A μ

i r

u− 10

u − b 10

(350 100) − 10

Khuyếch đại thuật toán

23

4 k