Ch-¬ng 4: C¸c phÊn tö trong hÖ thèng tù ®éng ®iÒu khiÓn
vßng kÝn. (8 tiÕt)
4.1 KhuÕch ®¹i thuËt to¸n (K§TT)
4.1.1. Giíi thiÖu vÒ K§TT
KhuÕch ®¹i thuËt to¸n lµ phÇn tö c¬ b¶n ®Ó x©y dùng m¹ch ®iÒu khiÓn
t- ¬ng tù. ThuËt to¸n khuÕch ®¹i thuËt to¸n cã nghÜa lµ nhê m¹ch khuÕch ®¹i
nµy mµ ta cã thÓ t¹o ®- îc c¸c thuËt to¸n ®iÒu khiÓn kh¸c nhau
S¬ ®å nguyªn lÝ vµ s¬ ®åthay thÕ cña K§TT giíi thiÖu trªn h×nh 41.1.
K§TT cã hai ®Çu vµo: ®Çu vµo ®¶o (-) tÝn hiÖu ra tr¸i dÊu víi tÝn hiÖu vµo
®Çu vµo kh«ng ®¶o (+) tÝn hiÖu ra ®ång dÊu víi tÝn hiÖu vµo, mét ®Çu ra.
4.1.2. C¸c th«ng sè c¬ b¶n cña K§TT
§iÖn ¸p nguån cÊp 5 18 V (TrÞ sè nµy chØ cho gÇn ®óng cho ®a sè c¸c
lo¹i K§TT, chi tiÕt ph¶i tra b¶ng th«ng sè K§TT)
Dßng ®iÖn ra IR 3 mA
C«ng suÊt tiªu thô P 60 mW
Vïng nhiÖt ®é lµm viÖc -55OC 125OC
TÇn sè lµm viÖc cùc ®¹i kho¶ng hµng kHz
HÖ sè khuÕch ®¹i K = 105 - 107
§iÖn trë ®Çu vµo ZV 1M
§iÖn trë ®Çu ra ZR 100
§é mÊt ®èi xøng ®iÖn ¸p vµo (OFFSET) 1mV
§é mÊt ®èi xøng dßng ®iÖn vµo (OFFSET) 10-8 A
Dßng ®iÖn tÜnh ®Çu vµo (Biascurrent) 10-7 A
§é tr«i ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn theo nhiÖt ®é 10-8 V/OK, 10-10 A/OK
Tèc ®é t¨ng ®iÖn ¸p
dt
du
-
+
§Çu vµo
§Çu ra
§Çu ra
§Çu vµo
ZV
Zr
K
+
-
-
+
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
cuu duong than cong . com
(4.1)
(4.2)
VV
3
1V
3
22
11
Z
1
Z
Z
1
Z
1
Z
Z
1
Z
1
K
B
Z
1
1
.
Z
1
u
u2
)
Z
Z
1(
Z.A
1
Z
1
Z
1
Z
1
Z
1
B
V
3
20
0t2
4.1.3. Hµm truyÒn cña K§TT
1. KhuÕch ®¹i ®¶o dÊu
S¬ ®å khuÕch ®¹i ®¶o ®- îc vÏ trªn h×nh 4.2
Tõ s¬ ®å thay thÕ h×nh 41.2 ta cã c¸c ph- ¬ng tr×nh c¬ b¶n nh- sau:
i1 + i2 - iV = 0
i1 =(u1 - uV - u3)/Z1
i2 =(u2 - uV - u3)/Z2
iV = uV /iV
§èi víi ®Çu ra ta cã
uo = -A uV
i0 = i2 + it
it = u2 / Zt
i0 = (u0 - u2)/ ZR
Gi¶i hai ph- ¬ng tr×nh (4.1), (4.2) ta cã:
Z1
Z2
Z3
ZV
Z0
Zt
u1
i2
i1
iV
it
uV
u0
u2
u3
i0
H×nh 4.2 M¹ch khuÕch ®¹i ®¶o
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
cuu duong than cong . com
Gi¶ thiÕt gÇn ®óng Z0 = 0, Z0 < Zt, Z0 < Z2 vµ A ta cã:
KK§ = u2/u1 = -Z2/Z1
2. KhuÕch ®¹i kh«ng ®¶o
B»ng c¸ch gi¶i t- ¬ng tù nh- trªn chóng ta cã:
KK§ = u2/u1 = (Z4/(Z3 +Z4)].[(Z1 + Z2)/Z1]
3. KhuÕch ®¹i vi sai
S¬ ®å m¹ch khuÕh ®¹i vi sai vÏ trªn h×nh 4.4.
TÝn hiÖu ra ®- îc tÝnh:
i0
it
Zt
uV
Z1
i1
iV
Z2
i2
i3
i4
Z3
Z4
Z0
u1
u2
H×nh 4.3 M¹ch khuÕch ®¹i kh«ng ®¶o
i0
it
Zt
uV
Z1
i1
iV
Z2
i2
i3
i4
Z3
Z4
Z0
u1A
u1B
u2
H×nh 4.4 M¹ch khuÕch ®¹i vi sai
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
cuu duong than cong . com
H×nh 42.1 S¬ ®å nguyªn lÝ m¹ch céng tÝn hiÖu
n
n
2
2
1
1
htRR
U
....
R
U
R
U
Ru
4.1.5. C¸c m¹ch c¬ b¶n cña K§TT
- Bé céng tÝn hiÖu.
Trªn h×nh 42.1 giíi thiÖu mét s¬ ®å nguyªn lÝ bé céng tÝn hiÖu
§iÖn ¸p ra cña bé c«ng nµy ®- îc tÝnh:
NÕu chän R1 = R2 =.... Rn = Rht, ta cã ®iÖn ¸p ra lµ tæng c¸c ®iÖn ¸p vµo
U2 = - (U11 + U12 + .....U1n)
- M¹ch céng kh«ng ®¶o
S¬ ®å m¹ch céng kh«ng ®¶o cho trªn
h×nh ck®. §iÖn ¸p ®Çu ra cña bé céng nµy
®- îc tÝnh:
n
n
2
2
1
1
n21
0
ht0
RR
U
....
R
U
R
U
.
R
1
....
R
1
R
1
1
.
R
RR
u
NÕu chän R1 = R2 = .....= Rn = R th×
B1
43
4
1
21
A1
1
2
2u.
ZZ
Z
.
Z
ZZ
u.
Z
Z
u
-
+
U1
U2
Un
R1
R2
Rn
Rht
R0
UR
-
+
U1
U2
Un
R1
R2
Rn
Rht
UR
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
cuu duong than cong . com
n
1i
i
0
ht0
RU
R.n
RR
U
- M¹ch trõ
S¬ ®å m¹ch trõ ®- îc vÏ trªn h×nh mt
§iÖn ¸p ra ®- îc tÝnh:
1
1
ht
2
321
ht13
RU
R
R
U
RRR
RRR
U
- M¹ch tÝch ph©n.
M¹ch tÝch ph©n lµ mét m¹ng bèn cùc (h×nh tpa), trong ®ã tÝn hiÖu ra tØ
lÖ víi tÝch ph©n tÝn hiÖu vµo
t
0
VR dtUU
Ng- êi ta cã thÕ dïng K§TT ®Ó lµm
m¹ch tÝch ph©n nh- trªn h×nh tpb. §iÖn ¸p
ra trong tr- êng hîp nµy ®- îc tÝnh:
t
0
V
t
0
VR dtU
T
1
dtU
RC
1
U
Khi muèn céng hoÆc trõ c¸c tÝch
ph©n, ng- êi ta dïng m¹ch tÝch ph©n tæng
vµ tÝch ph©n hiÖu nh- trªn h×nh tp2. C¸c
tÝch ph©n tæng vµ hiÖu cho ta ®Çu ra:
Víi m¹ch tÝch ph©n tæng:
t
0n
n
2
2
1
1
Rdt
R
U
....
R
U
R
U
U
Víi m¹ch tÝch ph©n hiÖu:
t
0
12R dtUU
RC
1
U
- M¹ch vi ph©n
M¹ch vi ph©n lµ mét m¹ng bèn cùc (h×nh vp1a), trong ®ã tÝn hiÖu ra tØ lÖ
víi vi ph©n tÝn hiÖu vµo
-
+
U1
U2
R1
R2
Rht
R3
UR
H×nh mt. S¬ ®å m¹ch trõ
M¹ch
tÝch ph©n
UV
UR
a)
-
+
R
C
UR
UV
b)
H×nh tp. M¹ch tÝch ph©n; a. s¬ ®å
khèi; b. m¹ch tÝch ph©n b»ng K§TT
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
cuu duong than cong . com