Chương 4
CÁC MẠCH ỨNG DỤNG KHUẾCH ðẠI THUẬT TOÁN (OPERATIONAL AMPLIFIER – OP AMP)
1
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C GV: Lê Thị Kim Anh
I. ðỊNH NGHĨA VÀ KÝ HIỆU - Khuếch ñại là quá trình biến ñổi một ñại lượng (dòng ñiện hoặc ñiện áp) từ biên ñộ nhỏ thành biên ñộ lớn mà không làm thay ñổi dạng của nó.
Khuếch ñại thuật toán (OP-AMP) cũng có những tính chất của một mạch khuếch ñại. OP-AMP có 2 ngoP vào – ñảo vaS không ñảo – vaS một ngoP ra, một OP-AMP lyU tưởng sẽ có những tính chất sau:
+ Hê[ sôU khuếch ñại (vòng hơ]) là vô
cùng.
2
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C GV: Lê Thị Kim Anh
+ Trơ] kháng ngoP vào là vô cùng. + Trơ] kháng ngoP ra là 0.
KyU hiệu
−−−− iv
-
vo
+
++++ iv
: Ngõ vào ñảo
: Ngõ vào không ñảo
: Ngõ ra
−−−− iv ++++ iv ov
3
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C GV: Lê Thị Kim Anh
Rf
II. MẠCH KHUẾCH ðẠI ðẢO (NGƯỢC PHA) Xét mạch OPAMP lyU tưởng:
I
R1 Ri = ∞∞∞∞, Ii = 0 nên:
−−−− iv
v
0≈≈≈≈
−−−− i
==== ++++ v i
vi
vo
0====++++ iv
o
i
I
−−−−====
====
Dòng qua R1: v R
v R
1
f
4
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C GV: Lê Thị Kim Anh
Hê[ sôU khuếch ñại vòng kín:
o
A
====
−−−−====
v
v v
R f 1R
i
f
v
v
⇒⇒⇒⇒
−−−−====
o
i
R R
1
i
Tổng trơ] vào:
Z
R
====
====
i
1
v i
i
5
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C GV: Lê Thị Kim Anh
III. MẠCH KHUẾCH ðẠI KHÔNG ðẢO (ðỒNG PHA)
I
Rf Xét mạch OPAMP lyU tưởng:
−−−− iv
R1
++++ iv
0≈≈≈≈
vo
Ri = ∞∞∞∞, Ii = 0 nên: ==== ++++ v v i
−−−− i
vi
−−−− i
I
====
====
R
R
Dòng qua R1: v R
v o ++++
1
1
f
6
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C GV: Lê Thị Kim Anh
Mặt khác, coi :
v
v
≈≈≈≈
−−−− i
==== ++++ v i
i
Ta có hê[ sôU khuếch ñại vòng kín:
R
R
1
o
f
f
A
====
====
1 ++++====
v
v v
++++ R
R R
1
1
i
f
1
v
v
⇒⇒⇒⇒
====
++++
o
i
R R
1
7
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C GV: Lê Thị Kim Anh
* MẠCH ðỆM (MẠCH THEO ðIỆN ÁP)
====
====
1 ++++====
ðây là trường hợp ñặc biệt của mạch khuếch ñại không ñảo, với: Rf = 0 vaS R1 = ∞∞∞∞ Áp dụng công thức:
A v
RR ++++ 1 f R 1
R f R 1
v o v i
vo
vi
1====⇒⇒⇒⇒ vA
8
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C GV: Lê Thị Kim Anh
i1
i Rf
i2 i3
IV. MẠCH CỘNG * Mạch cộng ñảo dấu R1 vi1 R2 vi2 vi3 R3
vo
Dùng phương pháp xếp chồng:
f
v
v
−−−−====
1
1
o
i
1
f
v
v
−−−−====
2
2
o
i
2
f
v
v
−−−−====
3
3
o
i
9
R R R R R R
3
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C GV: Lê Thị Kim Anh
v
v
++++
2
3
ðiện áp ở ngoP ra: ==== v
o
o
o
f
f
f
v
v
v
++++
++++
2
3
v −−−−====⇒⇒⇒⇒ o
1 i
i
i
1 o R R
++++ R R
R R
1
2
3
v
v
v
v
v
−−−−====
++++
++++
2
Nếu chọn R1 = R2 = R3 = R, ta có: ((((
))))3
1 i
o
i
i
R f R
VaS nếu Rf = R, ta có:
v
v
v
v
−−−−====
++++
++++
2
((((
))))3
o
i
1 i
i
10
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C GV: Lê Thị Kim Anh
* Mạch cộng không ñảo dấu
Rg Rf
++++ iv
vo
R1 R2
vi1 vi2
11
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C GV: Lê Thị Kim Anh
2
Rf
v
v
1
====++++ i
i
R RR ++++ 1
2
R1 Dùng phương pháp xếp chồng Rg Khi vi2 = 0:
vo
++++ iv R2
vi1 Áp dụng công thức của mạch khuếch ñại không ñảo: :
f
1
v
v
====
++++
1
o
++++ i
R R
g
12
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C GV: Lê Thị Kim Anh
1
v
====
⇒⇒⇒⇒
++++
v 1o
1i
R f R g
2
R 2 ++++ RR 1 Tương tư8, khi cho vi1 = 0
f
1
v
v
====
++++
2
2
o
i
R R
R 1 ++++ RR 1
2
g
====
++++
ðiện áp ở ngoP ra:
v o
v 1 o
v 2 o
f
1
v
v
++++
++++
2
v ====⇒⇒⇒⇒ o
1 i
i
R R
R 2 RR ++++ 1
2
R 1 RR ++++ 1
2
g
13
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C GV: Lê Thị Kim Anh
Nếu chọn R1 = R2 = R, ta có:
v
v
2
1 i
i
1
v
====
++++
o
++++ 2
R f R
====
++++
VaS nếu Rf = R, ta có:
((((
))))2
v o
v 1 i
v i
14
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C GV: Lê Thị Kim Anh
V. MẠCH TRỪ (MẠCH KHUẾCH ðẠI VI SAI)
vi2
R4 * Khi vi2 = 0 R3
−−−− iv
2
v
v
1
====++++ i
i
++++ iv
R ++++ RR 1
2
vo
R1
R2
++++====⇒⇒⇒⇒ v 1 o
R 4 R 3
R 2 ++++ RR 1 2
vi1 v 1 i
1
−−−−====
2
2
* Khi vi1 = 0
v o
v i
R 4 R 3
15
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C GV: Lê Thị Kim Anh
2
ðiện áp ở ngoP ra:
v i
4
4
1
v
v
====⇒⇒⇒⇒ v
++++
−−−−
1
2
o
i
i
2 R
R
R R
R R
==== v o R ++++
1
2
3
3
++++ v 1 i
4
4
1
vo có dạng: Vo = a1 vi1 – a2 vi2 , với:
a
a;
====
++++
====
1
2
R R
2 R
R
R R
R ++++
3
1
2
3
4
a;
a:Hay
a
====
++++
====
1
2
2
(((( 1
))))
R R
2 R
R
R ++++
1
2
3
16
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C GV: Lê Thị Kim Anh
⇒ðiều kiện ñê] thực hiện ñược mạch này:
(1 + a2)> a1
Nếu chọn R1 = R2=R3 = R4, ta có:
v
v
v
====
−−−−
2
o
1 i
i
17
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C GV: Lê Thị Kim Anh
C R
VI. MẠCH TÍCH PHÂN Dòng ñi qua tu[ ñược tính:
C
iC ====
i
vi
−−−− iv
C
i −−−−====⇒⇒⇒⇒
dv dt dV o dt 1
vo
++++ iv
idt
⇒⇒⇒⇒
−−−−====
dv o
i
dt
C 1 ∫∫∫∫
1
i
====
v
v
dt
⇒⇒⇒⇒
−−−−====
o
i
∫∫∫∫
v o −−−−====⇒⇒⇒⇒ C Mặt khác: V i R
CR
18
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C GV: Lê Thị Kim Anh
VII. MẠCH VI PHÂN
i
Dòng ñi qua tu[:
++++ iv
i
R
Ci ====
dV dt
C
vi
vo
i
−−−−====
Mặt khác: V o R
i
C
⇒⇒⇒⇒
−−−−====
dV dt
V o R
i
RC
−−−−====⇒⇒⇒⇒ v o
dV dt
19
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C GV: Lê Thị Kim Anh
