Ch 4: Xử l
ý
tín hi
ệ
u
ýệ
Bộ ử lý tí hiệóhứ ă là h ểđổiộttí
•
Bộ
x
ử
lý
tí
n
hiệ
u c
ó
c
hứ
c n
ă
ng
là
c
h
uy
ể
n
đổi
m
ột
tí
n
hiệu sơ cấp thành một tín hiệu có thể sử dụng được bởi
phần tử kế tiếp trong hệ thống.
•Những công việc xử lý tín hiệu thường gặp là: cách ly
và biến đổi trở kháng; khuếch đại tín hiệu; lọc (chống
nhi
ễu);
t
uyế
n tính h
óa;
l
ấy
m
ẫu;
c
h
uyể
n
đổ
i tín hi
ệu
t
ươ
n
g
ễu); uyếóa; ấyẫu; c uyểđổ ệuươ g
tư sang tín hiệu số và ngược lại.
•Bộ khuếch đại thuật toán là phần tử căn bản trong các
hửlý tí hiệ
©C.B. Pham Kỹthuậtđiềukhiểntựđộng 4-1
mạc
h
x
ử
lý
tí
n
hiệ
u
4.1. Bộ khuếch đại thuật toán
(
Op-
A
mp
)
(
)
Đ
ặc tính của một O
p
-am
p
l
ý
tưởn
g
p
pý g
Op-amp là một mạch khuếch đại tuyến tính với :
A
100000+
-
s
u
c
ạ
mạc
r
n:
A
=
100000+
-trở kháng vào lớn: Rin >1 MΩ
-
trởkháng ra thấp:
R
=
50
-
75
Ω
-
trở
kháng
ra
thấp:
R
out
50
-
75
Ω
v
=
A
(v
v
)
v
=
08
V
cc
©C.B. Pham Kỹthuậtđiềukhiểntựđộng 4-2
v
ou
t
=
A
(v
2–
v
1
)
v
sa
t
=
0
.
8
V
cc
4.1. Bộ khuếch đại thuật toán
(
Op-
A
mp
)
(
)
Xét hệ số khuếch đại A= 100000
©C.B. Pham Kỹthuậtđiềukhiểntựđộng 4-3
4.1. Bộ khuếch đại thuật toán
(
Op-
A
mp
)
(
)
5 giả thiết về đặc tính làm việc lý tưởng của Op-amp trong vùng làm việc tuyến tính
•Hệ số khuếch đại vô cùng lớn, A= ∞
⇒v1= v2
•Trở kháng vào vô cùng lớn: Rin = ∞
⇒i1= i2= 0
•
Trởkháng ra vô cùng bé:
R
=
0
•
Trở
kháng
ra
vô
cùng
bé:
R
out
=
0
⇒Không tiêu hao năng lượng
•Băng thông vô cùng lớn
⇒Không giới hạn tần số làm việc
•Đường đặc tuyến luôn đi qua điểm gốc tọa độ
⇒
V
=
0 (khi
v
=
v
)
⇒
V
out
=
0
(khi
v
1
=
v
2
)
Đặc tính làm việc của các mạch Op-amp ứng dụng (hệ số khuếch đại, trở kháng, và đáp
ứ
n
g
tầ
n
số)
đều
được
x
ác
đị
nh
bở
i
các
linh ki
ệ
n
(đ
i
ệ
n
t
r
ở,
tụ
đ
i
ệ
n
)
được
n
ố
i
t
r
o
n
g
m
ạc
h.
©C.B. Pham Kỹthuậtđiềukhiểntựđộng 4-4
ứgtầsố)đềuđượcácđị bởcác ệ(đ ệ tở,tụ đ ệ )đượcốto g ạc
4.2. Các mạch Op-
A
mp cơ bản
•Mạch so sánh
©C.B. Pham Kỹthuậtđiềukhiểntựđộng 4-5
4.2. Các mạch Op-
A
mp cơ bản
©C.B. Pham Kỹthuậtđiềukhiểntựđộng 4-6
4.2. Các mạch Op-
A
mp cơ bản
©C.B. Pham Kỹthuậtđiềukhiểntựđộng 4-7
4.2. Các mạch Op-
A
mp cơ bản
•Mạch lặp điện áp
©C.B. Pham Kỹthuậtđiềukhiểntựđộng 4-8
4.2. Các mạch Op-
A
mp cơ bản
•Mạch khuếch đại đảo
ầ ấ
Thí dụ: một ph
ầ
n tử đo sơ c
ấ
p có tín hiệu ra
biến thiên từ 0 đến 100 mV khi biến được đo
thay đổi trong toàn bộ phạm vi hoạt động. Thiết
ế ế ể
k
ế
mạch khu
ế
ch đại đảo đ
ể
tạo ra một tín hiệu
ra biến thiên từ 0 đến -5 V.
Giải: Hệ số khuếch đại: A= 5 / 0.1 = 50
Ch
Ch
ọn
Lưu
ý
:
g
iá tr
ị
của R
i
thườn
g
đư
ợ
c ch
ọ
n sao cho:
©C.B. Pham Kỹthuậtđiềukhiểntựđộng 4-9
ýg ị
i
gợ ọ
4.2. Các mạch Op-
A
mp cơ bản
•Mạch khuếch đại không đảo
ầ ấ
Thí dụ: một ph
ầ
n tử đo sơ c
ấ
p có tín hiệu ra
biến thiên từ 0 đến 100 mV khi biến được đo
thay đổi trong toàn bộ phạm vi hoạt động. Thiết
ế ế ể
k
ế
mạch khu
ế
ch đại không đảo đ
ể
tạo ra một tín
hiệu ra biến thiên từ 0 đến 5 V.
Giải: Hệ số khuếch đại: A= 5 / 0.1 = 50
Ch
Ch
ọn
Lưu
ý
:
g
iá tr
ị
của R
i
và R
f
thườn
g
đư
ợ
c ch
ọ
n sao cho:
©C.B. Pham Kỹthuậtđiềukhiểntựđộng 4-10
ýg ị
i
f
gợ ọ