Bài giảng Điện tử 2: Phần 2 - Trường ĐH Công nghệ Sài Gòn

Bài giảng môn Điện tử 2 giới thiệu đến sinh viên các nội dung về một loại linh kiện tích hợp (IC) dạng Analog được gọi là Op Amp hay khuếch đại thuật toán. Phần 2 của bài giảng có nội dung trình bày về: mạch tạo tín hiệu bằng Op Amp; mạch khuếch đại đo lường; mạch ứng dụng Op Amp;... Mời các bạn cùng tham khảo!

GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – MẠCH TẠO TÍN HIỆU BẰNG OPAMP [ – 2009 ] CHƯƠNG 5.1 MẠCH VI PHÂN – MẠCH TÍCH PHÂN : Trong chương trước, mạch khuếch đại Op Amps xây dựng với phần tử điện trở Trong chương 5, mạch khuếch đại Op Amps liên kết với phần tử khác khơng phải phần tử điện trở Dạng mạch tổng quát trường hợp trình bày hình H.5.1 Với dạng mạch khuếch đại ngõ vào đảo có hồi tiếp, ta có hai trường hợp sau tùy thuộc vào giá trị tính chất tổng trở ZF ZG Khi Z G  R G  j.0  R G ZF   j.X C  1  , tốn tử s = j.; C.j s.C ta có mạch khuếch đại hình H.5.1 gọi mạch tích phân Ngược lại Z G   j.X C  1  ZF  R F  j.0  R F , tốn C.j s.C tử s = j.; ta có mạch khuếch đại hình H.5.1 gọi mạch vi phân 5.1.1 MẠCH TÍCH PHÂN: Trong hình H.5.2 trình bày dạng mạch tích phân; phương pháp khảo sát áp dụng trường hợp phương trình điện nút hay định luật Kirchhoff 1, đồng thời áp dụng giả thiết Op Amp lý tưởng khảo sát chương Tại nút b ta có phương trình bảo tồn dịng điện sau: Vb  Vin  iC  iin  RG Trong đó: iC  C d  Vb  Vout  dt (5.1) (5.2) Khi áp dụng giả thiết Op Amp lý tường, ta có kết sau: iin- = Vb = Va = 0, từ (5.10 (5.2) suy ra: dV  Vin  C out  RG dt (5.3) STU – KHOA CƠ KHÍ - TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN : NGUYỄN-THẾ-KIỆT 105 GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – MẠCH TẠO TÍN HIỆU BẰNG OPAMP [ – 2009 ] Tóm lại ta có quan hệ sau: dVout  Vin  dt R G C (5.4) Nhân vế quan hệ (5.4) cho dt tính tích phân xác định từ to đến t ta có quan hệ sau đây, to thời điểm ban đầu t thời điểm xãy sau đó: t t dVout   o   Vin    dt t o  R G C  t (5.5) Hay: Vout  t    R G C t t Vin  t  dt  Vout  t o  (5.6) o Từ quan hệ (5.6) cho thấy điện áp ngõ mạch Op Amp quan hệ với áp ngõ vào theo dạng tích phân biến số thời gian Trong Chúng ta cần ý tính chất quan trọng sau đây: Khi áp dụng giả thiết Op Amp lý tưởng , điện nút b Vb = V; nút b xem đẳng với điểm Gnd mạch Nói khác hơn, ta có Vout =  Vc ; với Vc áp đặt ngang qua hai đầu tụ C Như vậy, xác định giá trị áp Vout ta cần ý đến điều kiện ban đầu thời điểm t to THÍ DỤ 5.1: Cho mạch tích phân hình H.5.2 Biết RG = 10 kΩ C = 0,1µF Giả sử dạng tín hiệu Vin cấp vào mạch có dạng hình H.5.3; lúc ban đầu t = tụ C chưa nạp điện tích, xác định điện áp Vout theo thời gian ngõ mạch tích phân GIẢi Trước tiên ta xác định quan hệ hàm theo thời gian t áp Vin Vin  V Vin  1 V khi   t  1ms  (5.7)   t  ms  (5.8) Hàm số Vin = f(t) có chu kỳ T = ms Xác định tích số (RG.C) , giá trị gọi thời mạch tích phân R GC  10.103.0,1.10 6  10 3 s  1ms Trong nửa chu kỳ đầu tín hiệu áp Vin ta xác định áp Vout, áp dụng quan hệ (5.6) khoảng thời gian ( ≤ t ≤ ms) ta có kết sau: Vout  t   Vout      1   dt    1  t  dt   t t Theo giả thiết cho đầu đề thí dụ, lúc t = 0; Vout(0) =  Vc(0) = V ; suy tín hiệu tức thời áp ngõ mạch tích phân có dạng sau khoảng ( ≤ t ≤ ms): Vout  t    t  Vout  t    t    t 106 (5.9) STU – KHOA CƠ KHÍ - TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN : NGUYỄN-THẾ-KIỆT GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – MẠCH TẠO TÍN HIỆU BẰNG OPAMP [ – 2009 ] Tại nửa chu kỳ sau tín hiệu áp Vin khoảng thời gian ( ≤ t ≤ ms), áp dụng quan hệ (5.6) ta có kết sau: Vout  t   Vout  t o      1    dt  to   t  t t0 dt  t  t o (5.10) Trong khoảng thời gian to = ms giá trị Vout (to) quan hệ (5.10) giá trị Vout (t) xác định theo quan hệ (5.9) thời điểm t = ms Suy quan hệ (5.10) viết lại sau: (5.11) Vout  t   t   Vout  t  1ms   t  Chú ý , quan hệ tìm theo (5.9) (5.11) thời gian t có đơn vị [ms] điện áp có đơn vị [V] Áp dụng phần mềm mô NI Multisim để kiểm chứng kết quả, ta có dạng điện áp tức thời Vin Vout cho hình H.5.4 sau H.5.4: Dạng điện áp tức thời Vin Vout thí dụ 5.1 THÍ DỤ 5.2: Cho mạch tích phân hình H.5.5 Biết RG = 100 kΩ; C = 0,1µF; V1 = 8V; V2 = 10 V ; nguồn áp cung cấp cho Op Amp Vcc = ± 6V Giả sử thời điểm ban đầu t = s: tụ C nạp điện tích, điện áp đặt ngang qua hai đầu tụ Vc = V ; khóa SW vị trí c lúc t = ms khóa SW di chuyển tức thời sang vị trí d Xác định điện áp tức thời Vout STU – KHOA CƠ KHÍ - TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN : NGUYỄN-THẾ-KIỆT H.5.5 107 [ – 2009 ] GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – MẠCH TẠO TÍN HIỆU BẰNG OPAMP GIẢi Khi giải toán này, trước tiên cần ý đến điểm quan trọng sau: Thời mạch tích phân : R GC  100.103.0,1.10 6  10 2 s  10 ms Điện áp ngang qua hai đầu tụ (đặc trưng cho lượng tích trữ tụ) thời điểm bắt đầu khảo sát Chú ý dấu điện áp đặt cực tụ điện Trong thí dụ 5.2; thời điểm ban đầu t = s, điện áp Vc = 5V từ suy giá trị điện áp Vout thời điểm ban đầu có giá trị : Vout t    Vc  5V Giá trị điện áp nguồn áp ngõ vào mạch tích phân so với điện áp nguồn Vcc cung cấp cho Op Amp Với thí dụ 5.2 giá trị nguồn áp V1 V2 lớn giá trị áp nguồn Vcc Do cực tính nguồn áp nối đến ngõ vào Op Amp, đồng thời giả sử mức áp bảo hòa Op Amp đặc tuyến chuyển thỏa điều kiện lý tưởng (mức áp bảo hòa dương +Vcc mức áp bảo hòa âm –Vcc); với số liệu cho thí dụ 5.2 ta rút nhận xét sau: V1 > Vcc V2 < Vcc Giá trị điện áp cấp đến ngõ vào mạch Op Amp nằm khoảng điện áp bảo hòa âm bảo hòa dương đặc tuyến chuyển  V2   Vcc  Vout   Vcc  V1 (5.12) Trong khoảng thời gian đầu:  t  ms với điện áp ngõ vào +V1 = V ta có kết sau: Vout  t    R G C t t Vin  t  dt  Vout  t o  o Hay: t Vout  t    10 Vout  t    8t  5V 10 0 8.dt  Vc t  0s Suy ra: (5.13) Chú ý quan hệ (5.13) đơn vị thời gian t [ms] đơn vị điện áp [V] Tại thời điểm t =9 ms ta có điện áp Vout xác định theo quan hệ: Vout t  9ms  8.9  5V  7,2   12,2 V   Vcc 10 Tóm lại, điện áp Vout mạch khoảng thời gian khảo sát khơng xác định hồn toàn quan hệ (5.13) Chúng ta lưu ý đến bất đẳng thức sau thỏa điều kiện nêu quan hệ (5.12)  Vcc  Vout Hay 6  8t 5 10 Giải bất phương trình ta có kết sau:  t  10 ms Phối hợp toàn điều kiện, có điện áp tức thời Vout khoảng thời gian  t  ms sau: 10 8t  5V  t  ms 10 10 Vout  t   6V ms  t  ms Vout  t    108 (5.14) (5.15) STU – KHOA CƠ KHÍ - TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN : NGUYỄN-THẾ-KIỆT GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – MẠCH TẠO TÍN HIỆU BẰNG OPAMP [ – 2009 ] Từ thời điểm t  9ms với điện áp ngõ vào V1 = 10 V áp dụng quan hệ (5.6) ta có kết sau: Vout  t    R G C t t Vin  t  dt  Vout  t o  o Hay: Vout  t   10 t t 10.dt  Vout  to  o Suy ra: Vout  t   t t  Vout  t o   t  t o  Vout  t o  t (5.16) o Chú ý quan hệ (5.16) đơn vị thời gian t [ms] đơn vị điện áp [V] Thời điểm ban đầu giai đoạn khảo sát to = ms điện áp Vout(to) =  V Suy ra: Vout  t   t    t  15 (5.17) Trong giai đoạn này, Vout hàm tăng theo thời gian t, nhiên giá trị bị chận mức áp bảo hòa dương đặc tuyến chuyển Op Amp Từ suy bất đẳng thức sau: Vout  Vcc Hay t  15  Giải bất phương trình ta có kết quả: Vout  Vcc ms  t  21 ms Phối hợp toàn điều kiện, có điện áp tức thời Vout khoảng thời gian t  ms sau: Vout  t   t  15 Vout  t   6V ms  t  21ms (5.18) t  21 ms (5.19) H.5.6: Dạng điện áp tức thời Vin Vout thí dụ 5.2 STU – KHOA CƠ KHÍ - TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN : NGUYỄN-THẾ-KIỆT 109 [ – 2009 ] GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – MẠCH TẠO TÍN HIỆU BẰNG OPAMP 5.1.2 MẠCH VI PHÂN: Trong hình H.5.7 trình bày dạng mạch vi phân; phương pháp khảo sát áp dụng trường hợp phương trình điện nút hay định luật Kirchhoff 1, đồng thời áp dụng giả thiết Op Amp lý tưởng khảo sát chương Tại nút b ta có phương trình bảo tồn dịng điện sau: Vb  Vout  iin  iC RF (5.20) Vì ic  C dVin dt (5.21) Phối hợp quan hệ (5.20) ; (5.21) áp dụng giả thiết Op Amp lý tưởng ta có: Vout  R F C dVin dt (5.22) Với kết nhận cho thấy, điện áp Vout ngõ quan hệ với vi phân bậc áp vào Vin nên mạch Op Amp hình H.5.7 gọi mạch vi phân Tích số (RF.C) gọi thời mạch vi phân Tuy nhiên cần ý quan tâm đến mạch điện hình H.5.8; mạch điện có dạng mạch Op Amp hình H.5.2 phần tử tụ điện C thay phẩn tử điện cảm L Áp dụng định luật Kirchhoff b ta có: Vb  Vin  iL  iin  RG (5.23) Hơn ta có: Vb  Vout  L diL dt (5.24) Phối hợp quan hệ (5.23) ; (5.24) áp dụng giả thiếp Op Amp lý tưởng suy ra: iL  Vin RG Hay: Vout  L  L  dVin diL    dt  R G  dt (5.25)  RG   gọi  L  Mạch Op Amp hình H.5.8 có dạng mạch vi phân.Tỉ số  thời mạch vi phân 110 STU – KHOA CƠ KHÍ - TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN : NGUYỄN-THẾ-KIỆT GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – MẠCH TẠO TÍN HIỆU BẰNG OPAMP [ – 2009 ] THÍ DỤ 5.3: Cho mạch vi phân hình H.5.7 với Op Amp mã số LM301, biết RF = kΩ; C = 0,1µF; nguồn áp cung cấp cho Op Amp Vcc = ± 12V Điện áp Vin dạng sin có biếu thức tức thời sau: vin  t   sin  200t   V  Xác định điện áp ngõ Vout GIẢi Xác định tích số RF.C: RF C  0,1.106.103  104 s  0,1ms Áp dụng quan hệ (5.22), ta có kết sau: Vout  R F C  dVin d  10 4 sin200t dt dt  Vout  1045 2.200  cos200t   0,444.cos  200t  Dạng tín hiệu áp ngõ mạch vi phân trình bày hình H.5.9 Điều cần ý tín hiệu áp Vout khỏang thời gian độ thời điểm ban đầu cấp nguồn Điện áp ngõ dao động khoảng thời gian ms trước đạt trạng thái xác lập H.5.9: Dạng điện áp tức thời Vin Vout thí dụ 5.3 STU – KHOA CƠ KHÍ - TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN : NGUYỄN-THẾ-KIỆT 111 GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – MẠCH TẠO TÍN HIỆU BẰNG OPAMP [ – 2009 ] 5.1.3 MẠCH TÍCH PHÂN CĨ ĐIỆN TRỞ HỒI TIẾP: Mạch tích phân có điện trở hồi tiếp có dạng theo hình H.5.10 Điện trở hồi tiếp có cơng dụng ngăn chận trạng thái bảo hịa mạch tích phân gây nên điện tích tích lũy tụ điện hồi tiếp Áp dụng phương trình điện nút b để xác định quan hệ điện áp Vout ngõ mạch tích phân với áp ngõ vào Vin Ta có quan hệ sau: Vb  Vin Vb  Vout   iC  iin   RG RF (5.26) Áp dụng giả thiết Op Amp lý tưởng, suy ra:  Vin  Vout   iC   RG RF Vì: iC  C d  Vb  Vout  dt  C dVout dt (5.27) (5.28) Thu gọn quan hệ (5.27) (5.28) ta có kết sau: dVout Vout V    in dt RF C R G C (5.29) Tùy thuộc vào dạng điện áp Vin,giải phương trình vi phân bậc theo (5.29) ta suy dạng điện áp Vout ngõ mạch tích phân THÍ DỤ 5.4: Cho mạch tích phân thí dụ 5.1, có thêm điện trở hồi tiếp RF = 10 kΩ Xác định lại dạng điện áp Vout GIẢi Đầu tiên xác định giá trị tích số sau: R GC  10.103.0,1.10 6  10 3 s  1ms R FC  10.103.0,1.10 6  10 3 s  1ms Quan hệ hàm theo thời gian t áp Vin xác định theo quan hệ sau: Vin  V Vin  1 V khi   t  1ms    t  ms  Trong khoảng thời gian   t  1ms  quan hệ (5.29) xác định sau: dVout  103 Vout  103 dt (5.30) Trong quan hệ (5.30) đơn vị thời gian t : [t] = [s], đổi đơn vị thời gian t ms, quan hệ (5.30) viết lại sau: 112 STU – KHOA CƠ KHÍ - TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN : NGUYỄN-THẾ-KIỆT GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – MẠCH TẠO TÍN HIỆU BẰNG OPAMP dVout  Vout  1 dt [ – 2009 ] (5.31) Giải phương trình vi phân ta có kết sau: dVout   dt  Vout  1 Suy ra:  V  1 Ln  out   t  K1  Hay: Vout  t   K1e  t  (5.32) Với điều kiện ban đầu lúc t = 0s giả sử Vout = 0V ta xác định số K1 quan hệ (5.32) Suy ra: K1  Tóm lại khoảng   t  1ms  điện áp Vout xác định theo quan hệ sau: Vout  t   e  t  (5.33) Tại cuối khoảng thời gian lúc t = ms giá trị Vout nhận : Vout t  1ms  e 1   0,632 (5.34) Tương tự khoảng thời gian  1ms  t  ms  quan hệ (5.29) xác định sau: dVout  Vout  dt (5.35) Giải phương trình vi phân (5.35) phương pháp tương tự vừa thực hiện, ta có kết sau: Vout  t   K2 e  t  (5.36) Tại thời điểm ban đầu t = 1ms ta có giá trị ban đầu kết tính theo (5.34); suy ra: Vout Suy ra: t  ms  K e 1   0,632 V K   1  0,632  e  4, 4362 Tóm lại khoảng  1ms  t  ms  điện áp Vout xác định theo quan hệ sau: Vout  t   4,4362.e  t  (5.33) Tại cuối khoảng thời gian lúc t = ms giá trị Vout nhận : Vout t  ms  4, 4362.e 2   0,3996 V (5.34) Nên nhớ khoàng chu kỳ dạng điện áp Vout xác định theo (5.32) hay (5.36) với giá trị ban đầu khoảng khảo sát thay đổi Sau khoảng thời gian điện áp Vout đạt trạng thái xác lập Trong hình H.5.11 trình bày điện áp Vout thời điểm ban đầu t = 0s đến ms Trong hình vẽ ta có so sánh dạng Vout trường hợp có khơng có điện trở hồi tiếp STU – KHOA CƠ KHÍ - TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN : NGUYỄN-THẾ-KIỆT 113 [ – 2009 ] GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – MẠCH TẠO TÍN HIỆU BẰNG OPAMP Vout có điện trở hồi tiếp Vout khơng có điện trở hồi tiếp H.5.11: Điện áp tức thời Vin Vout thí dụ 5.4, xác định từ t = ms đến t = ms H.5.11: Điện áp tức thời Vin Vout thí dụ 5.4, từ thời điểm t = 40 ms trở 114 STU – KHOA CƠ KHÍ - TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN : NGUYỄN-THẾ-KIỆT GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – MẠCH ỨNG DỤNG OPAMP [ – 2009 ] D1 OUT + C1 2200UF + C2 1000UF 1N4007 R5 1.2K 2 D3 2 1N4007 1 HEADE R IN GND 2 1N4007 D2 JP1 U1 UA7812KC 1N4007 D4 U3A 11 12 10 11 13 14011 14011 R6 1.2K R7 1.2K 2 C4 10UF K 1 + D40 LED R2 1.2K U3D 2 VR1 10K 14011 U3C D10 LED 1 D8 VZ 5.6 14011 VR2 10K 1 C3 100UF D9 + U3B 2 1 R4 1.5K D7 1N4007 R3 100K R1 1.2K 1N4007 1 - 1N4007 R8 10K U2A + LM324 HEADE R D6 2 1 1N4007 JP2 D5 D41 1N4007 21 1 R41 1.2K 2 R26 1.2K R27 1.2K 2 + 1 VR21 10K C24 10UF R22 1.2K 1 VZ 5.6 C40 10UF 11 C23 100UF D14 D15 + Q D468 D16 LED VR22 10K 1N4007 R24 1.5K 2 R23 100K D13 1N4007 LM324 R21 1.2K + - 1N4007 HEADE R D12 U2B + 10K R28 10K 1 1N4007 JP3 D11 1 R25 1.2K RELAY DP DT 21 R40 2 R35 1.2K R38 10K 10 11 1 R37 1.2K R36 1.2K 2 + VR31 10K C34 10UF R32 1.2K VZ 5.6 D20 D22 LED D21 + C33 100UF VR32 10K 1N4007 2 R34 1.5K D19 R33 100K R31 1.2K 1N4007 1 1N4007 + LM324 HEADE R D18 1 1N4007 JP4 D17 U2C HÌNH H7.18: Mạch bảo vệ thấp áp áp cho nguồn áp pha (mạch hoàn chỉnh) 166 STU – KHOA CƠ KHÍ - TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN : NGUYỄN-THẾ-KIỆT GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – MẠCH ỨNG DỤNG OPAMP [ – 2009 ] 7.4 KHẢO SÁT MẠCH BẢO VỆ MẤT PHA: Sơ đồ khối mạch bảo vệ pha trinh bày hình H7.19 TÊN HIÃÛU ÂIÃƯU KHIÃØN PHÁT RA NGƯN ÂIÃÛN LỈÅÏI PHA CHÊNH TÊN HIÃÛU ÂIÃÛN ẠP CM BIÃÚN BÄÜ BIÃÚN ẠP PHA U HầNH V Bĩ NGUệN CHẩNH LặU COẽ ỉN AÏP DC CONTROL RELAY MAÛC H SO SAÏN H ÂIÃÛN AÏP KHÁU TRÃØ HìNH H7.19: Sơ đồ khối mạch bảo vệ pha Các khâu thành phần mạch bảo vệ pha gồm: Bộ biến áp pha (đấu theo hình V) cảm biến áp dây nguồn pha đưa mạch so sánh điện áp, đồng thời cung cấp nguồn cho mạch bảo vệ làm việc ổn định Mạch so sánh điện áp dùng IC opamp (TL084 hay LM 324) Mạch tạo trễ, trì hỗn tín hiệu điều khiển ngắt mạch có cố pha xảy ra; tránh thao tác lầm cố thống qua Mạch tạo trễ dùng IC định LM555 Mạch động lực relay điện áp nhận tín hiệu điều khiển từ mạch so sánh để tác động lên cuộn dây contactor Contactor cung cấp nguồn áp 3pha đến Tải 7.4.1 KHẢO SÁT HỆ THỐNG BIẾN ÁP ĐẤU HÌNH V: C L3 B L2 B A L1 U AB N U BC * b1 * U * a2 * d1 a1b1 c1 a1 U *U c1d1 U c1c2 U a1b2 * a2b2 c2 U d2 c2d2 b2 HÌNH H7.20 : Sơ đồ đấu biến áp pha theo hình V (hay  hở) STU – KHOA CƠ KHÍ - TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN : NGUYỄN-THẾ-KIỆT 167 [ – 2009 ] GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – MẠCH ỨNG DỤNG OPAMP A Hệ thống hai biến áp pha đấu hình V ( hay  hở ) lưới pha mô tả theo hình H7.20.Trong đó, biến áp có áp sơ cấp định mức tương ứng với áp dây nguồn áp pha Mỗi biến áp có hai dây thứ cấp: hình thành nguồn cung cấp ni cho mạch điện tử, cịn lại tạo tín hiệu điện áp cảm biến đưa mạch so sánh U a1b1 U a1b2 60 U a1b1 U c1d1 U a2b2 UAB U c1c2 U c1d1 60 C B U BC 60 U a2b2 U c2d2 - U c2d2 U c2d2 HÌNH H7.21: Giản đồ vector áp phía thứ cấp biến áp đấu hình V Khi nguồn pha tình ( Khi nguồn điện lưới pha ổn định) trạng ổn định không cố, đồng thời chưa xét đến tải hệ thống; giản đồ vector áp ngõ hệ thống biến áp đấu hình V trình bày hình H7.21 Chúng ta tóm tắt kết sau: Tại phía thứ cấp dây a1b1 đấu nối tiếp với dây a2b2 ; dựa vào cực tính cách đấu dây giống cực tính bơ dây phía sơ cấp suy vector áp d0ật ngang qua hai đầu a1b2 có trị số với giá trị điện áp Ua1b1 = Ua2b2 Tóm lại: KHI KHƠNG MẤT PHA : Ua1b2  Ua1b1  Ua2b2 Ngược lại dây c1d1 đấu nối tiếp ngược tính với dây c2d2 (khi so sánh tương hai dây a1b1 a2b2) ; áp dụng phép cộng vector suy vector áp đặt ngang qua hai đầu c1c2 Tóm lại ta có : KHI KHƠNG MẤT PHA : Uc1c2  3.Uc1d1  3.Uc2d2 Bây ta xét trường hợp pha xảy ra, kèm thêm điều kiện hở mạch tải (lưới điện vận hành chế độ không tải), ta chia trường hợp pha thành hai trường hợp :  Khi pha dây nguồn, dây chứa điểm nối chung hai dây sơ cấp biến áp, pha dây L3 hay dây L1 (xem hình H7.20): ta gọi trường hợp pha bìa hệ thống biến áp pha đấu hình V  Khi pha dây chứa điểm chung hai sơ cấp biến áp , ta gọi trường hợp pha xảy pha 7.4.1.1 KHẢO SÁT HỆ THỐNG NGUỒN KHI MẤT PHA BÌA VÀ HỞ MẠCH TẢI : Khi hệ thống cấp nguốn vào sơ cấp hai biến áp đấu hình V đồng thời hở mạch tải, xảy cố điện hai dây pha bìa hệ thống cịn biến áp vận hành, biến áp cịn lại có điện áp đặt vào sơ cấp Tóm lại : KHI MÁÚT PHA BÇA : Ua1b2  Ua1b1 Ua2b2  Uc1c2  Uc1d1 Uc2d2  (hay Ua1b2  Ua2b2 Ua1b1  0) (hay Uc1c2  Uc2d2 Uc1d1  ) So sánh giá trị áp ngõ thứ cấp giửa hai trạng thái bình thường lưới lúc xảy cố pha bìa  Áp hiệu dụng Ua1b2 khơng đổi  Áp hiệu dụng Uc1c2 thay đổi từ giá trị 168 3.Uc1d1 xuống Uc1d1 STU – KHOA CƠ KHÍ - TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN : NGUYỄN-THẾ-KIỆT GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – MẠCH ỨNG DỤNG OPAMP [ – 2009 ] 7.4.1.2 KHẢO SÁT HỆ THỐNG NGUỒN KHI MẤT PHA GIỬA VÀ HỞ MẠCH TẢI : Khi hệ thống điện dây pha giửa lúc cấp nguồn vào sơ cấp hai biến áp đấu hình V hệ thống tình trạng khơng tải; hệ thống xem có biến áp đấu nối tiếp dây sơ cấp để vận hành Với điều kiện hai biến áp có cấu tạo hồn tồn giống hệt nhau, cấp công suất; áp dây nguồn đặt lên hai dây sơ cấp đấu nối tiếp ; gánh 1/ giá trị áp dây nguồn Điện áp ngõ dây thứ cấp biến áp giảm 1/2 giá trị so với lúc chưa pha; nhiên góc lệch pha điện áp thứ cấp thay đổi khác với lúc chưa pha Lúc đó, hai dây a1b1 a2b2 đấu nối tiếp đồng cực tính, đồng thời điện áp Ua1b1 Ua2b2 đồng pha với nhau.Suy ra, áp Ua1b2 = Ua1b1+ Ua2b2 Ngược lại hai dây c1d1 c2d2 đấu nối tiếp ngược cực tính, với giá trị Uc1d1 = Uc2d2 suy giá trị điện áp Uc1c2 = Tóm lại , pha giửa kết nhận (so với lúc chưa pha) sau :  Áp hiệu dụng Ua1b2 không đổi  Áp hiệu dụng Uc1c2 thay đổi từ giá trị 3.Uc1d1 xuống Căn vào nội dung vừa khảo sát ta dùng biến áp đấu hình V làm cảm biến để phát tình trạng pha lưới Tuy nhiên, hệ thống mang tải có cố pha, áp dây giửa dây bị pha với dây khác khơng giãm 0, cịn phụ thuộc vào tính chất tải (đặc biệt với phụ tải động điện, dây bị pha có điện áp tượng càm ứng sinh dây quấn động cơ) Chỉ riêng trường hợp pha dây giửa, hệ thống biến áp đấu hình V hoạt động ổn định trường hợp lưới khơng mang tải Do muốn thực bảo vệ pha xác , ta cần sử dụng biến áp đấu hình V ; biến áp đấu đầu chung hình V lên dây L1, L2, L3 Sơ đồ đấu dây cho biến áp cảm biến hình V mơ tả hình H7.22 L1 L2 L3 * * * * c1 d1 MẢCH SO SẠNH ÂIÃÛN ẠP (MẢCH1) * * a * * b MẢCH CHÈNH LỈU DC V ÄØN ẠP DC * * c2 * * * * d2 MAÛCH SO SẠNH ÂIÃÛN ẠP (MẢCH 2) c3 d3 MẢCH SO SẠNH ÂIÃÛN ẠP (MẢCH 3) HÌNH H7.22: Sơ đồ đấu biến áp hình V vào lưới pha 7.4.2 SƠ ĐỒ MẠCH SO SÁNH ĐIỆN ÁP : Theo phân tích biến áp cảm biến trên, mạch bảo vệ pha hồn chỉnh gồm có ba mạch so sánh điện áp; mạch so sánh dùng IC opamp dạng mạch mơ tả theo hình H7.23 Áp cảm biến đưa mạch so sánh điện áp thông qua trạm liên lạc JP7; điện áp lấy từ thứ cấp máy biến áp đấu hình V (trên dây c1d1 , c2d2 , c3d3 hình H7.22) Điện áp lấy so sánh dạng xoay chiều đưa qua cầu chỉnh lưu để biến đổi thành tín hiệu chiều sau dùng tụ lọc phẳng STU – KHOA CƠ KHÍ - TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN : NGUYỄN-THẾ-KIỆT 169 [ – 2009 ] GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – MẠCH ỨNG DỤNG OPAMP VCC = 12V R25F1 R20F1 C8F1 10K 2 100uf C10F1 + 22uf R21F1 D1N4007 D1N4007 R32 - V- R28F1 OUT 10K 11 R22F1 + CON2 R24F1 10K 1 + TL084 JP7 D1N4007 D1N4007 10 V+ U12C 560 1k 10k D13 DIODE ZENER1 R26F1 560 560 HÌNH H7.23: Mạch so sánh điện áp dùng IC opamp Áp chiều sau qua lọc đưa vào cầu phân áp điều chỉnh giảm thấp điện áp trước đưa vào mạch so sánh Mức áp chuẩn cấp đến hai ngõ vào Op Amp lấy qua hệ thống diode zener biến trở (ghép song song với diode zener) Công dụng biến trở dùng điều chỉnh thay đổi mức áp DC chuẩn trình cân chỉnh mạch lúc ban đầu.Phương pháp cân chỉnh mạch để vận hành tóm tắt sau:  Giả sử với giá trị điện áp Zener Vz = 5,6 V, dùng biến trở ta chỉnh định thành 5V đưa ngõ vào đảo Opamp  Khi nguồn áp pha bình thường khơng pha, giả sử áp hiệu dụng thứ cấp hai biến áp đấu hình V có giá trị 10V, đấu ngược cực tính hình thành dây c1d1 c3d3 ; áp hiệu dụng đưa vào cầu chỉnh lưu 10  17,3V Sau qua tụ lọc, với điện dung tương ứng; mức áp DC đặt vào cầu phân áp lên đến mức tối đa 17,3  24,5V  Điều chỉnh biến trở ta đặt mức áp chiều ngõ vào không đảo Op Amp 6V Như vậy, hệ thống khơng có cố pha: áp chiều nhận ngõ Op Amp đặt đến mức gần điện áp DC nguồn cấp vào Opamp 12 V Khi nguồn áp pha gặp cố pha, áp hiệu dụng đưa mạch giảm thấp xuống (thay 17,3 V) 10V hay 0V tùy thuộc vào trạng thái pha Lúc mức áp cấp đến ngõ vào không đảo Op Amp giảm giá trị 1,73 lần (còn khỏang 3,5V) hay giảm đến mức V Bây áp DC ngõ Opamp 0V  7.4.3 MẠCH TỔNG HỢP CÁC TÍN HIỆU NGÕ RA TỪ CÁC MẠCH SO SÁNH: Tương ứng với biến áp đấu hình V, ta dùng ba mạch so sánh trên, khơng có cố cà ngõ Opamp đạt mức 12 V Trường hợp pha bị cố pha, ngõ Opamp mạch so sánh giảm đến mức V Trong q trình vận hành, nên điều chỉnh mức áp DC đưa so sánh Opamp cao mức chuẩn, ngừa trường hợp điện áp nguồn giảm thấp định mức khiến mức điện áp đưa so giảm tương ứng có khả thấp mức điện áp chuẩn định diode zener Lúc mạch tác động lầm hiểu trạng thái thấp áp cố pha Thông thường, cân chỉnh ta nên chọn mức áp đưa so phải cao mức chuẩn áp nguồn lưới giảm thấp 10% , mức điện áp phải cao điện áp chuẩn Thí dụ với áp nguồn giảm thấp định mức 10% , Upha = 200V thay 220V định mức ; điện áp đưa so chọn 6V , điện áp nguồn định mức, mức điện áp đưa mạch 6,6V 170 STU – KHOA CƠ KHÍ - TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN : NGUYỄN-THẾ-KIỆT GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – MẠCH ỨNG DỤNG OPAMP [ – 2009 ] Với ngõ từ Opamp, để tổng hợp tín hiệu trình điều khiển ta dùng cổng logic AND ngõ nhập tổ hợp ghép cổng NAND theo sơ đồ hình H7.24 HÌNH H7.24: Tổ hợp cổng NAND thành cổng AND ngõ nhập 7.4.4 MẠCH TRỈ HOẢN TẠO TRỄ TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN: Để phịng hờ trường hợp áp lưới thay đổi đột ngột, cố thật (sự cố thống qua) để tránh tình trạng mạch bảo vệ tác động lầm trước chuyển tín hiệu từ mạch tổng hợp tín hiệu đến relay trung gian hay sang mạch điều khiển khác; nên sử dụng khâu trễ dùng IC định 555 đặt ngõ mạch tổng hợp tín hiệu 1 GND 2 VCC R 1 Mạch tạo trễ trình bày hình H7.25 HÌNH H7.25: Khâu trễ dùng IC định 555 Nguyên tắc họat động khâu trể tóm tắt sau:  Khi khơng có cố pha, qua mạch tổng hợp mức áp ngõ cổng NAND sau đạt giá trị khỏang 12V Điện áp cấp vào cực Transistor Q6 Vì Q6 Transistor pnp nên ngưng dẫn  Khi Q6 ngưng dẫn, dòng điện qua cực phát có giá trị 0, khơng tạo điện áp rơi điện trở R23 Vì điện áp phân cực (giửa hai cực phát) transistor Q4 V, nên transistor Q4 tình trạng ngưng dẫn Mạch điện cấp nguồn cho IC 555 xem trạng thái hở, IC không họat động  Ngược lại có cố pha nguồn chính, qua mạch tổng hợp mức áp ngõ cổng NAND sau giảm đến giá trị 0V Transistor Q6 dẫn bảo hòa, tạo dòng qua cực phát tối đa Như transistor Q4 phân cực chuyển sang trạng thái dẫn bảo hòa Mạch điện cấp nguồn cho IC 555 xem kín mạch, IC định bắt đầu họat động  Sau khỏang thời gian định chỉnh trước ngõ (chân 3) IC chuyển trạng thái từ 0V sang mức điện áp gần giá trị 12 V  Nếu mạch điện xãy cố giả tạo, thời gian ngắn so với thời gian định ; IC định lưới có lại tình trạng ổn định, IC nguồn cung cấp nên khơng thực chức định tiếp tục Như vậy, khơng có điện áp xuất ngõ (chân 3) IC 555 STU – KHOA CƠ KHÍ - TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN : NGUYỄN-THẾ-KIỆT 171 GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – MẠCH ỨNG DỤNG OPAMP [ – 2009 ] 7.5 MẠCH BẢO VỆ ĐẢO THỨ TỰ PHA: 7.5.1.MẠCH PHÁT HIỆN SỰ CỐ ĐẢO THỨ TỰ PHA: Muốn thực mạch phát cố đảo thứ tự pha nguồn áp pha, áp dụng mạch điện sau để phát cố đảo thứ tự pha , xem hình H7.26  V1  220 0 o  V  220   120o R V2 VAMPL = 311V FREQ = 50hz Các nguồn áp V1; V2; V3 nguồn xoay chiều hình sin pha thứ tự thuận Các áp phức nguồn áp viết theo dạng sau: V1 VAMPL = 311V FREQ = 50hz VAMPL = 311V FREQ = 50hz R C a R b R4 220K V3 Vout R5 10K  V  220   240o Biên độ điện áp V1; V2; HÌNH H7.26: Mạch phát cố đảo thứ tự pha V3 : 220  311V Áp dụng phương pháp điện nút để xác định điện áp Vout tải theo điện áp pha nguồn pha giá trị : R; C PHƯƠNG TRÌNH NÚT TẠI a : V a  V R  V a  V  j.X  c  V a  Vb R 0 (7.2) Hay: 2 V     V    V a   V   b   R j.X c   R  R j.X c (7.3) PHƯƠNG TRÌNH NÚT TẠI b : Vb  V1 Vb  V a Vb   0 R R RL (7.4) 1  1  V  V a    Vb      R RL  R R (7.5) Hay: Từ quan hệ (7.3) (7.5) ta thu kết sau:   V     V    V2  V3  a b   R  R j.X c  R j.X c   1  1  V1   Va    Vb      R RL  R R Áp dụng phương pháp Cramer ta suy biểu thức xác định điện áp nút b sau: 172 STU – KHOA CƠ KHÍ - TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN : NGUYỄN-THẾ-KIỆT GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – MẠCH ỨNG DỤNG OPAMP 2      R j.X c  Vb   1    R  V V      R j.X c   V1    R   2  1        R  R j.X c  1  1  1      R  R RL   A B [ – 2009 ] (7.6) Từ (7.6) ; rút nhận xét sau: áp Vb = A = Trong đó, ta có: A  V V      R j.X c   V   1 R   2      R j.X c   1     R Vậy:  V   j.V  j     V A   .     .    R  R X   R   R X c  c       A     2X c  j.R V1  X c V  j.R.V     R X c      (7.7) Với nguồn áp pha cân ta suy quan hệ sau:   A     2X c  j.R U  X c U  120o  j.R U  240o     R X c           U  A     2X c  j.R  X c cos 120o  j sin 1200  j.R cos 240o  j sin 2400    R X c          Hay:   1 j   1 j     U     j.R    A     2X c  j.R   X c          2 2  R X  c            U   3X R   R X c   c  j   A        2   R X c        U  A     Xc  R  j Xc  R    2R X c    U  A     j Xc  R  2R X c         STU – KHOA CƠ KHÍ - TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN : NGUYỄN-THẾ-KIỆT 173 [ – 2009 ] GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – MẠCH ỨNG DỤNG OPAMP Suy ra: Vb   A    Vb   X c  R  (7.8) Vb   X c  R Tóm lại: Áp tải Vout = ta có điều kiện R  X c ; điều kiện để điện áp Vout = không phụ thuộc vào điện trở tải RL Trong trường hợp nguồn áp pha không cân bằng, biên độ điện áp pha không nhau; điện áp tải RL xác định theo quan hệ (7.6) Trong hình H7.27 trình bày áp tải RL nguồn pha không cân bằng; giả sử có giá trị sau: V1  220 0o ; V  220   120o ; V3  198   240o 15V 10V 5V 0V -5V -10V -15V 0s 10ms V(R3:2) 20ms 30ms 40ms 50ms 60ms 70ms 80ms 90ms 100ms V(R5:2) HÌNH H7.27: Áp nút b nguồn pha không cân ( Va = 220V ; Vb= 220V ; Vc = 198V) Biên độ áp nhận điện trở tải nút b : 10,5V ; biên độ áp nhận điện trở 22K (một phần cầu phân áp 220K 22K) khoảng :1V Tóm lại, nguồn pha không cân nút b xuất điện áp Tuy nhiên biên độ điện áp có giá trị thấp nhỏ nhiều lần so với lúc hệ thống nguồn ba pha xảy trạng thái đảo thứ tự pha xem hình H7.28 Trong hình H7.28 hốn vị thứ tự hai pha V3 V2 áp xoay chiều xuất điện trở tải có giá trị lớn Biên độ điện áp nhận điện trở 22K (trong hai điện trở tải 220K 22K) 25V Với mức điện áp cho thấy chênh lệch rõ ràng áp xuất tải nguồn xảy cố đảo thứ tự pha Chúng ta có thễ thay đổi mức điện áp xuất điện trở tải (khi có cố) cách thay đổi giá trị điện trở tải đến giá trị thích hợp hay điều chỉnh thơng qua biến trở dây quấn 174 STU – KHOA CƠ KHÍ - TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN : NGUYỄN-THẾ-KIỆT GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – MẠCH ỨNG DỤNG OPAMP [ – 2009 ] 300V Điện áp xuất nút b 200V 100V 0V ‐100V ‐200V Điện áp xuất điện trở 22K cầu phân áp 220K ; 22K ‐300V 0s 10ms V(R3:2) 20ms 30ms 40ms 50ms 60ms 70ms 80ms 90ms 100ms V(R5:2) HÌNH H7.29: Áp nút b nguồn pha đảo thứ tự pha (pha pha đảo thứ tự) 7.5.2.CÁC KHÂU THÀNH PHẦN CỦA MẠCH BẢO VỆ ĐẢO THỨ TỰ PHA: Trong trường hợp dùng mạch phát cố theo hình H7.26; tín hiệu nhận điện trở tải đưa đến khâu thành phần bao gồm: Mạch chỉnh lưu xác dùng IC Opamp Mạch so sánh tín hiệu điện áp với điện áp chuẩn (định trước) Khâu tạo trễ Tầng đệm (Driver) relay trung gian Sơ đồ khối trình bày khâu thành phần trình bày hình H7.30 MẠCH NGUỒN CHỈNH LƯU ỔN ÁP NGUỒN ÁP LƯỚI PHA MẠCH TẠO ĐIỆN ÁP CHUẨN MẠCH PHÁT HIỆN SỰ CỐ ĐẢO THỨ TỰ PHA RELAY TRUNG GIAN MẠCH CHỈNH LƯU CHÍNH XÁC TẦNG ĐỆM (DRIVER) MẠCH SO SÁNH ĐIỆN ÁP MẠCH TẠO TRỄ HÌNH H7.30: Sơ đồ khối mạch bảo vệ đảo thứ tự pha STU – KHOA CƠ KHÍ - TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN : NGUYỄN-THẾ-KIỆT 175 GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – MẠCH ỨNG DỤNG OPAMP [ – 2009 ] 7.5.2.1 MẠCH CHỈNH LƯU CHÍNH XÁC: Vcc = 12V R7 2.2k R6 U1C + J3 OUT D2 DIODE - R9 10K CON2 TL084 11 - TL084 10 11 2.2K 4 OUT R4 10k 5K 12 TL084 VR4 11 - 2.2k 11 R8 D1 DIODE 11 OUT U1B + 2.2K R5 11 4.7K Tín hiệu áp từ mạch phát đảo thứ tự pha U1A + 4 0 Vcc = -12V HÌNH H7.31: Sơ đồ mạch chỉnh lưu xác Tín hiệu điện áp lấy từ mạch phát đảo thứ tự pha; cấp vào Op Amp U1A ; mạch “voltage follower” Điện áp cấp vào mạch chỉnh lưu xác dùng Op Amp U1B U1C phối hợp với điện trở R5; R6; R7; R8; VR4 diode D1; D2 7.5.2.2 MẠCH SO SÁNH ĐIỆN ÁP: Tín hiệu khỏi mạch chỉnh lưu xác cấp đến mạch so sánh điện áp, xem hình H7.32 HÌNH H7.32: Mạch so sánh điện áp phát cố đảo thứ tự pha Mạch so sánh dùng Opamp bao gồm hai tầng: Tầng tầng so sánh áp với điện áp chuẩn cung cấp từ cầu phân áp, điện áp chuẩn có khả điều chỉnh biến trở Tín hiệu từ mạch chỉnh lưu xác lọc trước cấp vào mạch so sánh Tín hiệu từ mạch so sánh đưa vào tầng “voltage follower” ngõ tầng cấp đến cực transistor tầng đệm để vận hành relay trung gian ngắt mạch có cố đảo thứ tự pha 176 STU – KHOA CƠ KHÍ - TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN : NGUYỄN-THẾ-KIỆT GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – MẠCH ỨNG DỤNG OPAMP [ – 2009 ] Nguyên lý hoạt động tầng lý luận tóm lược sau:  Khi khơng có cố đảo thứ tự pha; áp từ mạch chỉnh lưu xác 0V cấp vào so sánh Vì điện áp so sánh cấp vào ngõ vào không đảo, điện áp chuẩn (có giá trị dương) đặt ngõ vào đảo; nên điện áp ngõ mạch so sánh đạt giá trị 0V (vì opamp ni nguồn đơn)  Khi có cố đảo thứ tự pha, áp từ mạch chỉnh lưu xác cấp vào mạch so sánh có giá trị khác 0V Do đó, cân chỉnh điện áp chuẩn có giá trị tương thích với điện áp so cấp từ mạch chỉnh lưu xác (sau qua lọc); ngõ mạch so sánh đạt đến giá trị điện áp nguồn Vcc cung cấp vào cho hệ thống Với mức điện áp Vcc (trên ngõ mạch so sánh) cấp vào cực transistor tầng đệm làm transistor dẫn, khiến relay trung gian tác động làm ngắt mạch động lực, tách hệ thống tải khỏi nguồn lưới xảy cố STU – KHOA CƠ KHÍ - TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN : NGUYỄN-THẾ-KIỆT 177 MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ OP AMP  1.1.VỊ TRÍ OPAMP TRONG THẾ GIỚI NGÀY NAY: .1 1.2.MƠ HÌNH CỦA OP AMPS: 1.2.1 MƠ HÌNH CỦA BỘ KHUẾCH ĐẠI: ….3  1.2.2 MƠ HÌNH CỦA BỘ KHUẾCH ĐẠI LÝ TƯỞNG CĨ HỒI TIẾP: 1.2.3 MẠCH TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA MỘT OPAMP: 5  1.2.4 ĐIỆN ÁP VÀ DÒNG ĐIỆN TRÊN CÁC ĐẦU CỦA OP AMP: .7 1.2.4.1.MÔ HÌNH TĨAN OPAMP KHI HỌAT ĐỘNG TRONG VÙNG KHUẾCH ĐẠI: 1.2.4.2.MƠ HÌNH TĨAN CỦA OPAMPLÝ TƯỞNG: 1.3.GIẢI TÍCH MẠCH OP AMPS DÙNG MƠ HÌNH TỐN DẠNG CHÍNH XÁC : 1.3.1 MẠCH KHUẾCH ĐẠI NGÕ VÀO ĐÀO VỚI MƠ HÌNH OPAMP CHÍNH XÁC: 10  1.3.2 MẠCH KHUẾCH ĐẠI NGÕ VÀO KHƠNG ĐẢO VỚI OPAMP CHÍNH XÁC: …….12 CHƯƠNG MẠCH OP AMP LÝ TƯỞNG  2.1 TỔNG QUAN : 15 2.2.1 GIẢ THIẾT OPAMP LÝ TƯỞNG: 15 2.1.2 MẠCH NGUỒN CUNG CẤP CHO OPAMPS: 15 2.2 MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÓ HỒI TIẾP : .16 2.2.1.MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐẦU VÀO KHÔNG ĐẢO (NON-INVERTING OPAMP): 16  2.2.2.MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐẦU VÀO ĐẢO (INVERTING OPAMP): 19  2.2.3.MẠCH CỘNG TÍN HIỆU (ADDER): 20 2.2.4 MẠCH TRỪ TÍN HIỆU VÀ MẠCH KHUẾCH ĐẠI VI SAI: .24 2.3 MẠCH VOLTAGE FOLLOWER : 27 2.4 MẠCH KHUẾCH ĐẠI HỒI TIẾP PHỨC TẠP: 28 2.5 MẠCH SO SÁNH ĐIỆN ÁP DÙNG OPAMP: 30 2.5.1 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG OPAMP SO SÁNH ÁP: .31  2.5.2 ĐIỆN TRỞ PULL-UP VÀ ĐIỆN ÁP TRÊN NGÕ RA OPAMP : 33 BÀI TẬP 34 CHƯƠNG MẠCH OP AMP CẤP NGUỒN ĐƠN  3.1 TỔNG QUAN : 41 3.2 GIẢI TÍCH MẠCH OPAMP CẤP NGUỒN ĐƠN : 45 3.3 TÍNH TỐN THƠNG SỐ MẠCH OPAMP DÙNG NGUỒN ĐƠN : 48 3.3.1 TH 1: ĐẶC TUYẾN CHUYỂN DẠNG Vo = A.Vin + B (A > B > 0) .…………… 49  3.3.2 TH2: ĐẶC TUYẾN CHUYỂN DẠNG Vo = A.Vin + B (A > VÀ B < 0) 52 3.3.3 TH 3: ĐẶC TUYẾN CHUYỂN DẠNG Vo = A.Vin + B (A < VÀ B > 0) 57  3.3.4 TH 4: ĐẶC TUYẾN CHUYỂN DẠNG Vo = A.Vin + B (A < VÀ B < 0) 60 BÀI TẬP 62  CHƯƠNG MẠCH OP AMP VÀ DIODE 4.1 TỔNG QUAN VỀ MẠCH CHỈNH LƯU CHÍNH XÁC: 65 4.2 MẠCH CHỈNH LƯU BÁN KỲ CHÍNH XÁC : 67 4.2.1 CHỈNH LƯU BÁN KỲ CHÍNH XÁC  ÁP RA DƯƠNG: 67 4.2.2 CHỈNH LƯU BÁN KỲ CHÍNH XÁC  ÁP RA ÂM: 71 4.3 MẠCH CHỈNH LƯU TỒN KỲ CHÍNH XÁC : 73 4.3.1 DẠNG 1: 73 4.3.2 DẠNG 2: 80 4.3.2 DẠNG 3: 84 4.4 MẠCH TẠO VÙNG CHẾT (DEAD ZONE CIRCUITS) DÙNG OPAMP : 86 4.4.1 MẠCH TẠO VÙNG CHẾT VỚI TÍN HIỆU RA ÂM: 86 4.4.2 MẠCH TẠO VÙNG CHẾT VỚI TÍN HIỆU RA ÂM: 90 4.5 MẠCH TẠO TÍN HIỆU ĐỒNG BỘ VỚI ĐIỆN ÁP AC DÙNG OPAMP : 94 4.6 MẠCH KHUẾCH ĐẠI LOGARITH (LOGARITH AMPLIFIER) DÙNG OPAMP: 97 4.6.1 TÓM TẮT LÝ THUYẾT DIODE: 97 4.6.2 MẠCH KHUẾCH ĐẠI LOGARITH: 98 BÀI TẬP 102 CHƯƠNG MẠCH TẠO TÍN HIỆU BẲNG OP AMP 5.1 MẠCH VI PHÂN – MẠCH TÍCH PHÂN : 105 5.1.1 MẠCH TÍCH PHÂN: 105 5.1.2 MẠCH VI PHÂN: 110 5.1.3 MẠCH TÍCH PHÂN CĨ ĐIỆN TRỞ HỒI TIẾP: 112 5.2 SCHMITT TRIGGER - MẠCH PHÁT HIỆN MỨC VỚI HIỆN TƯỢNG TRỄ : 115 5.2.1.MẠCH PHÁT HIỆN O CƠ BẢN ( ZERO-CROSSING DETECTOR): 115 5.2.2.MẠCH PHÁT HIỆN MỨC VÀ HIỆN TƯỢNG TRỄ : 116 5.2.3.MẠCH PHÁT HIỆN MỨC CÓ TRỄ VÀ ĐIỆN ÁP THAM CHIẾU VREF: 122 5.3 MẠCH TẠO SÓNG RĂNG CƯA TAM GIÁC (SAWTOOTH-WAVE GENERATOR): 129 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH: 129 5.4 MẠCH TẠO XUNG CLOCK DÙNG IC 555: 135 5.4.1 CÁC KHỐI TRONG MẠCH TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA IC 555 136 5.4.2 CÁC MẠCH CƠ BẢN DÙNG I C 555: 137 BÀI TẬP 141 CHƯƠNG MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐO LƯỜNG 6.1.MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐO LƯỜNG DÙNG OPAMP: 145 6.2 KHUẾCH ĐẠI ĐO LƯỜNG CÓ NGUỒN ÁP THAM CHIẾU (VREF): 150 6.3.CÁC IC KHUẾCH ĐẠI ĐO LƯỜNG CHUYÊN DÙNG: 156 CHƯƠNG MẠCH ỨNG DỤNG OPAMP 7.1 MẠCH ĐỊNH THÌ (DẠNG ON DELAY) DÙNG IC 555 : 157 7.2 KHẢO SÁT MẠCH WINDOWS DECTECTOR: 160 7.3 KHẢO SÁT MẠCH BẢO VỆ THẤP ÁP (UV) VÀ QUÁ ÁP (OV) : 163 7.3.1 MẠCH NGUỒN DC CHiỈNH LƯU CÓ ỔN ÁP : .163 7.3.2.MẠCH LẤY MẪU TÍN HIỆU ÁP AC ĐƯA VỀ SO SÁNH : .164 7.3.3.MẠCH TỔNG HỢP TÍN HIỆU TỪ CÁC BỘ SO SÁNH TRÊN PHA : 165 7.3.4.MẠCH ĐỊNH THÌ TRÌ HỎAN TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN RELAY: 165 7.4 KHẢO SÁT MẠCH BẢO VỆ MẤT PHA: .168 7.4.1 KHẢO SÁT HỆ THỐNG BIẾN ÁP ĐẤU HÌNH V: 168 7.4.1.1 KHẢO SÁT NGUỒN KHI MẤT PHA BÌA VÀ HỞ MẠCH TẢI : 169 7.4.1.2 KHẢO SÁT GUỒN KHI MẤT PHA GIỬA VÀ HỞ MẠCH TẢI : 170 7.4.2 SƠ ĐỒ MẠCH SO SÁNH ĐIỆN ÁP : .170 7.4.3 MẠCH TỔNG HỢP CÁC TÍN HIỆU NGÕ RA TỪ CÁC MẠCH SO SÁNH: 171 7.4.4 MẠCH TRỈ HOẢN TẠO TRỄ TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN: 172 7.5 MẠCH BẢO VỆ ĐẢO THỨ TỰ PHA: 173 7.5.1.MẠCH PHÁT HIỆN SỰ CỐ ĐẢO THỨ TỰ PHA: 173 7.5.2.CÁC KHÂU THÀNH PHẦN CỦA MẠCH BẢO VỆ ĐẢO THỨ TỰ PHA: 176 7.5.2.1 MẠCH CHỈNH LƯU CHÍNH XÁC: 177 7.5.2.2 MẠCH SO SÁNH ĐIỆN ÁP: .177 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] JIMMIE J CATHEY THEORY AND PROBLEMS OF ELECTRONIC DEVICES AND CIRCUITS Schaum’s Outline Series- McGRAW-HILL - 2002 [2] RON MANCINI OP AMPS FOR EVERYONE Texas Instruments Incorporated - August 2002 [3] STEVEN T KARRIS ELECTRONIC DEVICE AND AMPLIFIER CIRCUITS WITH MATLAB APPLICATIONS Orchard Publications 2005 [4] WALT JUNG, OP AMP APPLICATIONS HANDBOOK Newnes - Elsevier - Oxford 2005 ... R33 [ – 20 09 ] (6 .21 ) Lập tỉ số vế theo vế quan hệ (6 .20 ) (6 .21 ) suy ra:   Va Vout  1        R2 R    R2 R   V    Vb   REF       R 22 R33   R 22 R33  (6 .22 ) Trong... chọn giá trị điện trở thỏa quan hệ sau: R3 = R33 ; R2 = R 22 R1 = R11 Quan hệ (6 .22 ) viết gọn lại sau: Va R2 Vout  R3 Hay: Vout   Vb R 22   R3 Vb  Va R2 VREF (6 .23 ) R33 V (6 .24 ) REF Ta... ngõ ; T2 : Khoảng tắt xung tín hiệu điện áp ngõ ra, ta có biểu thức tính toán sau :   (5.75) T2  Ln2 R2 C  0,693R2 C   (5.78) T  T1  T2  0,693(R1  2R2 ).C (5.79) T1  Ln2 (R1  R2 ).C