kỹ thuật điện tử_CHƯƠNG 5

kỹ thuật điện tử

CHƯƠNG 5

KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN

1

1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ KĐTT

2 ĐẶC TÍNH &

CÁC THÔNG SỐ CỦA BỘ KĐTT

LÝ TƯỞNG

3 CÁC MẠCH ỨNG DỤNG CƠ BẢN CỦA KĐTT

NỘI DUNG CHÍNH

2

1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ KĐTT

 KĐTT còn gọi là OP-AMP (Operational Amplifier) là 1 bộ khuếch đại DC có Av rất cao

 Một bộ KĐTT gồm nhiều khối và thường được chế tạo dưới dạng tích hợp (IC: Intergrated Circuit)

 Ngày nay, KĐTT được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau, với tầm tần số rất rộng từ dưới 1kHz đến hàng GHz

3

 Sơ đồ khối của 1 bộ KĐTT

1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ KĐTT

KĐ vi sai

KĐ trung gian

Dịch DC Đệm ngõ

ra

Vo

Vi-Vi +

Ngõ vào là tầng khuếch đại vi sai

Có thể là tầng đệm hoặc khuếch đại vi sai

Đặt mức phân cực DC

ở ngõ ra

Khuếch đại dòng, có trở kháng ra thấp

4

 Ký hiệu của 1 bộ KĐTT

6

1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ KĐTT

Ngõ vào đảo

Ngõ vào không đảo

Nguồn cấp điện

Ngõ ra

2 ĐẶC TÍNH & CÁC THÔNG SỐ CỦA MỘT

BỘ KĐTT LÝ TƯỞNG

7

- Trạng thái ngõ ra không có tín hiệu hồi tiếp về ngõ vào như trên gọi là trạng thái vòng hở

- Hệ số khuếch đại điện áp của KĐTT trong trạng thái này ký hiệu là Avo

 Ta có tín hiệu Vo theo các cách đưa tín hiệu vào như sau:

-Đưa tín hiệu vào ngõ vào đảo:

Vo =

-AvoVi Đưa tín hiệu vào ngõ vào không đảo:

Vo = AvoVi+

-Đưa tín hiệu vào đồng thời cả 2 ngõ (tín hiệu vào vi sai):

Vo = Avo (Vi+ - Vi-) = Avo∆Vi

8

2 ĐẶC TÍNH & CÁC THÔNG SỐ CỦA

MỘT BỘ KĐTT LÝ TƯỞNG

2 ĐẶC TÍNH & CÁC THÔNG SỐ CỦA

MỘT BỘ KĐTT LÝ TƯỞNG

Vo +Vcc Bão hòa dương

0 +VS ∆Vi = Vi+ -

Vi VS

-Vcc Bão hòa âm

Hệ số khuếch đại vòng hở

Đặc tính truyền đạt điện áp vòng hở

của 1 bộ KĐTT

o Vùng khuếch đại: Vo= Avo ∆Vi

∆Vi = Vi+ - Vi- nằm trong khoảng ±VS

o Vùng bão hòa dương: Vo= +Vcc; ∆Vi >VS

o Vùng bão hòa âm: Vo= -Vcc; ∆Vi < -VS

 Trong chế độ khuếch đại tuyến tính phải dùng hồi tiếp âm để tạo sự làm việc

ổn định cho bộ KĐ, vùng làm việc của tín hiệu vào tương ứng sẽ được mở rộng hơn

10

2 ĐẶC TÍNH & CÁC THÔNG SỐ CỦA

MỘT BỘ KĐTT LÝ TƯỞNG

Vo +Vcc Bão hòa dương

0 +V S

∆Vi = Vi+ -

Vi VS

-Vcc Bão hòa âm

Av

 Một bộ KĐTT lý tưởng có các thông số cơ bản sau:

-Hệ số khuếch đại vòng hở: Avo ∞

-Tổng trở vào: Ri ∞ (BJT: >1M; JFET: >109Ω)

-Tổng trở ra: Ro ≈ 0 (thường nhỏ hơn 1Ω)

-Dòng phân cực ngõ vào: Iib = 0

11

2 ĐẶC TÍNH & CÁC THÔNG SỐ CỦA

MỘT BỘ KĐTT LÝ TƯỞNG

• Khuếch đại đảo

3.1

• Khuếch đại không đảo

3.2

• Mạch đệm

3.3

• Mạch cộng đảo dấu

3.4

• Mạch cộng không đảo dấu

3.5

• Mạch trừ

3.6

3 CÁC MẠCH ỨNG DỤNG CƠ BẢN CỦA KĐTT

12

3.1 KHUẾCH ĐẠI ĐẢO

 Tín hiệu ra đảo pha với tín hiệu vào

 Vi+ = Vi- = 0



 ≈ R1



13

Ii I

Ví dụ: R1= 5K, R2 = 100K, Vi = 0.2V Tính Vo và Zi.

2 KHUẾCH ĐẠI KHÔNG ĐẢO

 Tín hiệu ra đồng pha với tín hiệu vào

 Vi- = Vi+ = Vi

 Tổng trở vào:



14

I

3 MẠCH ĐỆM

 Vo = Vi

 Av = 1

 Zi = Ri(1 + Avo)

15

4 MẠCH CỘNG ĐẢO DẤU

 Dựa vào mạch đảo dấu, sử dụng phương pháp xếp chồng

16

I1

I2 I3

IR2 = R1+R2+R3

5 MẠCH CỘNG KHÔNG ĐẢO DẤU

17

- Tương tự như mạch KĐ không đảo,

Vi là xếp chồng 2 tín hiệu Vi1 và Vi2

=

6 MẠCH TRỪ

 Áp dụng pp xếp chồng, ngắn mạch lần lượt từng ngõ vào



18