TRANG BỊ ĐIỆN, ĐIỆN TỬ TRONG MÁY CÔNG NGHIỆP Trang bi dien dien tu opamp

Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh Đại Học Bách Khoa Khoa Cơ Khí Bộ Mơn Cơ Điện Tử Môn Học: Trang Bị Điện-Điện Tử Trong Máy Công Nghiệp Cơ Bản Về Điện Tử Phần II: Op-amp TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn Contents ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ Op-amp Một số mạch Op-amp Giới thiệu mạch khuếch đại Các chế độ làm việc Transistor mạch khuếch đại Mạch khuếch đại dùng FET TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn Op-amp Bộ Khuếch Đại Thuật Toán (Op-amp) Bộ khuếch đại thuật toán phần tử mạch xử lý tín hiệu vout = A(v2 – v1) TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn Bộ Khuếch Đại Thuật Tốn (Op-amp) Đặc tính Op-amp lý tưởng Op-amp mạch khuếch đại tuyến tính với : - hệ số khuếch đại mạch hở lớn: A = 100000+ - trở kháng vào lớn: Rin  M - trở kháng thấp: Rout = 50-75  vsat = 0.8Vcc TS Hà NgôQuang Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn TS Ngô Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn Bộ Khuếch Đại Thuật Toán (Op-amp) Xét hệ số khuếch đại A = 100000 TS Hà NgôQuang Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn TS Ngô Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn Bộ Khuếch Đại Thuật Toán (Op-amp) giả thiết đặc tính làm việc lý tưởng Op-amp vùng làm việc tuyến tính • Hệ số khuếch đại vô lớn, A = ∞  v1 = v • Trở kháng vào vơ lớn: Rin = ∞  i1 = i = • Trở kháng vô bé: Rout =  Khơng tiêu hao lượng • Băng thơng vơ lớn  Khơng giới hạn tần số làm việc • Đường đặc tuyến qua điểm gốc tọa độ  Vout = (khi v1 = v2) Đặc tính làm việc mạch Op-amp ứng dụng (hệ số khuếch đại, trở kháng, đáp ứng tần số) xác định linh kiện (điện trở, tụ điện) nối mạch TS Hà NgôQuang Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn TS Ngô Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn Một Số Mạch Op-amp Cơ Bản Các Mạch Op-amp Cơ Bản • Mạch so sánh TS Hà NgôQuang Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn TS Ngô Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn Các Mạch Op-amp Cơ Bản TS Hà NgôQuang Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn TS Ngô Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn Ưu Nhược Điểm FET So Với BJT - Ưu điểm: + Dòng điện qua transistor loại hạt dẫn đa số tạo nên Do FET loại cấu kiện đơn cực (unipolar device) + FET có trở kháng vào cao + Tiếng ồn FET nhiều so với transistor lưỡng cực + Nó khơng bù điện áp dịng ID = ngắt điện tốt + Có độ ổn định nhiệt cao + Tần số làm việc cao - Nhược điểm: + Nhược điểm FET hệ số khuếch đại thấp nhiều so với transistor lưỡng cực TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn So Sánh FET So Với BJT - Giống nhau: + Sử dụng làm khuếch đại + Làm thiết bị đóng ngắt bán dẫn + Thích ứng với mạch trở kháng - Khác nhau: + BJT phân cực dòng, FET phân cực điện áp + BJT có hệ số khuếch đại cao, FET có trở kháng vào lớn + FET nhạy cảm với nhiệt độ, nên thường sử dụng IC tích hợp + Trạng thái ngắt FET tốt so với BJT TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn So Sánh FET So Với BJT - Giống nhau: + Sử dụng làm khuếch đại + Làm thiết bị đóng ngắt bán dẫn + Thích ứng với mạch trở kháng - Khác nhau: + BJT phân cực dòng, FET phân cực điện áp + BJT có hệ số khuếch đại cao, FET có trở kháng vào lớn + FET nhạy cảm với nhiệt độ, nên thường sử dụng IC tích hợp + Trạng thái ngắt FET tốt so với BJT TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn Cấu Tạo MOSFET Kênh Sẵn - Transistor trường MOSFET kênh sẵn gọi MOSFET-chế độ nghèo (Depletion-Mode MOSFET viết tắt DE-MOSFET) - Transistor trường loại MOS có kênh sẵn loại transistor mà chế tạo người ta chế tạo sẵn kênh dẫn P N a) JFET P N b) MOSFET kênh sẵn TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn c) Nguyên Lý Hoạt Động - Khi transistor làm việc, thông thường cực nguồn S nối với đế nối đất nên US=0 - Các điện áp đặt vào chân cực cửa G cực máng D so với chân cực S - Nguyên tắc cung cấp nguồn điện cho chân cực cho hạt dẫn đa số chạy từ cực nguồn S qua kênh cực máng D để tạo nên dòng điện ID mạch cực máng - Còn điện áp đặt cực cửa có chiều cho MOSFET làm việc chế độ giàu hạt dẫn chế độ nghèo hạt dẫn - Nguyên lý làm việc hai loại transistor kênh P kênh N giống có cực tính nguồn điện cung cấp cho chân cực trái dấu - Đặc tính truyền đạt: ID = f(UGS) UDS = const TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn Đặc Tuyến a Họ đặc tuyến điều khiển ID = f(UGS) UDS không đổi b Họ đặc tuyến ID = f(UDS) UGS không đổi TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn Cấu Tạo MOSFET Kênh Cảm Ứng - Transistor trường loại MOS kênh cảm ứng gọi MOSFET chế độ giàu (Enhancement-Mode MOSFET viết tắt E-MOSFET) - Khi chế tạo MOSFET kênh cảm ứng người ta không chế tạo kênh dẫn - Do công nghệ chế tạo đơn giản nên MOSFET kênh cảm ứng sản xuất sử dụng nhiều P N a) JFET P N b) MOSFET kênh sẵn P N c) MOSFET kênh cảm ứng TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn Nguyên Lý Hoạt Động - Nguyên lý làm việc loại kênh P kênh N giống hệt khác cực tính nguồn cung cấp đặt lên chân cực - Trước tiên, nối cực nguồn S với đế nối đất, sau cấp điện áp cực cửa cực nguồn để tạo kênh dẫn TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn Tóm Tắt MOSFET MOSFET type Vgs >0 Vgs =0 Vgs RS2 Q2 D iG Q1 G iS VG R S2 ID2 I D1  VG R S1 ID1 S R2 I D2  VGS  VG  R S I D RS VGSQ2 VGSQ1 VGS(Off) TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn VG VGS(V) Phân Cực Theo Kiểu Tăng - Phân cực cầu chia điện thế: ID(mA) +VDD=+18V iD R1 110M 10.67 10 RD 1.8k IDQ 7.6 D iDSS=6mA VGS(Off)=-3V iG G R2 10M Q S iS RS 150Ω -1 VGSQ VGS(Off) -3V TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn VG 1.5 VGS(V) Phân Cực Theo Kiểu Tăng - Phân cực mạch hồi tiếp điện thế: iD RG +VDD RD D iDSS iG G S TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn The End 89