Bài Giảng Mạch Điện Tử_Chương 04_KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN (OP_AMP) pptx

Bài Giảng Mạch Điện Tử Biên soạn: Ths. Ngơ Sỹ 66 4.1 CÁC TÍNH CHẤT CHUNG CỦA BỘ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TỐN 4.1.1 Tổng quan về Op - Amp Op-Amp (Operational Amplifier) còn gọi là khuếch đại thuật tốn là một mạch khuếch đại được chế tạo ở dạng tích hợp (Integrated Circuit – IC). Các vi mạch Op-Amp thuộc thế hệ đầu tiên là 702, 709 và 741 do hãng Faichild chế tạo trong khoảng thời gian từ 1964 đến 1968. Trong thời gian này hãng National Semiconductor cũng cho ra đời các Op- Amp số hiệu 101 và 301. Các Op-Amp thuộc thế hệ đầu như 741, 301 ngày nay vẫn còn được sử dụng khá phổ biến. Op-amp là một linh kiện khơng thể thiếu trong hầu hết các thiết bị điện tử. Vì vậy việc khảo cứu các tính năng và ứng dụng của vi mạch Op-Amp là cần thiết. a) Ký hiệu của Op-amp : - + +V -V Inverting input terminal (Đầu vào đảo) Noninverting input terminal (Đầu vào không đảo) Output terminal (đầu ra) Negative supply termianal (đầu cấp điện âm) Positive supply termianal (đầu cấp điện dương) Hình 4.1 : Ký hiệu của Op-Amp và các ngõ vào, ra, cấp điện. b) Một số kiểu vỏ phổ biến : Vỏ 8 chân (chứa 1 Opamp) Vỏ 14 chân (chứa 2 hoặc 4 Opamp) Hình 4.2 : Một số kiểu vỏ phổ biến của vi mạch Op-Amp. c) Chế độ cấp nguồn cho Op-Amp Các Op-Amp nói chung hoạt động ở chế độ cấp nguồn kép tức là phải cấp nguồn (+) vào chân (Positive supply terminal) và nguồn (-) vào chân (Negative supply terminal), nguồn điện (+) và (-) phải bằng nhau về trị tuyệt đối; ví dụ có thể dùng nguồn kép đối xứng 5v, 9v, 12v. Tuy nhiên trong một số trường hợp, Op-Amp có thể làm việc với nguồn cấp điện đơn tức là cấp điện (+) vào chân (Positive supply terminal) trong khi chân Chương 04 Bi Ging Mch in T Biờn son: Ths. Ngụ S 67 (Negative supply terminal) ni mass. Xem Hỡnh 4.3. Vic chn ch cp ngun n hay kộp tu thuc vo khuyn cỏo ca nh sn xut Op-Amp v tớn hiu cỏc ngừ vo o v khụng o mt mch in c th. - + +V -V -Ucc +Ucc - + +V -V +Ucc Cheỏ ủoọ caỏp nguon ủụn Cheỏ ủoọ caỏp nguon keựp Hỡnh 4.3 : Cp ngun kộp hoc ngun n cho Op-Amp. in ỏp cỏc ngừ vo/ ra v in ỏp vi sai: in ỏp tỏc ng lờn ngừ vo khụng o ký hiu l U (+) in ỏp tỏc ng lờn ngừ vo o ký hiu l U (-) Hiu in th : U d = U (+) U (-) gi l in ỏp vi sai (Differential Voltage). in ỏp ngừ ra ký hiu l U 0 . Cỏc ch in hoa trong ký hiu cỏc in ỏp trờn c vit bng ch thng nu chỳng l cỏc giỏ tr tc thi. - + +V -V U(+) + - Ud + - Uout + - U(-) + - +Ucc -Ucc Hỡnh 4.4 : in ỏp cỏc ngừ vo, ra v in ỏp vi sai. Theo c im thit k ca nh sn sut, ngun cp in cho Op-Amp c gii hn mt mc nht nh (vớ d i vi IC 741 thỡ ngun cp in ti a cho phộp l 18v). Cỏc in ỏp ngừ vo cng c gii hn. in ỏp ngừ ra ca Op-Amp cú c im l luụn nh hn in ỏp cp ngun trong mi trng hp. Giỏ tr dng ti a ca in ỏp ra c gi l mc bóo ho dng, mc ny thng thp hn mc cp ngun (+) t 0,5 n 2V. Tng t nh vy, giỏ tr õm ti a ca in ỏp ra gi l mc bóo ho õm, mc ny cao hn mc cp ngun (-) t 0,5 n 2v. Mc bóo ho dng v õm thng cú giỏ tr tuyt i khỏc nhau. Vớ d vi IC 741 hot ng ch ngun cp in kộp 15v thỡ mc bóo ho dng l +U sat = 14v v mc bóo ho õm l U sat = -13v. Bài Giảng Mạch Điện Tử Biên soạn: Ths. Ngơ Sỹ 68 0v +Ucc +Usat -Usat -Ucc Khoảng giá trò của điện áp ra 1 đến 2v Time Hình 4.5 : Điện áp ngõ ra của Op-Amp giới hạn giữa mức -U sat và +U sat khi Op-Amp hoạt động ở chế độ cấp nguồn kép. 0v +Ucc +Usat Khoảng giá trò của điện áp ra 1 đến 2v Time Hình 4.6 : Điện áp ngõ ra của Op-Amp giới hạn giữa mức 0v và +U sat khi Op-Amp hoạt động ở chế độ cấp nguồn đơn. Ví dụ về các thơng số giới hạn của Op-Amp Absolute Maximum Ratings (T a = 25 0 C) of HA17741 Power-supply voltage (điện áp cấp nguồn) : 18v Input voltage (điện áp ngõ vào) : 15v Differential input voltage (điện áp vi sai) : 15v Allowable power dissipation (tiêu tán cơng suất cho phép) : 670mW Operating temperature (nhiệt độ làm việc) : –20 to +75 0 C Storage temperature (nhiệt độ lưu trữ) : –55 to +125 0 C 4.1.2 Đặc tính các ngõ vào, ra và các chế độ làm việc của Op-Amp đa dụng : a) Đặc tính ngõ vào : Ngõ vào của Op-Amp có tổng trở rất lớn. Khi đặt lên ngõ vào một điện áp, dòng điện tại ngõ vào có trị số rất bé và trong các tính tốn ta có thể xem gần đúng các dòng này bằng 0. Bài Giảng Mạch Điện Tử Biên soạn: Ths. Ngô Sỹ 69 - + +V -V U(+) + - Uout + - U(-) + - I(+) I(-) Hình 4.7: Tổng trở ngõ vào được định nghĩa là: )( )( )(in I U Z     ; )( )( )(in I U Z     Z in(+) và Z in(-) đều rất lớn, có giá trị từ vài M trở lên. Vì vậy các dòng điện I in(+) và I in(-) có giá trị không đáng kể. Đây là một ưu điểm của Op-Amp, nhờ có tổng trở ngõ vào lớn mà các nguồn áp tác động lên ngõ vào không bị sụt áp. b) Đặc tính ngõ ra : Ngõ ra của Op-Amp có tổng trở rất nhỏ. Vì vậy điện áp ngõ ra của Op-Amp rất ít thay đổi theo tải mắc ở ngõ ra. Khi có tải hay không tải, điện áp ngõ ra hầu như chỉ phụ thuộc vào các tín hiệu tác động ở ngõ vào và cách mắc các phần tử phụ xung quanh mạch Op-Amp. Tuy nhiên điều này chỉ đúng nếu dòng điện ngõ ra còn nhỏ hơn giới hạn tối đa cho phép do nhà sản xuất quy định. Chế độ vòng hở và Op-Amp hoạt động với nguồn cấp điện kép đối xứng : Chế độ vòng hở là chế độ hoạt động không có hồi tiếp, không có bất kỳ đường hồi tiếp nào từ ngõ ra về ngõ vào (không tính đường nguồn và mass). Ở chế độ này có đặc điểm là điện áp ngõ ra bằng độ lợi vòng hở nhân với điện áp vi sai: U o = A V0 .U d trong đó độ lợi vòng hở A V0 thường có giá trị cực lớn (20000 lần trở lên). Như vậy chỉ cần một điện áp vi sai rất nhỏ (ví dụ 100V) thì điện áp ngõ ra U o cũng có giá trị đáng kể (20000x100V = 2V). Nếu tính bình thường như thế thì khi điện áp vi sai tăng lên 1000V = 1mV, điện áp ngõ ra là U o = 20V. Tuy nhiên vì điện áp ngõ ra không thể lớn hơn mức bão hoà (+) hoặc (-) nên điện áp ngõ ra lúc đó không phải là 20V mà chỉ bằng mức bão hoà dương của Op-Amp (tức U o = +U sat ) nếu mức +U sat < 20v. Tương tự như vậy nếu điện áp vi sai có giá trị -1mV thì U o = -U sat . Một cách gần đúng khi phân tích mạch Op-Amp ở chế độ vòng hở là xem: U o = +U sat khi U d > 0 (thực tế thì phải có U d > 0V sat A U ; khoảng vài chục V). U o = -U sat khi U d < 0 (thực tế thì phải có U d < 0V sat A U ; khoảng âm vài chục V). Như vậy việc phân tích gần đúng như trên sẽ không đúng nếu điện áp vi sai có giá trị bé trong khoảng  vài chục V. Tuy nhiên khi Op-Amp hoạt động ở chế độ vòng hở thì Bài Giảng Mạch Điện Tử Biên soạn: Ths. Ngô Sỹ 70 trường hợp này thường ít gặp trong thực tế hoặc chỉ xảy ra trong thời gian rất ngắn. Vì vậy vẫn có thể áp dụng phương pháp phân tích gần đúng nêu trên. Theo định nghĩa điện áp vi sai là : U d = U (+) – U (-) thì: U d > 0  U (+) > U (-) và U d < 0  U (+) < U (-) . Do đó ta viết theo nguyên tắc gần đúng là: Nguyên tắc gần đúng trên đây được áp dụng với điều kiện các tín hiệu U (+) và U (-) có giá trị nằm trong khoảng cấp nguồn từ –U cc đến +U cc . - + +V -V 6v + - 3v + - Uo = +Usat = 11v + - 3v + - +12v -12v - + +V -V 6v + - -3v + - Uo = -Usat = -11v + - 9v + - +12v -12v Hình 4.8 : Một ví dụ về hoạt động ở chế độ vòng hở của Op-Amp với nguồn cấp điện kép đối xứng. Chế độ vòng hở và Op-Amp hoạt động với nguồn cấp điện đơn : Trong trường hợp Op-Amp làm việc ở chế độ vòng hở với nguồn cấp điện đơn, điện áp ngõ ra sẽ tiến tới giá trị bão hoà dương (+U sat ) khi U (+) > U (-) và tiến tới 0v khi U (+) < U (- ) . Ở đây cũng có một điều kiện là các điện áp U (+) và U (-) phải có giá trị trong khoảng cấp nguồn tức là từ 0V đến +U cc . - + +V -V 6v + - 2v + - Uo = +Usat = 11v + - 4v + - +12v - + +V -V 6v + - -2v + - Uo = 0v + - 8v + - +12v Hình 4.9 : Ví dụ về hoạt động của Op-Amp ở chế độ vòng hở với nguồn cấp điện đơn. Chế độ vòng kín : Chế độ vòng kín là chế độ có hồi tiếp từ ngõ ra về ngõ vào. Phần tử hồi tiếp thông thường là điện trở, tụ điện hoặc R mắc nối tiếp C, R // C .v.v. Nếu mạch hồi tiếp nối từ ngõ ra ngược về ngõ vào (-), ta có hồi tiếp âm, ngược lại là hồi tiếp dương (xem Hình 4.9). U o = +U sat khi U (+) > U (-) U o = -U sat khi U (+) < U (-) . Bài Giảng Mạch Điện Tử Biên soạn: Ths. Ngơ Sỹ 71 Phần tử hồi tiếp - + +V -V +Ucc -Ucc - + +V -V +Ucc -Ucc Phần tử hồi tiếp Hình 4.10: Hồi tiếp âm và dương trong chế độ vòng kín của Op-Amp. Khi Op-Amp làm việc ở chế độ vòng kín, độ lợi vòng hở có ảnh hưởng khơng đáng kể. Lúc này hoạt động của mạch chủ yếu do mạch hồi tiếp quyết định. Điện áp giữa ngõ vào đảo và khơng đảo có giá trị bằng nhau: U (+) = U (-) . Đây là một đặc điểm quan trọng cần nhớ khi phân tích mạch Op-Amp vòng kín (có hồi tiếp). Ngồi ra do tổng trở các ngõ vào của Op-Amp rất lớn nên hầu như khơng có dòng điện chảy vào các ngõ vào này, trong tính tốn ta xem các dòng I (+) và I (-) bằng 0. 4.2 CÁC MẠCH KHUẾCH ĐẠI DÙNG OP - AMP 4.2.1 Mạch khuếch đại đảo a) Sơ đồ mạch: b) Đặc điểm: Mạch khuếch đại điện áp đảo dấu có sơ đồ ngun lý trên Hình 4.11. Điện áp ngõ ra của mạch là : U o = Av.U in Trong đó Av có giá trị âm (-) và do mạch hồi tiếp quyết định, độ lợi vòng hở của Op- Amp ảnh hưởng khơng đáng kể và có thể bỏ qua. Trong mạch này, điện trở hồi tiếp cũng được nối từ ngõ ra về ngõ vào đảo (hồi tiếp âm giống như mạch KĐ khơng đảo). Tín hiệu cần được khuếch đại được đưa đến ngõ vào đảo qua điện trở Ri. Ngõ vào (+) được nối mass. Chú ý là nếu nhầm lẫn lấy hồi tiếp dương thì mạch sẽ khơng làm việc và ngõ ra nhanh chóng bị bão hồ. + - +V -V -Ucc +Ucc Input Tín hiệu vào (uin) Tín hiệu ra (uo) Tải Rf Ri Điểm mass giả 0v 0v iin Hình 4.11: Mạch khuếch đại điện áp đảo dấu. Bài Giảng Mạch Điện Tử Biên soạn: Ths. Ngô Sỹ 72 Điện áp tại ngõ vào (-) luôn bằng điện áp tại ngõ vào (+) và do ngõ vào (+) nối mass nên ta có: u(+) = 0v dẫn đến u(-) = 0v, ngõ vào (-) do đó gọi là điểm mass giả. Dòng điện i in do tín hiệu u in cung cấp sẽ qua R i và sau đó qua R f đến ngõ ra. Dòng này không chảy vào ngõ vào (-) do ngõ vào (-) có nội trở rất lớn. Cường độ của dòng i in là: i in i )(in in R u R uu i     Do dòng i in chảy từ điểm mass giả (ngõ vào -) qua R f đến ngõ ra nên ta có: f o f o)( in R u R uu i      So sánh hai biểu thức trên ta rút ra được: in i f o u R R u  biểu thức cho thấy tín hiệu ra luôn ngược dấu với tín hiệu vào. Nếu tỉ số R f /R i < 1 thì tín hiệu ra nhỏ hơn tín hiệu vào (giảm áp). Nếu tỉ số R f /R i >1 thì tín hiệu ra lớn hơn tín hiệu vào (KĐ áp) Nếu tỉ số R f /R i = 1 thì ta có mạch đảo dấu (u o = -u in ). Tín hiệu vào và tín hiệu ra có cùng tính chất nhưng ngược dấu. Nếu tín hiệu vào là điện áp một chiều (DC) thì tín hiệu ra cũng là điện áp một chiều có dấu ngược lại. Nếu tín hiệu vào là thuần tuý AC dạng sin thì tín hiệu ra cũng là thuần tuý AC dạng sin nhưng ngược pha 180 0 . Trong trường hợp tín hiệu vào là phức hợp gồm cả DC và AC nhưng chỉ muốn riêng thành phần AC được KĐ thì dùng thêm tụ điện để loại bỏ thành phần DC giống như đã thực hiện trong mạch KĐ không đảo. Mạch khuếch đại đảo dấu có một tính chất đáng chú ý là tổng trở ngõ vào thấp : Z in = u in /i in = R i . Do đó tín hiệu u in sẽ bị sụt áp so với khi chưa đưa vào mạch KĐ. Tính chất này càng rõ khi R i càng nhỏ. Vì vậy để nâng cao tổng trở ngõ vào thì phải nâng cao R i . Tuy nhiên khi nâng cao R i thì dòng điện i in cũng nhỏ mà đặc biệt là khi i in nhỏ đến mức giá trị của nó có thể so sánh được với dòng điện chảy vào ngõ (-) của Op-Amp (vốn rất nhỏ và đã được bỏ qua trong tính toán trên đây) thì hoạt động của mạch sẽ không còn đúng nữa. Một khó khăn thứ hai của việc nâng cao R i là kéo theo phải nâng cao cả R f nếu muốn giữ nguyên hệ số khuếch đại. Việc nâng cao R f quá lớn dẫn đến có thể không tìm được điện trở như vậy trên thực tế. Ví dụ chọn R i = 100k, cần hệ số KĐ = 100, như vậy phải chọn R f = 100.100k = 10M. điện trở này khó tìm được trên thực tế. Tóm lại phải chấp nhận một thực tế là tổng trở ngõ vào của mạch KĐ kiểu đảo pha có giá trị thấp. Time -10V 0V 10V uo uin Bi Ging Mch in T Biờn son: Ths. Ngụ S 73 Hỡnh 4.12 : Quan h gia tớn hiu ra v tớn hiu vo trong mch khuch i o dựng Op-Amp LM324, ngun cp in 12v; R i = 10k; R f = 50k; u in = 2v (nh). Chỳ ý: Khi tớn hiu vo ln hn mc cho phộp thỡ tớn hiu ra cng b xộn ngang nh do hin tng bóo ho ging nh trng hp mch K khụng o. 4.2.2 Mch khuch i khụng o a) S mch: S nguyờn lý ca mch khuch i in ỏp khụng o du trỡnh by trờn Hỡnh 4.13. tớn hiu ra ca mch l : U o = Av.U in Av l khuch i in ỏp ca mch cũn gi l li ỏp. Trong nhiu ti liu ngi ta tớnh li ỏp theo n v xiben (dB). Av(dB) = 20lg(Av) hay 20 )dB(Av 10Av Mt b khuch i cú li ỏp Av = 100 tng ng vi 40dB. Op-Amp HA17741 ca hóng HITACHI cú li ỏp vũng h in hỡnh 106dB tc l cú kh nng khuch i in ỏp vi sai lờn gn 200000 ln ( 1995261010 3,5 20 106 ) Trong s mch, do cú in tr hi tip R f ni t ngừ ra v ngừ vo (-) ca Op- Amp nờn mch hot ng ch vũng kớn hi tip õm. ch ny ta cú: u (+) = u (-) Theo mch ta cú: u (+) = u in (tớn hiu sin) - + +V -V -Ucc +Ucc Input Rf Ri Tớn hieọu vaứo (uin) Tớn hieọu ra (uo) Doứng hoi tieỏp (if) Hỡnh 4.13 : Mch khuch i in ỏp khụng o du. Bài Giảng Mạch Điện Tử Biên soạn: Ths. Ngô Sỹ 74 Điện trở ngõ vào của Op-Amp rất lớn nên dòng điện chảy vào các ngõ vào xem như bằng 0. Do đó R f và R i tạo thành mạch cầu phân áp lấy một phần điện áp ngõ ra đưa đến ngõ vào (-). Điện áp tại ngõ vài (-) là: o f i i )( u RR R u    Vì u (+) = u (-) mà u (+) = u in nên suy ra: o f i i in u RR R u   in i f o u R R 1u          biểu thức cho thấy tín hiệu ra luôn lớn hơn tín hiệu vào và đồng pha với tín hiệu vào. b) Các vấn đề khi thực hiện mạch khuếch đại không đảo dấu. Nếu tín hiệu vào không phải là sóng sin mà là một mức điện áp nào đó (tín hiệu DC) thì điện áp ra cũng được tính theo công thức trên và khi đó ta có mạch khuếch đại DC không đảo dấu. Ví dụ tín hiệu vào là U in = 10mV; R f = 100k; R i = 1k thì tín hiệu ra là : V01,1mV1010mV10. k1 k100 1U R R 1U in i f o                  . Nếu tín hiệu vào là thuần tuý AC dạng sin thì tín hiệu ra cũng thuần tuý AC dạng sin có biên độ lớn hơn tín hiệu vào và đồng pha với tín hiệu vào (xem Hình 4.14). Nếu tín hiệu vào là dạng phức hợp tức là gồm cả thành phần AC và DC thì tín hiệu ra cũng có tính chất như vậy. Trong trường hợp này nếu muốn loại bỏ thành phần một chiều (DC) và chỉ khuếch đại thành phần xoay chiều (AC), ta mắc thêm một tụ C nối tiếp trên đường tín hiệu đến ngõ vào (+). Khi đó chỉ có thành phần AC là đi qua được tụ C đến ngõ vào (+) của Op-Amp và được khuếch đại, thành phần DC bị giữ lại, ta có mạch khuếch đại AC. Khi tín hiệu vào tăng thì tín hiệu ngõ ra cũng tăng theo. Tuy nhiên vì tín hiệu ra không thể vượt mức bão hoà (+) và (-) nên nếu tín hiệu vào lớn hơn mức cho phép thì tín hiệu ra bị cắt ngang ở phần đỉnh dương và âm do hiện tượng bão hoà (xem Hình 4.15). Mạch khuếch đại không đảo pha có một tính chất rất quan trọng là tín hiệu cần khuếch đại (tín hiệu u in ) được đưa trực tiếp đến ngõ vào (+) của Op-Amp mà ngõ vào này có tổng trở rất lớn nên hầu như không có dòng đi vào mạch khuếch đại, nhờ vậy mạch không làm ảnh hưởng đến tín hiệu u in hay tín hiệu u in không bị sụt áp so với lúc chưa đưa đến mạch KĐ. Nhờ tính chất này mạch KĐ không đảo được chọn để KĐ các tín hiệu từ các cảm biến, làm mạch đệm tín hiệu trong các trường hợp cần phối hợp trở kháng giữa các tầng KĐ v.v. Để làm mạch KĐ đệm tức là mạch KĐ có độ lợi áp bằng 1, người ta cho R f = 0 và như thế ta có; u o = u in . Điện trở R i lúc này sẽ có một đầu nối với ngõ ra và đầu còn lại nối mass cho nên sẽ làm tăng dòng ngõ ra. Do đó R i chọn càng lớn càng tốt mà trong thực tế chọn R i =  tức là hở mạch R i . Mạch đệm cuối cùng có sơ đồ nguyên lý như Hình 4.16. Bi Ging Mch in T Biờn son: Ths. Ngụ S 75 Time -10V 0V 10V uo uin Hỡnh 4.14 : Quan h gia tớn hiu ra v tớn hiu vo trong mch khuch i khụng o pha thớ nghim vi Op-Amp LM324, ngun 12v; R f = 4k; R i = 1k; u in = 2v (nh). Time -12V 0V 12V Hỡnh 4.15 : Tớn hu vo ln lm tớn hiu ra b xộn nh. Thớ nghim mch khuch i khụng o vi Op-Amp LM324, ngun 12v; R f = 4k; R i = 1k; u in = 4v (nh). - + +V -V -Ucc +Ucc Input Tớn hieọu vaứo (uin) Tớn hieọu ra (uo = uin) Taỷi Hỡnh 4.16 : Mch m vi tng tr vo rt ln, khụng lm suy gim tớn hiu u in . Vi tng tr ra rt bộ ca Op-Amp, tớn hiu ra ớt b suy gim do ti. [...].. .Bài Giảng Mạch Điện Tử 4.3 MẠCH CỘNG 4.3.1 Mạch cộng đảo a) Dạng mạch: Rf Ri1 uin1 +Ucc Ri2 uin2 Rik 0v 0v uink + +V -V uo Taûi -Ucc Ñieåm mass giaû Hình 4.17: Mạch cộng đảo dấu b) Đặc điểm: Trên cơ sở mạch KĐ đảo, người ta có thể thực hiện mạch cộng theo sơ đồ nguyên lý trên Hình 4.17 Thay vì dùng một điện trở Ri, người ta dùng nhiều điện trở Ri1, Ri2,v.v Nếu chọn các điện trở Ri1... -12v Hình 4.20: Mạch Mixer AC 2 kênh với tín hiệu kênh 1 được khuếch đại 2 lần Biên soạn: Ths Ngô Sỹ 77 Bài Giảng Mạch Điện Tử 4.3.2 Mạch cộng không đảo a) Dạng mạch: Mach công không đảo có dạng như hình 4.21 Ri1 Vin1 +VCC Ri2 3 + 2 Vin2 - 1 11 Phân tích như mạch khuếch đại không đảo, Vi là xếp chồng hai tín hiệu Vi1 và Vi2 U1A 4 b) Phân tích: Sử dụng nguyên lý xếp chồng phân tích mạch Vout OP-11 -VCC... 3  + 2 U1A Hình 4.22 R2 Bài Giảng Mạch Điện Tử Nếu chọn R1 = R2 = R3 = R4 thì: V 0 V i 2 V i 1 4.4 MẠCH VI PHÂN, TÍCH PHÂN ic C 4.4.1 Mạch tính phân a) Dạng mạch Mach tích phân có dạng như hình 4.23 11 +VCC R 2 3 ii Vout 4 ii + ic = 0 1 + b) Phân tích - Vin1 dv 0 v i v  C 0 R dt -VCC Hình 4.23 suy ra: vo   1 v i (t )dt RC  ir 4.4.2 Mạch vi phân R +VCC 11 a) Dạng mạch 2 b) Phân tích ii 1 Vout... lý xếp chồng của lý thuyết mạch nói rằng nếu có nhiều tín hiệu cùng tác động lên một mạch thì đáp ứng của mạch khi đó bằng tổng các đáp ứng riêng Khi xét đáp ứng riêng của mạch đối với một tín hiệu thì các tín hiệu khác cho bằng 0 Với mạch ở Hình 4.17, giả sử ta xét điện áp uo khi R chỉ có duy nhất nguồn uin1 thì: uin   f uin1  uin1 do Rf = Rin1 R i1 Tương tự như vậy điện áp uo khi chỉ có duy nhất... Ngô Sỹ Time 76 Bài Giảng Mạch Điện Tử Hình 4.18 : Các tín hiệu ngõ vào uin1 và uin2 4.0V 2.0V 0V -2.0V -4.0V Time Hình 4.19 : Tín hiệu ngõ ra là tổng đảo dấu của các tín hiệu ngõ vào Mạch cộng đảo dấu được dùng trong các bộ Mixer (bộ trộn tín hiệu) thường gặp trong các Amplifier Trên Hình 4.18 và 5.19 mô tả 2 tín hiệu vào là uin1 (tần số 500Hz), uin2 (tần số 5000Hz) và tín hiệu ngõ ra của mạch cộng đảo... được thí nghiệm với Op-Amp HA17324A, nguồn cấp điện kép 12v, Ri1 = Ri2 = Rf = 10k Trong các mạch Mixer thực tế dùng trong Amplifier, các tín hiệu ngõ vào là dạng phức hợp (gồm cả DC lẫn AC) trong đó thành phần AC là thành phần hữu ích và cần được cộng với nhau Trong trường hợp này các tụ điện được mắc nối tiếp với các điện trở R i nhằm loại bỏ thành phần DC Điện dung của các tụ này phải có giá trị phù... tín hiệu âm thanh nhạc, tần số tối thiểu thường là 100Hz, nếu chọn tụ điện 100F thì tổng trở của tụ là: Xc  1 1   15,9 2f.C 2.3,14.100.100.10 6 Tổng trở này khá nhỏ và tín hiệu đi qua tụ dễ dàng Nếu cần khuếch đại tín hiệu ngõ vào thứ m lên K lần thì phải chọn Rim sao cho Rf = K.Rim Mạch trên Hình 4.20 là mạch cộng đảo dấu có điện áp ra: uo = -(2uin1 + uin2) vì Rf = 2Rin1 = Rin2 Rf : 20k +12v... V i 2 R3 R4 Vin1 4.3.3 MẠCH TRỪ +VCC a) Dạng mạch 4 Mach trừ có dạng như hình 4.22 3 b) Phân tích V 01 - R1 Vin2 Vout  R  R 2  V 02  1  4    R  R  R V i 2 3  1 2    R  R 2   R4  V 0  V 02 V 01  1  4   V  R  R  R V i 2    R  i 1   3  1 2  3    78 OP-11 -VCC   i1 V   Biên soạn: Ths Ngô Sỹ 1 11 Điện áp Vi1 đưa vào ngõ vào đảo, Điện áp Vi2 đưa vào ngõ... Suy ra: v o  RC dv i dt + Vcc 200 K 4.5 BÀI TẬP + - 25 K Vi - 4.5.1 Tính AV của toàn mạch sau: + Vcc Vo + - Vcc - Vcc 50 K 150 K Hình 4.25 R2 4.5.2 Với Vi = 1V; R1 = R2 = R3 = 1K, R4= 2K Tính dòng điện qua R4 của hình 4.26 11 +VCC R1 3 a) Vout = 3V1 + 5V2 – 6V3 R3 -VCC b) Vout = -V1 + 4V2 – 7V3 Hình 4.26 c) AV = 20 Biên soạn: Ths Ngô Sỹ Vout 4 4.5.3 Thiết kế mạch dùng Op-Amp với yêu cầu sau: 1 + 2... chồng hai tín hiệu Vi1 và Vi2 U1A 4 b) Phân tích: Sử dụng nguyên lý xếp chồng phân tích mạch Vout OP-11 -VCC Giả sử Vi2 = 0, ta tìm điện áp ngõ ra V01 tương ứng với Vi1 R2 R1  R  R i 2  V 01  1  2   V i 1  R 1  R i 1  R i 2    Hình 4.21 Giả sử Vi1 = 0, ta tìm điện áp ngõ ra V02 tương ứng với Vi2  R  R i 1  V 02  1  2   V i 2  R 1  R i 1  R i 2    Vậy khi có cả Vi1, Vi2 . Bài Giảng Mạch Điện Tử Biên soạn: Ths. Ngơ Sỹ 66 4.1 CÁC TÍNH CHẤT CHUNG CỦA BỘ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TỐN 4.1.1 Tổng quan về Op - Amp Op-Amp (Operational Amplifier) còn gọi là khuếch đại. điện chảy vào các ngõ vào này, trong tính tốn ta xem các dòng I (+) và I (-) bằng 0. 4.2 CÁC MẠCH KHUẾCH ĐẠI DÙNG OP - AMP 4.2.1 Mạch khuếch đại đảo a) Sơ đồ mạch: b) Đặc điểm: Mạch khuếch. gim do ti. Bài Giảng Mạch Điện Tử Biên soạn: Ths. Ngô Sỹ 76 4.3 MẠCH CỘNG 4.3.1 Mạch cộng đảo a) Dạng mạch: b) Đặc điểm: Trên cơ sở mạch KĐ đảo, người ta có thể thực hiện mạch cộng theo