Chương 2 mạch khuếch đại thuật toán (bộ môn điện tử tương tự)

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ Giảng viên: Lê Xuân Thành Điện thoại/E-mail: 01655.111.888/thanhqn80@gmail.com Bộ môn: Lý thuyết mạch-Khoa Kỹ thuật điện tử Biên soạn: Học kỳ I năm học 2009-2010 BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ NỘI DUNG MÔN HỌC  Chương Mạch khuếch đại bán dẫn  Chương Mạch khuếch đại thuật toán  Chương Mạch tạo dao động điều hòa  Chương Mạch xung  Chương Mạch biến đổi tần số  Chương Mạch chuyển đổi A/D D/A  Chương Mạch cung cấp nguồn www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Trang BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Trang BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ Chương Mạch khuếch đại thuật toán  Các tính chất chung BKĐTT  Mạch khuếch đại vi sai  Mạch khuếch đại dùng BKĐTT  Các phương pháp chống trôi bù điểm không  Mạch cộng  Mạch trừ  Mạch vi phân, mạch tích phân  Mạch tạo hàm logarit luỹ thừa  Mạch nhân tương tự  10 Mạch lọc tích cực www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Trang BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ CÁC TÍNH CHẤT CHUNG CỦA BKĐTT +EC T Ut It Đ U0 Iđ -EC K Ura K0 đầu vào thuận Ir + - Uđ EC Ura Hình 2-1: Bộ khuếch đại thuật tốn EC UV f a) Đặc tuyến biên độ đầu vào đảo EC Hình 2-2: Đặc tuyến truyền đạt khuếch đại thuật toán UR=K0.U0=K0(Ut-Uđ) Một khuếch đại thuật toán lý tưởng: ZV = ∞  Trở kháng vào: Zra =  Trở kháng ra:  Hệ số khuếch đại: K0 = ∞ (104÷106) f 45o 90o 180o 360o b) Đặc tuyến pha Hình 2-3: Đặc tuyến biên độ đặc tuyến pha khuếch đại thuật toán  Một khuếch đại thuật toán thường có tầng ghép trực tiếp với nhau: Tầng vào tầng khuếch đại vi sai, tầng khuyếch đại trung gian (có thể tầng đệm hay khuếch đại vi sai hai), đến tầng dịch mức tầng khuếch đại www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Trang BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ MẠCH KHẾCH ĐẠI VI SAI Hình 2-4: Tầng khuếch đại vi sai a) Mạch nguyên lý; b) Sơ đồ đơn giản hoá www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Trang BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ MẠCH KHẾCH ĐẠI VI SAI  Tín hiệu vào tầng vi sai từ hai nguồn riêng biệt U V1 UV2 từ nguồn  Điện áp chiều cung cấp cho tầng vi sai hai nguồn EC1 EC2 khác hay trị số Vì hai nguồn nối tiếp nên điện áp cung cấp tổng EC = EC1 + EC2 www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Trang BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ MẠCH KHUẾCH ĐẠI 3.1 Mạch khuếch đại đảo  Nếu coi IC có trở kháng vào vơ lớn tức ZV → ∞ dịng vào IC vơ bé I0 = 0, nút N có phương trình dịng điện: IV ≈ Iht U V − U U − U = R1 R ht U U0 = →0 K Rht K =− R1 www.ptit.edu.vn UV U =− R1 R ht Zra = Z V = R1 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Trang BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ MẠCH KHUẾCH ĐẠI Mạch khuếch đại thuận  Khi IC làm việc miền tuyến tính coi như: U0 = 0V R1  Vậy ta có: U V = U R + R ht U R1 + Rht Rht K = = = 1+ UV R1 R1 Zra = www.ptit.edu.vn ZV = ∞ GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Trang BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỐNG TRÔI VÀ BÙ ĐIỂM KHÔNG  Khi dùng khuếch đại thuật toán để khuếch đại tín hiệu chiều có trị số nhỏ sai số chủ yếu dòng điện tĩnh, điện áp lệch không tượng trôi gây  Để giữ cho điện áp lệch không nhỏ, mạch khuếch đại đảo, cửa thuận không đấu trực tiếp xuống đất mà đấu qua điện trở RC R R ht RC = R + R ht www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Trang 10 BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ MẠCH TẠO HÀM LOGARIT VÀ LŨY THỪA 8.1 Mạch tạo hàm lôgarit I = I (exp D www.ptit.edu.vn S U ak U ak − 1) ≈ I S exp nU t mU t GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Trang 17 BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ MẠCH TẠO HÀM LOGARIT VÀ LŨY THỪA 8.2 Mạch tạo hàm lũy thừa I = I (exp D www.ptit.edu.vn S U ak U ak − 1) ≈ I S exp nU t mU t GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Trang 18 BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ MẠCH NHÂN TƯƠNG TỰ Z = exp(lnX + lnY) = exp(lnXY) = XY www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Trang 19 BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 10 MẠCH LỌC TÍCH CỰC  Tần số giới hạn ωC tần số hàm truyền đạt giảm dB so với tần số trung tâm  Bậc lọc xác định độ dốc đặc tuyến biên độ tần số giải tần Bậc lọc tính số tụ mạch lọc  Loại lọc xác định dạng đặc tuyến biên độ tần số xung quanh tần số cắt khu vực thông mạch lọc: lọc Bessel, lọc Butteewroth lọc Tschcbyscheff www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Trang 20 BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 10 MẠCH LỌC TÍCH CỰC Kd Kd Kd ( p) = = n + C1 p + C2 p + C3 p + + Cn p (1 + p + bi p ) Õ  Để tính toán linh kiện lọc ta dựa vào loại mạch lọc, bậc lọc n hệ số ai, bi (i số thứ tự mắt lọc), fci / fc hệ số phẩm chất Qi mắt lọc thứ i tra theo bảng: www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Trang 21 BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 10 MẠCH LỌC TÍCH CỰC 10.1 Mạch lọc tích cực bậc 10.1.1 Mạch lọc thông thấp bậc www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Trang 22 BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 10 MẠCH LỌC TÍCH CỰC 10.1 Mạch lọc tích cực bậc 10.1.2 Mạch lọc thơng cao bậc www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Trang 23 BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 10 MẠCH LỌC TÍCH CỰC 10.2 Mạch lọc tích cực bậc hai 10.2.1 Mạch lọc thông thấp bậc hai www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Trang 24 BÀI GIẢNG MƠN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 10 MẠCH LỌC TÍCH CỰC 10.2 Mạch lọc tích cực bậc hai 10.2.1 Mạch lọc thông thấp bậc hai www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Trang 25 BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 10 MẠCH LỌC TÍCH CỰC 10.2 Mạch lọc tích cực bậc hai 10.2.1 Mạch lọc thông thấp bậc hai www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Trang 26 BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 10 MẠCH LỌC TÍCH CỰC 10.2 Mạch lọc tích cực bậc hai 10.2.1 Mạch lọc thông thấp bậc hai www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Trang 27 BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 10 MẠCH LỌC TÍCH CỰC 10.2 Mạch lọc tích cực bậc hai 10.2.2 Mạch lọc thơng cao bậc hai www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Trang 28 BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 10 MẠCH LỌC TÍCH CỰC 10.2 Mạch lọc tích cực bậc hai 10.2.3 Mạch lọc tích cực bậc hai thơng giải www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Trang 29 BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 10 MẠCH LỌC TÍCH CỰC 10.2 Mạch lọc tích cực bậc hai 10.2.3 Mạch lọc tích cực bậc hai thơng giải 10.3 Mạch lọc tích cực bậc cao  Khi cần đặc tính biên độ, tần số lọc vng góc người ta phải thực lọc bậc cao Muốn mắc nối tiếp lọc bậc hai biết Lúc đặc tính tần số mạch tích đặc tính tần số mạch riêng rẽ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Trang 30 BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Trang 31 ...BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ NỘI DUNG MÔN HỌC  Chương Mạch khuếch đại bán dẫn  Chương Mạch khuếch đại thuật toán  Chương Mạch tạo dao động điều hòa  Chương Mạch xung  Chương Mạch biến... THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Trang BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ Chương Mạch khuếch đại thuật tốn  Các tính chất chung BKĐTT  Mạch khuếch đại vi sai  Mạch khuếch đại dùng... THUẬT ĐIỆN TỬ Trang 13 BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ MẠCH TRỪ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Trang 14 BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ MẠCH