Chương 5CÁC MẠCH ỨNG DỤNG KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN OPERATIONAL AMPLIFIER – OP AMP I.. ĐỊNH NGHĨA VÀ KÝ HIỆU -Khuếch đại là quá trình biến đổi một đại lượng dòng điện thay đổi dạng của nó.
Trang 1Chương 5
CÁC MẠCH ỨNG DỤNG KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN
(OPERATIONAL AMPLIFIER – OP AMP)
I ĐỊNH NGHĨA VÀ KÝ HIỆU
-Khuếch đại là quá trình biến đổi một đại lượng (dòng điện
thay đổi dạng của nó.
-Khuếch đại thuật toán (OP-AMP) cũng có những tính chất
của một mạch khuếch đại OP-AMP có 2 ngõ vào – đảo và
không đảo – và một ngõ ra, một OP-AMP lý tưởng sẽ có
những tính chất sau:
+ Hệ số khuếch đại (vòng hở) là vô cùng.
+ Trở kháng ngõ vào là vô cùng.
+ Trở kháng ngõ ra là 0. 1
Ký hiệu
+
i
v : Ngõ vào không đảo
−
i
v : Ngõ vào đảo
o
v : Ngõ ra
v o
-+
−
i
v
+
i
v
2
Trang 2II MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐẢO (NGƯỢC PHA)
v o
0
=
+
i v
−
i v
v i
R1
Rf
I
Xét mạch OPAMP lý tưởng:
R i = ∞∞, Ii = 0 nên:
0
≈
−
i
v
Dòng qua R 1 :
f
o i
R
v R
v
1
Hệ số khuếch đại vòng kín:
1
R
R v
v
i
o
v = = −
i
f
R
R v
1
−
=
⇒
Tổng trở vào: R1
i
v Z
i
i
III MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÔNG ĐẢO (ĐỒNG PHA)
Xét mạch OPAMP lý tưởng:
R i = ∞∞, Ii = 0 nên: vi− = vi+ ≈ 0
Dòng qua R 1 :
f
o i
R R
v R
v
I
+
=
=
−
1 1
Ta có hệ số khuếch đại vòng kín:
Mặt khác, coi : vi− = vi+ ≈ vi
i
f
R
R
+
=
⇒
1
1
v o
−
i
v
v i
R1
Rf
+
i v
1 1
R
R R
R R v
v
i
o
v = = + = +
I
4
Trang 3* MẠCH ĐỆM (MẠCH THEO ĐIỆN ÁP)
Đây là trường hợp đặc biệt của mạch khuếch đại không đảo,
với: R f = 0 và R 1 = ∞∞
1 1
1
1
R
R R
R R
v
v
i
o
v = = + = +
Áp dụng công thức:
1
=
5
IV MẠCH CỘNG
v o
v i1
v i2
v i3
Rf
R1
R2
R3
i1
i2
i3
i
* Mạch cộng đảo dấu
Dùng phương pháp xếp chồng:
1 1
R
R
v = −
2 2
R
R
v = −
3 3
R
R
v = −
6
Trang 4Điện áp ở ngõ ra:
3 2
o
+ +
−
=
3 2
2 1
1
i
f i
f i
f
R
R v
R
R v
R
R v
Nếu chọn R 1 = R 2 = R 3 = R, ta có:
(((( i1 i2 i3))))
f
R
R
v = − + +
Và nếu R f = R, ta có:
(((( i1 i2 i3))))
v = − + +
7
* Mạch cộng không đảo dấu
v o
R1
Rf
Rg
v i1
v i2
8
Trang 5Khi vi2 = 0, mạch trở thành:
1 2 1
2
i
R R
R
+
=
+
+
+
g
f
R
R
1
Tương tự:
2 2 1
1
2 1
i g
f
R R
R R
R
+
+
=
Dùng phương pháp xếp chồng
o
R1
Rf
R2
Rg
+
i
v
1 2 1
2
g
f
R R
R R
R
+
+
=
Áp dụng công thức
của mạch khuếch đại không đảo: :
9
Điện áp ở ngõ ra:
2
o
+
+ +
+
=
2 1
1 1
2 1
2 1
i i
g
f
R R
R v
R R
R R
R v
Nếu chọn R 1 = R 2 = R, ta có:
+
+
=
2
o
v
v R
R v
Và nếu R f = R, ta có:
(((( i1 i2))))
10
Trang 6v i2
v o
R1
R4
R2
R3
v i1
+
i
v
−
i
v
V MẠCH TRỪ (MẠCH KHUẾCH ĐẠI VI SAI)
1 2 1
2
i
R R
R v
+
=
+
1 2 1 2
3
4
R R
R R
R
+
+
=
⇒
2 3
4
R
R
11
Điện áp ở ngõ ra:
2
i
2 3
4 1
2 1 2 3
4
R
R v
R R
R R
R
+
+
=
⇒
Nếu chọn R 1 = R 2 =R 3 = R 4 , ta có:
2
i
V o có dạng: V o = a 1 v i1 – a 2 v i2 , với:
3
4 2 2
1 2 3
4
1 1
R
R a
; R R
R R
R
+
+
=
(((( ))))
3
4 2 2
1
2 2
1 1
R
R a
; R R
R a
a
:
+ +
=
⇒
⇒ Điều kiện để thực hiện được mạch này: (1 + a 2 )> a 1
12
Trang 7VI MẠCH TÍCH PHÂN
v i
v o
+
i
v
−
i
v
i
Dòng đi qua tụ được tính:
dt
dv
C
i C =
dt
dV
C
⇒
Mặt khác:
R
V
i = i
idt C
dvo = − 1
⇒
∫∫∫∫
−
=
C
vo 1
∫∫∫∫
−
=
C R
13
VII MẠCH VI PHÂN
+
i
v
v o
v i
R C
i
Dòng đi qua tụ:
dt
dV C
Mặt khác:
R
V dt
dV
C i = − o
⇒
dt
dV RC
o = −
⇒
R
V
−
=
14