19-Feb-11 Chương CÁC MẠCH ỨNG DỤNG KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN (OPERATIONAL AMPLIFIER – OP AMP) I ĐỊNH NGHĨA VÀ KÝ HIỆU - Khuếch đại trình biến đổi đại lượng (dòng điện điện áp) từ biên độ nhỏ thành biên độ lớn mà không làm thay đổi dạng - Khuếch đại thuật toán (OP-AMP) có tính chất mạch khuếch đại OP-AMP có ngõ vào – đảo không đảo – ngõ ra, OP-AMP lý tưởng có tính chất sau: + Hệ số khuếch đại (vòng hở) vô + Trở kháng ngõ vào vô + Trở kháng ngõ Ký hiệu v i− v i+ v i− v i+ vo - vo + : Ngõ vào đảo : Ngõ vào không đảo : Ngõ 19-Feb-11 II MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐẢO (NGƯỢC PHA) Xét mạch OPAMP lý tưởng: Ri = ∞, Ii = nên: R1 v i− = v i+ ≈ Dòng qua R1: v v I= i = − o R1 Rf Hệ số khuếch đại vòng kín: v R Av = o = − f vi R1 ⇒ vo = − Tổng trở vào: R R f Rf I v i− vi vi+ = vo vi Zi = vi = R1 ii III MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÔNG ĐẢO (ĐỒNG PHA) Xét mạch OPAMP lý tưởng: Ri = ∞, Ii = nên: Dòng qua R1: v i− vo I= = R1 R1 + R f Mặt khác, coi : + i Ta có hệ số khuếch đại vòng kín: Av = vo R + Rf R = = 1+ f vi R1 R1 Rf v i− R1 v = v ≈ vi − i I v i− = v i+ ≈ vo v i+ vi Rf v i ⇒ v o = + R 19-Feb-11 * MẠCH ĐỆM (MẠCH THEO ĐIỆN ÁP) Đây trường hợp đặc biệt mạch khuếch đại không đảo, với: Rf = R1 = ∞ Áp dụng công thức: Av = vo R1 + Rf R = 1+ f = vi R1 R1 ⇒ Av = vo vi IV MẠCH CỘNG * Mạch cộng đảo dấu vi1 vi2 vi3 R1 i1 R2 i2 R3 i3 i Rf vo Dùng phương pháp xếp chồng: Rf v i1 R1 R vo2 = − f vi R2 R v o3 = − f v i R3 v o1 = − 19-Feb-11 Điện áp ngõ ra: v o = v o1 + v o + v o3 R R R ⇒ v o = − f v i1 + f v i + f v i R2 R3 R1 Nếu chọn R1 = R2 = R3 = R, ta có: vo = − Rf (vi1 + vi + vi3 ) R Và Rf = R, ta có: v o = −(v i1 + v i + v i ) * Mạch cộng không đảo dấu Rg vi1 vi2 Rf R1 R2 v i+ vo 19-Feb-11 Dùng phương pháp xếp chồng Rg Khi vi2 = 0, mạch trở thành: R2 v i1 v i+ = R + R v R1 i1 Áp dụng công thức mạch khuếch đại không đảo: : v i+ vo R2 R v o = + f v i+ R g R R2 v o = + f R g R + R v i1 R R1 v o = + f R g R + R v i Tương tự: Rf Điện áp ngõ ra: vo = vo1 + vo2 Rf R R1 ⇒ v o = 1 + v + v R R + R i1 R + R i g 2 Nếu chọn R1 = R2 = R, ta có: R v o = 1 + f R v i1 + v i Và Rf = R, ta có: v o = (v i1 + v i ) 10 19-Feb-11 V MẠCH TRỪ (MẠCH KHUẾCH ĐẠI VI SAI) vi2 R3 * Khi vi2 = v i+ = R2 v i1 R1 + R v i− R4 v i+ vi1 R1 R R2 vi1 ⇒ vo1 = 1+ R R R + 2 vo R2 * Khi vi1 = vo2 = − R4 vi2 R3 11 Điện áp ngõ ra: vo = vi1 + vi2 R R2 ⇒ v o = + R R1 + R Vo có dạng: Hay : R v i1 − v i R3 Vo = a1 vi1 – a2 vi2 , với: R R2 a = + R R1 + R R2 a = (1 + a ) R1 + R ; a2 = ; a2 = R4 R3 R4 R3 ⇒ Điều kiện để thực mạch này: (1 + a2)> a1 Nếu chọn R1 = R2=R3 = R4, ta có: v o = v i1 − v i 12 19-Feb-11 VI MẠCH TÍCH PHÂN Dòng qua tụ tính: dv iC = C dt i dV ⇒ i = −C o dt v ⇒ dv o = − C R i v i− v i+ idt C vo i dt C∫ V Mặt khác: i = i R ⇒ vo = − ⇒ vo = − v i dt RC∫ 13 VII MẠCH VI PHÂN i Dòng qua tụ: i = C Mặt khác: i=− ⇒C R dV i dt vi C v i+ vo Vo R dV i V =− o dt R ⇒ v o = − RC dV i dt 14 ...19-Feb-11 II MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐẢO (NGƯỢC PHA) Xét mạch OPAMP lý tưởng: Ri = ∞, Ii = nên: R1 v i− = v i+ ≈ Dòng qua R1: v v I= i = − o R1 Rf Hệ số khuếch đại... Rf I v i− vi vi+ = vo vi Zi = vi = R1 ii III MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÔNG ĐẢO (ĐỒNG PHA) Xét mạch OPAMP lý tưởng: Ri = ∞, Ii = nên: Dòng qua R1: v i− vo I= = R1 R1 + R f Mặt khác, coi : + i Ta có hệ số... − i I v i− = v i+ ≈ vo v i+ vi Rf v i ⇒ v o = + R 19-Feb-11 * MẠCH ĐỆM (MẠCH THEO ĐIỆN ÁP) Đây trường hợp đặc biệt mạch khuếch đại không đảo, với: Rf = R1 = ∞ Áp dụng công thức: