Chương 6 opamp (môn mạch điện tử)

5/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 5/2/2013 • Giới thiệu Op-Amp • Mạch Op-Amp • Mạch Op-Amp nâng cao Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 5/2/2013 • Tên gọi • Cấu tạo • Ký hiệu • Đặc tính • Đặc tuyến • Mô hình Op-Amp lý tưởng • Mạch so sánh • Một số Op-Amp thực tế Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 5/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 5/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 5/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM • Vi mạch khuếch đại thuật toán (Operational Amplifier) • ký hiệu OpAmp • mạch khuếch đại có khả thay đổi theo mạch ghép nối bên • thực phép biển đổi toán học cộng trừ, biến đổi tỷ lệ, vi tích phân máy tính tương tự • Nhờ phát triển công nghệ bán dẫn, • OpAmp ngày trở nên tin cậy, kích thước nhỏ, ổn định nhiệt • OpAmp sử dụng thành phần ứng dụng khuếch đại, biến đổi tín hiệu, lọc tích cực, tạo hàm chuyển đổi 5/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM • Cơ sở vi mạch khuếch đại thuật toán tầng khuếch đại vi sai • Các vi mạch khuếch đại thuật toán bao gồm ba phần: • Khuếch đại vi sai: sai: Dùng khuếch đại tín hiệu vào, có đặc điểm khuếch đại nhiễu thấp, trở kháng vào cao, thường đầu vi sai • Khuếch đại điện áp: áp: Tạo hệ số khuếch đại điện áp cao, thường đầu đơn cực • Khuếch đại đầu ra: ra: Dùng với tín hiệu ra, cho phép khả tải dòng lớn, trở kháng thấp, có mạch chống ngắn mạch hạn chế dòng điện 5/2/2013 • Vi+: ngõ vào không đảo • Vo: ngõ • Vi-: ngõ vào đảo • +/-VS cung cấp nguồn Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 5/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM • Một vi mạch khuếch đại thuật toán khuếch đại vi sai điện áp vd= v1 – v2 tín hiệu vào Hệ số khuếch đại điện áp hở mạch tính theo công thức: AOL=V0/Vd • vd: ngõ vào vi sai • AOL độ lợi áp vòng hở • Rd điện trở vào • R0 điện trở CMRR = ρ = 20log Avd (dB) AVC  Vc  = + V o A dV d    CMRR V d  • BW=f1-f2 :bandwidth 5/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM • +/- Vs ngưỡng ñiện ngõ vào (rất bé vài trăm micro vol) • +/-V0max giá trị cực ñại ngõ • ∆Vi < -Vs: vùng bão hòa âm • ∆Vi > -Vs: vùng bão hòa dương • -Vs< ∆Vi[...]... 52dB; BW=20MHz • LM703: RF/IF amp 16 5/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 17 5/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 18 5/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 19 5/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM • Mạch khuếch đại không đảo • Mạch khuếch đại đảo • Mạch khuếch đại tổng • Mạch khuếch đại vi sai • Mạch tích phân • Mạch vi phân • Mạch tạo hàm mũ • Mạch tạo hàm logarith 20 5/2/2013... này mạch ñược gọi là mạch “voltage follower” thường ñược dùng làm mạch ñệm (buffer) vì có tổng trở vào lớn và tổng trở ra nhỏ như mạch cực thu chung ở BJT 5/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 22 i+ = i− = 0  V0 − 0 0 − Vi = ⇒ v+ = v−  R2 R1 V0 R2 ⇒ =− Vi R1 Nhận xét: • Vo và Vi sẽ lệch pha 180 ñộ (nên ñược gọi là mạch khuếch ñại ñảo và ngõ vào (-) ñược gọi là ngõ vào ñảo) • R2 ñóng vai trò mạch. .. vào (-) • Khi Ei > Vref thì V0 = -Vsat • Khi Ei < Vref thì V0 = +Vsat 13 5/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 14 Mạch khuếch đại có hồi tiếp: • Lúc này do vin so sánh với tín hiệu ngõ vào v+ là điện thế trên mạch phân áp R4-R2, nên theo sự biến thiên giữa hai mức điện áp của vout, mạch hồi tiếp cũng có hai ngưỡng so sánh là VH và VL 5/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 15 5/2/2013 Khoa ðiện... dòng ngược bão hòa 5/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM • Mạch chuyển đổi dòng sang áp • Mạch chuyển đổi áp sang dòng • Mạch khuếch đại dòng • Mạch khuếch đại instrumentation 30 5/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 31 • Còn gọi là bộ khuếch ñại biến ñổi ñiện trở, có ñầu vào là ii và ñầu ra là: vo =Aii trong ñó: A là ñộ lợi của mạch • Xem hình trên ta có: ii +(vo -0)/R=0 hay vo = -Rii 5/2/2013... Vo  ⇒ Vo = − RC dt C =−  dt R Nhận xét: • Giá trị điện áp ngõ ra Vo tỉ lệ với vi phân điện áp vào 1 • Tần số cắt: f c = RC • Mạch vi phân hoạt trong trong Vo một dãy tần số nhất định, tại đó đặc tuyến biên độ-tần số: = f (ω ) có độ dốc 20dB/decade Vi 5/2/2013 28 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM Vo = − R.I s e Vo = − R.I s e k = − R.I s e VT : điện thế nhiệt I s : dòng ngược bão hòa Vi mVT Vi Vγ... × (V2 − V 1) • Nếu Rg=Rf =R1=R2 thì Vo =V2-V1 25 Rf  × V1  × V2 − R1  5/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM t 26 1 1 ⇒ Vo = − V t dt = − Vi ( t )dt + Vo ( t = 0 ) i( ) ∫ ∫ RC RC 0 Nhận xét: • Giá trị ngõ ra Vo tỉ lệ với tích phân giá trị ngõ vào • Tần số cắt: fc = 1 RC • Nên mạch tích phân chỉ hoạt động đúng ở một dãy tần số nhất định • Ngoài ra chúng ra còn có thể lấy tích phân của một tổng... đại hồi tiếp (cho 1 phần tín hiệu ra vào lại ngõ vào) 5/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM Mạch so sánh không ñảo: ðiện thế chuẩn Vref > 0V ñặt ở ngõ vào (-) ðiện thế so sánh Ei ñưa vào ngõ vào (+) Khi Ei > Vref thì V0 = +Vsat Khi Ei < Vref thì V0 = -Vsat 12 5/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM Mạch so sánh ñảo: • ðiện thế chuẩn Vref > 0V ñặt ở ngõ vào (+) • ðiện thế so sánh Ei ñưa vào ngõ... Vo và Vi sẽ lệch pha 180 ñộ (nên ñược gọi là mạch khuếch ñại ñảo và ngõ vào (-) ñược gọi là ngõ vào ñảo) • R2 ñóng vai trò mạch hồi tiếp âm R2 càng lớn (hồi tiếp âm càng nhỏ) ñộ khuếch ñại của mạch càng lớn • Mạch có khả năng khuếch ñại ñiện áp DC lẫn AC 5/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 23 Vn V0 V1 V2 =0 v+ = v− = 0 ⇒ + + + + R1 R2 Rn R f  V1 V2 Vn  Vo = − R f  + + +  Rn   R1 R2 Nhận... - ðHBK Tp.HCM Vo = A(v2 – v1) A = A1 A2 = (1+2R3/RG).(R2/R1) 34 5/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM vo = -(R2/R1)v3 +(1+R2/R1)v2 v3 = (1+R1/R2)v1 35 5/2/2013 Khoa ðiện – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 36 ... Tp.HCM • Mạch khuếch đại không đảo • Mạch khuếch đại đảo • Mạch khuếch đại tổng • Mạch khuếch đại vi sai • Mạch tích phân • Mạch vi phân • Mạch tạo hàm mũ • Mạch tạo hàm logarith 20 5/2/2013 Khoa... – ðiện tử - ðHBK Tp.HCM 14 Mạch khuếch đại có hồi tiếp: • Lúc vin so sánh với tín hiệu ngõ vào v+ điện mạch phân áp R4-R2, nên theo biến thiên hai mức điện áp vout, mạch hồi tiếp có hai ngưỡng... khuếch đại vi sai điện áp vd= v1 – v2 tín hiệu vào Hệ số khuếch đại điện áp hở mạch tính theo công thức: AOL=V0/Vd • vd: ngõ vào vi sai • AOL độ lợi áp vòng hở • Rd điện trở vào • R0 điện trở CMRR