Opamp Mạch điện tử cơ bản

Liên tầng Mạch điện tử cơ bản FET Mạch điện tử cơ bản Đáp ứng tần số Mạch điện cơ bản Opamp Mạch điện tử cơ bản

Chương 6: Op-Amp NỘI DUNG Giới thiệu Op-Amp  Mạch Op-Amp  Mạch Op-Amp nâng cao  Chương 6-2 6.1 Giới thiệu Op-Amp         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 Chương 6-3 Tên gọi Op-Amp Vi mạch khuếch đại thuật tốn (Operational Amplifier) – ký hiệu OpAmp dùng để nói mạch khuếch đại có khả thay đổi theo mạch ghép nối bên ngồi để thực phép biển đổi tốn học cộng trừ, biến đổi tỷ lệ, vi tích phân máy tính tương tự Nhờ phát triển cơng nghệ bán dẫn, Op-Amp ngày trở nên tin cậy, kích thước nhỏ, ổn định nhiệt, vậy, ngày opamp sử dụng thành phần ứng dụng khuếch đại, biến đổi tín hiệu, lọc tích cực, tạo hàm chuyển đổi Chương 6-4 Cấu tạo Op-Amp Cơ sở vi mạch khuếch đại thuật tốn tầng khuếch đại vi sai Các vi mạch khuếch đại thuật tốn bao gồm ba phần:  Khuếch đại vi 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: Tạo hệ số khuếch đại điện áp cao, thường đầu đơn cực  Khuếch đại đầu ra: Dùng với tín hiệu ra, cho phép khả tải dòng lớn, trở kháng thấp, có mạch chống ngắn mạch hạn chế dòng điện Chương 6-5 Ký hiệu Op-Amp     Vi+: ngõ vào khơng đảo Vo: ngõ Vi-: ngõ vào đảo +/-VS cung cấp nguồn Chương 6-6 Đặc tính Op-Amp  Một vi mạch khuếch đại thuật tốn khuếch đại vi sai điện áp vd= v1 – v2 tín hiệu vào Hệ số khuếch đại điện áp hở mạch tính theo cơng thức: AOL=V0/Vd vd: ngõ vào vi sai AOL độ lợi áp vòng hở Rd điện trở vào R0 điện trở  BW=f1-f2 :bandwidth      CMRR    20log Avd (dB) AVC  Vc  V o  AdV d 1   CMRR Vd   Chương 6-7 Đặc tuyến Op-Amp +/- Vs ngưỡng điện ngõ vào (rất bé vài trăm micro vol) +/-V0max giá trị cực đại ngõ ΔVi < -Vs: vùng bão hòa âm ΔVi > -Vs: vùng bão hòa dương -Vs< ΔVi 0V đặt ngõ vào (-) Điện so sánh Ei đưa vào ngõ vào (+) Khi Ei > Vref V0 = +Vsat Khi Ei < Vref V0 = -Vsat Chương 6-10 BÀI TẬP 10 Tìm độ lợi trở kháng mạch Chương 6-44 ĐÁP ÁN 30k vp  vo  0.6vo 30k  20k  v p  0.6vo 4V  vo  0.6vo  0.4vo vo  10V i1  v p   6V   0.6mA 10k 10k Psource  4Vx0.6mA  2.4mW Chương 6-45 ĐÁP ÁN v p  1k  (1m)  1V  v p  1V  vo  4k  1m  vo   1 vo  5V Nếu có điện trở 5kΩ nối A B ta dùng mạch tương đương Thevenin đưa nguồn áp 5V nối tiếp điện trở 5kΩ,khi :  5k  (i )   v p  v p i  1mA 5k v p  1k  (1m)  1V Chương 5-46 ĐÁP ÁN 10k  v p   0.2vo 10k  40k  0.2vo 0.2vo  vo  50k 20k vo  5V  v p  1V vo  10V 9  v p  2V R 2 2  10 R  50   50 R 20 20 R  50 Giải ta có R = 11,11k Chương 6-47 ĐÁP ÁN 1k vA v p  vA  3k v A  3v p  3vn v A  v A  v p 2v p 2v p 1m      (  )v p 3k 2k 3k 2k 3k 1k v p   0.6V v A   0.6  0.6 vo   4k   0.6    1V 3k Chương 6-48 ĐÁP ÁN (tt)  v A  3v p v A  v A  v p  1       vp 3k 3k 3k 2k  2k 1k  v A  3v p  3vn v p   0.375V v A  1.125V v A  1.125  0.375 vo   4k   0.375    0.625V 3k Chương 6-49 ĐÁP ÁN  Chương 6-50 ĐÁP ÁN a Nghiên cứu hoạt động mạch: opamp mạch khuếch đại đảo, điều chỉnh biến trở điều chỉnh điện áp V1,V2 Nếu biến trở nằm V1=V2, lên V1 nhỏ hơn, xuống V1 lớn Do kéo theo sai lệch VL VR ngõ opamp Chương 6-51 ĐÁP ÁN (tt) b,Khi nút kéo xuống hồn tồn : V2 =0 => VR=0 R2 Ta có : VL=  V1 (khuếch đại đảo ) 10 K 5K vi Suy : V1= 5K  R1 R 5K A cho A=-1 => R2 =2(5K+R1) 10K 5K  R1 (1) Chương 6-52 ĐÁP ÁN (tt) *Khi nút kéo lên hồn tồn ,tương tự mạch đối xứng *Khi nút xoay nằm : 5K ||10 K vi V1=V2= 5K ||10 K  R1 R2 Mà VL=  V1 10 K Nên A   R2 3.33K  =>R2=2.127(3.33K+R1) R1 3.33K  R1 (4) Giải (3) (4) ta R1=57K ,R2 =23.5K Chương 6-53 ĐÁP ÁN v1   R3i1  R5   R3  v0   R5    v1  R5  i1  i2   R4   R4  0.1 R3  R4  R5  6  100 k  10 Chương 6-54 ĐÁP ÁN (tt)   R1 R i  (  15 v )  1s  R   15 is  4mA  v0     R4  3.57 k  R4 v0   R3 R v1   R2 R2 cho R2  R3  10 k  ; v0  R1 (is  4mA)  v0  10v  R1 (20  4)  R1  10  625 16 Chương 6-55 ĐÁP ÁN a) i0  iR2  iR3  iR1  iR3 vI  R2  vI  1   R1  R3  R b)  R2  vI   vI  R1 R   R3 R1 ;R   R2 / R3 Ri  R1  R1  1M  ; Cho R2  R1  1M  xv  R  103 ; ta có: 1mA 106 10   106 / R3  R3  1k  c) v1  13  vI volt Chương 6-56 ĐÁP ÁN KCL : io  io  v2  vL vo  vL v2 vo 1    (  ) R1 R2 R1 R2 R1 R2 v2 R R 1  v1  vL (    ) R1 R2 R3 R1 R2 R2 R2 R3 R1 R4 vL R2 R4 R1 R4 vL 1  (v2  v1 )  (  ) (v2  v1 )  ; R1 R2 R3 R2 R1 R3 R1 R2 R3 Ro Ro  R2 R2 / R1  R4 / R3 R4 R   i0   v2  v1  R0   R3 R1 R1 Chương 6-57 ĐÁP ÁN 10 Rs v p  ( Rs / / R2 )is  vL Rs  R2 KCL i0  v p  vL R1 / / R2 Rs / / R2 vs  Rs  vL i0  is  1    Ais  R1 / / R2 R1 / / R2  Rs  R2  R0 Rs  R2  R2 / R1 A ; R0   R2 / R3  R2 / R1 R    A   R2 / R1 R   Chương 6-58 [...]... LM703: RF/IF amp Chương 6-14 Op-Amp đơn Chương 6-15 Op-Amp kép Chương 6-16 Op-Amp 4 Chương 6-17 6.2 Mạch Op-Amp cơ bản         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 Chương 6-18 Mạch khuếch đại không đảo  R2  Vo R2  Vo  1  Vi  A   1  Vi R1  R1  Nhận xét: Ngõ ra Vo... /R1 +(1+R2)v2 /R1 Chương 6-33 TÓM TẮT Giới thiệu Op-Amp  Mạch Op-Amp cơ bản  Mạch Op-Amp nâng cao  Chương 6-34 BÀI TẬP 1 Hãy tìm V+, V- và Vo trong mạch điện hình sau cũng như cơng suất phát ra từ nguồn 4V Hãy tìm ra 1 phương pháp để kiểm tra kết quả Chương 6-35 BÀI TẬP 2 a) Hãy tìm V+ và Vo trong mạch điện ở hình sau b) Làm lại câu (a) với điện trở 5kΩ được nối giữa A và B Chương 6-36 ... Chương 6-26 Mạch tạo hàm logarith  V  Vo  V ln  i   V ln Vi   V ln  RI s   Is R  : điện áp rơi trên hai đầu diode I s : dòng ngược bão hòa V Chương 6-27 6.3 Mạch Op-Amp nâng cao     Mạch chuyển đổi dòng sang áp Mạch chuyển đổi áp sang dòng Mạch khuếch đại dòng Mạch khuếch đại instrumentation Chương 6-28 Mạch chuyển đổi dòng sang áp Còn gọi là bộ khuếch đại biến đổi điện trở, có.. .Mạch so sánh dùng Op-Amp (tt) Mạch so sánh đảo:     Điện thế chuẩn Vref > 0V đặt ở ngõ vào (+) Điện thế so sánh Ei đưa vào ngõ vào (-) Khi Ei > Vref thì V0 = -Vsat Khi Ei < Vref thì V0 = +Vsat Chương 6-11 Mạch so sánh dùng Op-Amp (tt) 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... Lúc này mạch được gọi là mạch “voltage follower” thường được dùng làm mạch đệm (buffer) vì có tổng trở vào lớn và tổng trở ra nhỏ như mạch cực thu chung ở BJT Chương 6-19 Mạch khuếch đại đảo i  i  0  V0  0 0  Vi   v  v  R2 R1 V0 R2   Vi R1 Nhận xét: Vo và Vi sẽ lệch pha 180 độ (nên được gọi là mạch khuếch đại đảo và ngõ vào ( - ) được gọi là ngõ vào đảo) R2 đóng vai trò mạch hồi... một tổng Chương 6-24 Mạch vi phân v  v  0  dvi  dvi Vo   Vo  RC dt C   dt R Nhận xét: Giá trị điện áp ngõ ra Vo tỉ lệ với vi phân điện áp vào Tần số cắt: fc  1 RC Mạch vi phân hoạt trong trong một dãy tần số nhất định, tại đó đặc tuyến biên độ-tần số: Vo  f   có độ dốc 20dB/decade Vi Chương 6-25 Mạch tạo hàm mũ Vo   R.I s e k   R.I s e Vi V  k eVi 1 V : điện áp rơi trên hai... đó: A là độ lợi của mạch Xem hình trên ta có: ii +(vo -0)/R=0 hay vo = -Rii Chương 6-29 Mạch chuyển đổi áp sang dòng AoL    V   V   Vi (1) Z i    id  0  io  I (2) V  Vi 1,2  io  I   (3) R R Chương 6-30 Mạch khuếch đại dòng i o  R2   Ai   1  ii  R1  Chương 6-31 Mạch khuếch đại instrumentation Vo = A(v2 – v1) A = A1 A2 = (1+2R3/RG).(R2/R1) Chương 6-32 Mạch khuếch đại instrumentation... nhỏ) độ khuếch đại của mạch càng lớn Mạch có khả năng khuếch đại điện áp DC lẫn AC Chương 6-20 Mạch khuếch đại cộng Vn V0 V1 V2 v  v  0      0 R1 R2 Rn R f  V1 V2 Vn  Vo   R f      Rn   R1 R2 Nhận xét : Rf V   V1  V2   Vn  •Nếu R1=R2=…=Rn= R thì o R •Nếu Rf=R thì Vo là tổng của tất cả các ngỏ vào Vi (Tổng này phải nhỏ hơn Vsat của op-amp) Chương 6-21 Mạch khuếch đại cộng... Rf=0 hoặc RN=∞ Chương 6-22 Mạch khuếch đại vi sai  Rf Vo   1  R2  Rg  R1 Rg Rf   V1   V2  R1  Nhận xét: Nếu Rf R1  Rg R2 thì Vo  Rf R1  V2  V 1 Nếu Rg=Rf =R1=R2 thì Vo =V2-V1 Chương 6-23 Mạch tích phân t 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... 6-11 Mạch so sánh dùng Op-Amp (tt) 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 Chương 6-12 Một số Op-Amp thông dụng Chương 6-13 Một số Op-Amp thông dụng (tt)     LM381: low noise dual amp., audio Voltage gain= 112dB; BW = 75KHz;