OPAMP VÀ MẠCH ỨNG DỤNG

Tài liệu bao gồm lý thuyết và bài tập áp dụng ( có đáp án ) về opamp và mạch ứng dụng của nó trong chương trình môn học điện tử cơ bản. Tài liệu rất dễ hiểu sẽ giúp bạn hiểu rõ những kiến thức cần nắm. Chúc các bạn học tốt.

Bài Giảng Mạch Điện Tử Chương 04 4.1 CÁC TÍNH CHẤT CHUNG CỦA BỘ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TỐN 4.1.1 Tổng quan Op - Amp Op-Amp (Operational Amplifier) gọi khuếch đại thuật tốn mạch khuếch đại chế tạo dạng tích hợp (Integrated Circuit – IC) Các vi mạch Op-Amp thuộc hệ 702, 709 741 hãng Faichild chế tạo khoảng thời gian từ 1964 đến 1968 Trong thời gian hãng National Semiconductor cho đời OpAmp số hiệu 101 301 Các Op-Amp thuộc hệ đầu 741, 301 ngày sử dụng phổ biến Op-amp linh kiện khơng thể thiếu hầu hết thiết bị điện tử Vì việc khảo cứu tính ứng dụng vi mạch Op-Amp cần thiết a) Ký hiệu Op-amp : Positive supply termianal (đầu cấp điện dương) + Noninverting input terminal (Đầu vào không đảo) - Inverting input terminal (Đầu vào đảo) +V Output terminal (đầu ra) -V Negative supply termianal (đầu cấp điện âm) Hình 4.1 : Ký hiệu Op-Amp ngõ vào, ra, cấp điện b) Một số kiểu vỏ phổ biến : Vỏ chân (chứa Opamp) Vỏ 14 chân (chứa Opamp) Hình 4.2 : Một số kiểu vỏ phổ biến vi mạch Op-Amp c) Chế độ cấp nguồn cho Op-Amp Các Op-Amp nói chung hoạt động chế độ cấp nguồn kép tức phải cấp nguồn (+) vào chân (Positive supply terminal) nguồn (-) vào chân (Negative supply terminal), nguồn điện (+) (-) phải trị tuyệt đối; ví dụ dùng nguồn kép đối xứng 5v, 9v, 12v Tuy nhiên số trường hợp, Op-Amp làm việc với nguồn cấp điện đơn tức cấp điện (+) vào chân (Positive supply terminal) chân Biên soạn: Ths Ngơ Sỹ 66 Bài Giảng Mạch Điện Tử (Negative supply terminal) nối mass Xem Hình 4.3 Việc chọn chế độ cấp nguồn đơn hay kép tuỳ thuộc vào khuyến cáo nhà sản xuất Op-Amp tín hiệu ngõ vào đảo khơng đảo mạch điện cụ thể +Ucc + - +Ucc +V +V + - -V -V -Ucc Chế độ cấp nguồn đơn Chế độ cấp nguồn kép Hình 4.3 : Cấp nguồn kép nguồn đơn cho Op-Amp Điện áp ngõ vào/ điện áp vi sai: Điện áp tác động lên ngõ vào khơng đảo ký hiệu U(+) Điện áp tác động lên ngõ vào đảo ký hiệu U(-) Hiệu điện : Ud = U(+) – U(-) gọi điện áp vi sai (Differential Voltage) Điện áp ngõ ký hiệu U0 Các chữ in hoa ký hiệu điện áp viết chữ thường chúng giá trị tức thời +Ucc + - + + Ud U(+) - - + - U(-) +V -V -Ucc + Uout - Hình 4.4 : Điện áp ngõ vào, điện áp vi sai Theo đặc điểm thiết kế nhà sản suất, nguồn cấp điện cho Op-Amp giới hạn mức định (ví dụ IC 741 nguồn cấp điện tối đa cho phép 18v) Các điện áp ngõ vào giới hạn Điện áp ngõ Op-Amp có đặc điểm ln nhỏ điện áp cấp nguồn trường hợp Giá trị dương tối đa điện áp gọi mức bão hồ dương, mức thường thấp mức cấp nguồn (+) từ 0,5 đến 2V Tương tự vậy, giá trị âm tối đa điện áp gọi mức bão hồ âm, mức cao mức cấp nguồn (-) từ 0,5 đến 2v Mức bão hồ dương âm thường có giá trị tuyệt đối khác Ví dụ với IC 741 hoạt động chế độ nguồn cấp điện kép 15v mức bão hồ dương +Usat = 14v mức bão hồ âm –Usat = -13v Biên soạn: Ths Ngơ Sỹ 67 Bài Giảng Mạch Điện Tử +Ucc +Usat đến 2v Khoảng giá trò điện áp 0v Time -Usat -Ucc Hình 4.5 : Điện áp ngõ Op-Amp giới hạn mức -Usat +Usat Op-Amp hoạt động chế độ cấp nguồn kép +Ucc +Usat đến 2v Khoảng giá trò điện áp 0v Time Hình 4.6 : Điện áp ngõ Op-Amp giới hạn mức 0v +Usat Op-Amp hoạt động chế độ cấp nguồn đơn Ví dụ thơng số giới hạn Op-Amp Absolute Maximum Ratings (Ta = 250C) of HA17741 Power-supply voltage (điện áp cấp nguồn) : 18v Input voltage (điện áp ngõ vào) : 15v Differential input voltage (điện áp vi sai) : 15v Allowable power dissipation (tiêu tán cơng suất cho phép) : 670mW Operating temperature (nhiệt độ làm việc) : –20 to +750C Storage temperature (nhiệt độ lưu trữ) : –55 to +1250C 4.1.2 Đặc tính ngõ vào, chế độ làm việc Op-Amp đa dụng : a) Đặc tính ngõ vào : Ngõ vào Op-Amp có tổng trở lớn Khi đặt lên ngõ vào điện áp, dòng điện ngõ vào có trị số bé tính tốn ta xem gần dòng Biên soạn: Ths Ngơ Sỹ 68 Bài Giảng Mạch Điện Tử + I(+) + - U(+) + - I(-) - +V -V U(-) + Uout - Hình 4.7: Tổng trở ngõ vào định nghĩa là: Z in( + ) = U( + ) ; Z in( I( + ) ) = U( ) I( ) Zin(+) Zin(-) lớn, có giá trị từ vài M trở lên Vì dòng điện Iin(+) Iin(-) có giá trị khơng đáng kể Đây ưu điểm Op-Amp, nhờ có tổng trở ngõ vào lớn mà nguồn áp tác động lên ngõ vào khơng bị sụt áp b) Đặc tính ngõ : Ngõ Op-Amp có tổng trở nhỏ Vì điện áp ngõ Op-Amp thay đổi theo tải mắc ngõ Khi có tải hay khơng tải, điện áp ngõ phụ thuộc vào tín hiệu tác động ngõ vào cách mắc phần tử phụ xung quanh mạch Op-Amp Tuy nhiên điều dòng điện ngõ nhỏ giới hạn tối đa cho phép nhà sản xuất quy định Chế độ vòng hở Op-Amp hoạt động với nguồn cấp điện kép đối xứng : Chế độ vòng hở chế độ hoạt động khơng có hồi tiếp, khơng có đường hồi tiếp từ ngõ ngõ vào (khơng tính đường nguồn mass) Ở chế độ có đặc điểm điện áp ngõ độ lợi vòng hở nhân với điện áp vi sai: Uo = AV0.Ud độ lợi vòng hở AV0 thường có giá trị cực lớn (20000 lần trở lên) Như cần điện áp vi sai nhỏ (ví dụ 100V) điện áp ngõ Uo có giá trị đáng kể (20000x100V = 2V) Nếu tính bình thường điện áp vi sai tăng lên 1000V = 1mV, điện áp ngõ Uo = 20V Tuy nhiên điện áp ngõ khơng thể lớn mức bão hồ (+) (-) nên điện áp ngõ lúc khơng phải 20V mà mức bão hồ dương Op-Amp (tức Uo = +Usat) mức +Usat < 20v Tương tự điện áp vi sai có giá trị -1mV Uo = -Usat Một cách gần phân tích mạch Op-Amp chế độ vòng hở xem: Uo = +Usat Ud > (thực tế phải có Ud > Uo = -Usat Ud < (thực tế phải có Ud < + Usat ; khoảng vài chục V) A V0 Usat ; khoảng âm vài chục V) A V0 Như việc phân tích gần khơng điện áp vi sai có giá trị bé khoảng  vài chục V Tuy nhiên Op-Amp hoạt động chế độ vòng hở Biên soạn: Ths Ngơ Sỹ 69 Bài Giảng Mạch Điện Tử trường hợp thường gặp thực tế xảy thời gian ngắn Vì áp dụng phương pháp phân tích gần nêu Theo định nghĩa điện áp vi sai : Ud = U(+) – U(-) thì: Ud > U(+) > U(-) Ud < U(+) < U(-) Do ta viết theo ngun tắc gần là: Uo = +Usat U(+) > U(-) Uo = -Usat U(+) < U(-) Ngun tắc gần áp dụng với điều kiện tín hiệu U(+) U(-) có giá trị nằm khoảng cấp nguồn từ –Ucc đến +Ucc +12v +12v + - + + 3v - - 6v + - 3v +V -V + + Uo = +Usat = 11v - - -12v - - 6v + - +V + + -3v + Uo = -Usat = -11v -V 9v - -12v Hình 4.8 : Một ví dụ hoạt động chế độ vòng hở Op-Amp với nguồn cấp điện kép đối xứng Chế độ vòng hở Op-Amp hoạt động với nguồn cấp điện đơn : Trong trường hợp Op-Amp làm việc chế độ vòng hở với nguồn cấp điện đơn, điện áp ngõ tiến tới giá trị bão hồ dương (+Usat) U(+) > U(-) tiến tới 0v U(+) < U() Ở có điều kiện điện áp U(+) U(-) phải có giá trị khoảng cấp nguồn tức từ 0V đến +Ucc +12v +12v + - + + 2v 6v - - + - 4v +V -V + Uo = +Usat = 11v - + - + + -2v 6v - - + - 8v +V -V + Uo = 0v - Hình 4.9 : Ví dụ hoạt động Op-Amp chế độ vòng hở với nguồn cấp điện đơn Chế độ vòng kín : Chế độ vòng kín chế độ có hồi tiếp từ ngõ ngõ vào Phần tử hồi tiếp thơng thường điện trở, tụ điện R mắc nối tiếp C, R // C v.v Nếu mạch hồi tiếp nối từ ngõ ngược ngõ vào (-), ta có hồi tiếp âm, ngược lại hồi tiếp dương (xem Hình 4.9) Biên soạn: Ths Ngơ Sỹ 70 Bài Giảng Mạch Điện Tử +Ucc +Ucc Phần tử hồi tiếp +V + + - -V - Phần tử hồi tiếp -Ucc +V -V -Ucc Hình 4.10: Hồi tiếp âm dương chế độ vòng kín Op-Amp Khi Op-Amp làm việc chế độ vòng kín, độ lợi vòng hở có ảnh hưởng khơng đáng kể Lúc hoạt động mạch chủ yếu mạch hồi tiếp định Điện áp ngõ vào đảo khơng đảo có giá trị nhau: U(+) = U(-) Đây đặc điểm quan trọng cần nhớ phân tích mạch Op-Amp vòng kín (có hồi tiếp) Ngồi tổng trở ngõ vào Op-Amp lớn nên khơng có dòng điện chảy vào ngõ vào này, tính tốn ta xem dòng I(+) I(-) 4.2 CÁC MẠCH KHUẾCH ĐẠI DÙNG OP - AMP 4.2.1 Mạch khuếch đại đảo a) Sơ đồ mạch: Rf +Ucc Input iin Ri Tín hiệu vào (uin) Điểm mass giả b) Đặc điểm: 0v 0v +V + -V -Ucc Tải Tín hiệu (uo) Hình 4.11: Mạch khuếch đại điện áp đảo dấu Mạch khuếch đại điện áp đảo dấu có sơ đồ ngun lý Hình 4.11 Điện áp ngõ mạch : Uo = Av.Uin Trong Av có giá trị âm (-) mạch hồi tiếp định, độ lợi vòng hở OpAmp ảnh hưởng khơng đáng kể bỏ qua Trong mạch này, điện trở hồi tiếp nối từ ngõ ngõ vào đảo (hồi tiếp âm giống mạch KĐ khơng đảo) Tín hiệu cần khuếch đại đưa đến ngõ vào đảo qua điện trở Ri Ngõ vào (+) nối mass Chú ý nhầm lẫn lấy hồi tiếp dương mạch khơng làm việc ngõ nhanh chóng bị bão hồ Biên soạn: Ths Ngơ Sỹ 71 Bài Giảng Mạch Điện Tử Điện áp ngõ vào (-) ln điện áp ngõ vào (+) ngõ vào (+) nối mass nên ta có: u(+) = 0v dẫn đến u(-) = 0v, ngõ vào (-) gọi điểm mass giả Dòng điện iin tín hiệu uin cung cấp qua Ri sau qua Rf đến ngõ Dòng khơng chảy vào ngõ vào (-) ngõ vào (-) có nội trở lớn Cường độ dòng iin là: iin = uin u( Ri ) = uin Ri Do dòng iin chảy từ điểm mass giả (ngõ vào -) qua Rf đến ngõ nên ta có: iin = u( ) Rf uo = uo Rf So sánh hai biểu thức ta rút được: uo = Rf uin biểu thức cho thấy tín hiệu ln ngược dấu với tín hiệu vào Ri Nếu tỉ số Rf/Ri < tín hiệu nhỏ tín hiệu vào (giảm áp) Nếu tỉ số Rf/Ri >1 tín hiệu lớn tín hiệu vào (KĐ áp) Nếu tỉ số Rf/Ri = ta có mạch đảo dấu (uo = -uin) Tín hiệu vào tín hiệu có tính chất ngược dấu Nếu tín hiệu vào điện áp chiều (DC) tín hiệu điện áp chiều có dấu ngược lại Nếu tín hiệu vào t AC dạng sin tín hiệu t AC dạng sin ngược pha 1800 Trong trường hợp tín hiệu vào phức hợp gồm DC AC muốn riêng thành phần AC KĐ dùng thêm tụ điện để loại bỏ thành phần DC giống thực mạch KĐ khơng đảo Mạch khuếch đại đảo dấu có tính chất đáng ý tổng trở ngõ vào thấp : Zin = uin/iin = Ri Do tín hiệu uin bị sụt áp so với chưa đưa vào mạch KĐ Tính chất rõ Ri nhỏ Vì để nâng cao tổng trở ngõ vào phải nâng cao R i Tuy nhiên nâng cao Ri dòng điện iin nhỏ mà đặc biệt iin nhỏ đến mức giá trị so sánh với dòng điện chảy vào ngõ (-) Op-Amp (vốn nhỏ bỏ qua tính tốn đây) hoạt động mạch khơng Một khó khăn thứ hai việc nâng cao Ri kéo theo phải nâng cao Rf muốn giữ ngun hệ số khuếch đại Việc nâng cao Rf q lớn dẫn đến khơng tìm điện trở thực tế Ví dụ chọn Ri = 100k, cần hệ số KĐ = 100, phải chọn Rf = 100.100k = 10M điện trở khó tìm thực tế Tóm lại phải chấp nhận thực tế tổng trở ngõ vào mạch KĐ kiểu đảo pha có giá trị thấp 10V uo uin 0V -10V Time Biên soạn: Ths Ngơ Sỹ 72 Bài Giảng Mạch Điện Tử Hình 4.12 : Quan hệ tín hiệu tín hiệu vào mạch khuếch đại đảo dùng Op-Amp LM324, nguồn cấp điện 12v; Ri = 10k; Rf = 50k; uin = 2v (đỉnh) Chú ý: Khi tín hiệu vào lớn mức cho phép tín hiệu bị xén ngang đỉnh tượng bão hồ giống trường hợp mạch KĐ khơng đảo 4.2.2 Mạch khuếch đại khơng đảo a) Sơ đồ mạch: +Ucc Input + - Tín hiệu vào (uin) +V -V -Ucc Tín hiệu (uo) Rf Ri Dòng hồi tiếp (if) Hình 4.13 : Mạch khuếch đại điện áp khơng đảo dấu Sơ đồ ngun lý mạch khuếch đại điện áp khơng đảo dấu trình bày Hình 4.13 tín hiệu mạch : Uo = Av.Uin Av độ khuếch đại điện áp mạch gọi độ lợi áp Trong nhiều tài liệu người ta tính độ lợi áp theo đơn vị Đềxiben (dB) Av(dB) = 20lg(Av) hay Av = 10 Av ( dB) 20 Một khuếch đại có độ lợi áp Av = 100 tương đương với 40dB Op-Amp HA17741 hãng HITACHI có độ lợi áp vòng hở điển hình 106dB tức 106 có khả khuếch đại điện áp vi sai lên gần 200000 lần (10 20 = 105,3 199526) Trong sơ đồ mạch, có điện trở hồi tiếp Rf nối từ ngõ ngõ vào (-) OpAmp nên mạch hoạt động chế độ vòng kín – hồi tiếp âm Ở chế độ ta có: u(+) = u(-) Theo mạch ta có: u(+) = uin (tín hiệu sin) Biên soạn: Ths Ngơ Sỹ 73 Bài Giảng Mạch Điện Tử Điện trở ngõ vào Op-Amp lớn nên dòng điện chảy vào ngõ vào xem Do Rf Ri tạo thành mạch cầu phân áp lấy phần điện áp ngõ đưa đến ngõ vào (-) Điện áp ngõ vài (-) là: u( ) = Ri uo Ri + R f Vì u(+) = u(-) mà u(+) = uin nên suy ra: uin = Ri uo Ri + R f uo = + Rf uin biểu thức cho thấy tín hiệu ln lớn tín hiệu vào đồng Ri pha với tín hiệu vào b) Các vấn đề thực mạch khuếch đại khơng đảo dấu Nếu tín hiệu vào khơng phải sóng sin mà mức điện áp (tín hiệu DC) điện áp tính theo cơng thức ta có mạch khuếch đại DC khơng đảo dấu Ví dụ tín hiệu vào Uin = 10mV; Rf = 100k; Ri = 1k tín hiệu : R 100k Uo = + f Uin = + 10mV = 1010mV = 1,01V Ri 1k Nếu tín hiệu vào t AC dạng sin tín hiệu t AC dạng sin có biên độ lớn tín hiệu vào đồng pha với tín hiệu vào (xem Hình 4.14) Nếu tín hiệu vào dạng phức hợp tức gồm thành phần AC DC tín hiệu có tính chất Trong trường hợp muốn loại bỏ thành phần chiều (DC) khuếch đại thành phần xoay chiều (AC), ta mắc thêm tụ C nối tiếp đường tín hiệu đến ngõ vào (+) Khi có thành phần AC qua tụ C đến ngõ vào (+) Op-Amp khuếch đại, thành phần DC bị giữ lại, ta có mạch khuếch đại AC Khi tín hiệu vào tăng tín hiệu ngõ tăng theo Tuy nhiên tín hiệu khơng thể vượt mức bão hồ (+) (-) nên tín hiệu vào lớn mức cho phép tín hiệu bị cắt ngang phần đỉnh dương âm tượng bão hồ (xem Hình 4.15) Mạch khuếch đại khơng đảo pha có tính chất quan trọng tín hiệu cần khuếch đại (tín hiệu uin) đưa trực tiếp đến ngõ vào (+) Op-Amp mà ngõ vào có tổng trở lớn nên khơng có dòng vào mạch khuếch đại, nhờ mạch khơng làm ảnh hưởng đến tín hiệu uin hay tín hiệu uin khơng bị sụt áp so với lúc chưa đưa đến mạch KĐ Nhờ tính chất mạch KĐ khơng đảo chọn để KĐ tín hiệu từ cảm biến, làm mạch đệm tín hiệu trường hợp cần phối hợp trở kháng tầng KĐ v.v Để làm mạch KĐ đệm tức mạch KĐ có độ lợi áp 1, người ta cho Rf = ta có; uo = uin Điện trở Ri lúc có đầu nối với ngõ đầu lại nối mass làm tăng dòng ngõ Do R i chọn lớn tốt mà thực tế chọn Ri = tức hở mạch Ri Mạch đệm cuối có sơ đồ ngun lý Hình 4.16 Biên soạn: Ths Ngơ Sỹ 74 Bài Giảng Mạch Điện Tử 10V uo uin 0V -10V Time Hình 4.14 : Quan hệ tín hiệu tín hiệu vào mạch khuếch đại khơng đảo pha thí nghiệm với Op-Amp LM324, nguồn 12v; Rf = 4k; Ri = 1k; uin = 2v (đỉnh) 12V 0V -12V Time Hình 4.15 : Tín hịệu vào lớn làm tín hiệu bị xén đỉnh Thí nghiệm mạch khuếch đại khơng đảo với Op-Amp LM324, nguồn 12v; Rf = 4k; Ri = 1k; uin = 4v (đỉnh) +Ucc Input Tín hiệu vào (uin) +V + - -V -Ucc Tín hiệu (uo = uin) Tải Hình 4.16 : Mạch đệm với tổng trở vào lớn, khơng làm suy giảm tín hiệu uin Với tổng trở bé Op-Amp, tín hiệu bị suy giảm tải Biên soạn: Ths Ngơ Sỹ 75 Bài Giảng Mạch Điện Tử 4.3 MẠCH CỘNG 4.3.1 Mạch cộng đảo a) Dạng mạch: Rf Ri1 uin1 +Ucc Ri2 uin2 Rik 0v 0v uink + +V -V uo Tải -Ucc Điểm mass giả Hình 4.17: Mạch cộng đảo dấu b) Đặc điểm: Trên sở mạch KĐ đảo, người ta thực mạch cộng theo sơ đồ ngun lý Hình 4.17 Thay dùng điện trở Ri, người ta dùng nhiều điện trở Ri1, Ri2,v.v Nếu chọn điện trở Ri1 = Ri2 = = Rik = Rf tín hiệu ngõ là: uo = (uin1 + uin2 + uin3 + + uink ) Biểu thức xây dựng cách áp dụng ngun lý xếp chồng lý thuyết mạch nói có nhiều tín hiệu tác động lên mạch đáp ứng mạch tổng đáp ứng riêng Khi xét đáp ứng riêng mạch tín hiệu tín hiệu khác cho Với mạch Hình 4.17, giả sử ta xét điện áp uo Rf có nguồn uin1 thì: uin = uin1 = uin1 Rf = Rin1 R i1 Tương tự điện áp uo có nguồn áp uink : uo = -uink Cuối áp dụng ngun lý xếp chồng ta có: uo = -(uin1 + uin2 + uin3 + +uink) 4.0V 2.0V 0V -2.0V -4.0V Biên soạn: Ths Ngơ Sỹ Time 76 Bài Giảng Mạch Điện Tử Hình 4.18 : Các tín hiệu ngõ vào uin1 uin2 4.0V 2.0V 0V -2.0V -4.0V Time Hình 4.19 : Tín hiệu ngõ tổng đảo dấu tín hiệu ngõ vào Mạch cộng đảo dấu dùng Mixer (bộ trộn tín hiệu) thường gặp Amplifier Trên Hình 4.18 5.19 mơ tả tín hiệu vào uin1 (tần số 500Hz), uin2 (tần số 5000Hz) tín hiệu ngõ mạch cộng đảo dấu Trên Hình 4.19 ta thấy kết tín hiệu uo = -(uin1 + uin2) Các kết thí nghiệm với Op-Amp HA17324A, nguồn cấp điện kép 12v, Ri1 = Ri2 = Rf = 10k Trong mạch Mixer thực tế dùng Amplifier, tín hiệu ngõ vào dạng phức hợp (gồm DC lẫn AC) thành phần AC thành phần hữu ích cần cộng với Trong trường hợp tụ điện mắc nối tiếp với điện trở R i nhằm loại bỏ thành phần DC Điện dung tụ phải có giá trị phù hợp cho tín hiệu âm qua dễ dàng Với tín hiệu âm nhạc, tần số tối thiểu thường 100Hz, chọn tụ điện 100F tổng trở tụ là: Xc = 1 = 2f.C 2.3,14.100.100.10 = 15,9 Tổng trở nhỏ tín hiệu qua tụ dễ dàng Nếu cần khuếch đại tín hiệu ngõ vào thứ m lên K lần phải chọn Rim cho Rf = K.Rim Mạch Hình 4.20 mạch cộng đảo dấu có điện áp ra: uo = -(2uin1 + uin2) Rf = 2Rin1 = Rin2 Rf : 20k +12v + C1 Ri1 uin1 0v 10k C2 + uin2 Ri2 0v 20k Điểm mass giả + +V -V uo -12v Hình 4.20: Mạch Mixer AC kênh với tín hiệu kênh khuếch đại lần Biên soạn: Ths Ngơ Sỹ 77 Bài Giảng Mạch Điện Tử 4.3.2 Mạch cộng khơng đảo a) Dạng mạch: Mach cơng khơng đảo có dạng hình Ri1 Vin1 +VCC b) Phân tích: Ri2 + Vin2 - Sử dụng ngun lý xếp chồng phân tích mạch Vout OP-11 -VCC Giả sử Vi2 = 0, ta tìm điện áp ngõ V01 tương ứng với Vi1 V 01 = + 11 Phân tích mạch khuếch đại khơng đảo, Vi xếp chồng hai tín hiệu Vi1 Vi2 U1A 4.21 R2 R1 Hình 4.21 R2 Ri V i1 … R1 R i + R i Giả sử Vi1 = 0, ta tìm điện áp ngõ V02 tương ứng với Vi2 V 02 = + R2 Ri1 Vi2 … R1 R i + R i Vậy có Vi1, Vi2 giả thuyết Ri1 = Ri2, thì: V = V 01 +V 02 = + R V i +V i R1 … Nếu Ri1 = Ri2 R1 = R2 V =V 01 +V 02 =V i +V i R3 4.3.3 MẠCH TRỪ R4 Vin1 +VCC a) Dạng mạch Mach trừ có dạng hình 4.22 b) Phân tích Vout -VCC R4 R2 Vi2 + … R R1 + R Biên soạn: Ths Ngơ Sỹ 78 OP-11 Hình 4.22 R2 R4 R2 Vi2 … R R1 + R V = V 02 +V 01 = + 11 Vin2 R4 V i1 R3 V 02 = + - R1 Điện áp Vi1 đưa vào ngõ vào đảo, Điện áp Vi2 đưa vào ngõ vào khơng đảo áp dụng phương pháp xếp chồng ta có: V 01 = + U1A R4 V i1 R3 Bài Giảng Mạch Điện Tử Nếu chọn R1 = R2 = R3 = R4 thì: V =V i V i ic 4.4 MẠCH VI PHÂN, TÍCH PHÂN C 4.4.1 Mạch tính phân a) Dạng mạch Mach tích phân có dạng hình 4.23 R ii v R +C Vout + ii + ic = - Vin1 b) Phân tích vi 11 +VCC dv =0 dt -VCC Hình 4.23 suy ra: vo = v i (t )dt RC ir 4.4.2 Mạch vi phân R a) Dạng mạch 11 +VCC b) Phân tích ii Vout ii + ir = C + C Vin1 - Mach vi phân có dạng hình 4.24 dv i v o + =0 dt R Hình 4.24 -VCC Suy ra: v o = RC dv i dt + Vcc 200 K 4.5 BÀI TẬP + - 25 K Vi - 4.5.1 Tính AV tồn mạch sau: + Vcc Vo + - Vcc - Vcc 50 K 150 K Hình 4.25 R2 4.5.2 Với Vi = 1V; R1 = R2 = R3 = 1K, R4= 2K Tính dòng điện qua R4 hình 4.26 11 +VCC R1 a) Vout = 3V1 + 5V2 – 6V3 R3 -VCC b) Vout = -V1 + 4V2 – 7V3 Hình 4.26 c) AV = 20 Biên soạn: Ths Ngơ Sỹ Vout 4.5.3 Thiết kế mạch dùng Op-Amp với u cầu sau: + - Vin 79 R4