nghiên cứu về việc mô phỏng và trình bày ðặt tính mạch khuyếch ðại op amp

Tạp chí Nghiên cứu Khoa học 2005:1 x-y Trường Đại học Cần Thơ ATBSTRAC In the learning process I feel the theme of the study Op-Amp amplifier circuit is very necessary Because of the amplification applications are gradually being put into high-end technologies such as ampli, transmitter and phone Now the applying of science and technology are growing so the research of amplifier circuit is very important and it has potential for further development During my learning process, I feel the topic of researching about push-pull amplifier (especially op-amp) is very necessary Because of the applications of push-pull amplifier is gradually being put into senior technology such as ampli, transmitter and phone Nowadays, applying technology and science are being developed so the research push-pull amplifier is very important and it has potential for further development With the fast growth of hardware engineering, people have used IC to apply in the disassembly and design process of push-pull amplifie a more convenient way to achieve good results during circuit operation Keyword: Push-pull amplifier,Transmitter,amplifier circuit Title: Amplifier circuit Op-Amp Tạp chí Nghiên cứu Khoa học 2005:1 x-y Trường Đại học Cần Thơ TÓM TẮT Trong trình hoc tập em cảm thấy đề tài việc nghiên cứu mạch khuyếch đại Op-Amp cần thiết Bởi ứng dụng mạch khuyếch đại ngày đưa vào công nghệ đỉnh cao như: âm ly, điện thoại máy phát sóng việc áp dụng khoa học kĩ thuật ngày phát triển nên việc nghiên cứu mạch khuyếch đại quan trọng có tiềm phát triển cao Với tốc độ phát ttriển ngành kĩ thuật phần cứng,con người áp dụng IC vào trình phân giải thiết kế mạch khuyếch đại cách thuận tiện hơn,đạt kết tốt trình vận hành mạch Nên việc nghiên cứu mạch mạch khuyếch đại Op-Amp cần thiết cho xã hội Từ khóa : Op-Amp,IC, kĩ thuật phần cứng GIỚI THIỆU Nhu cầu đòi hỏi xã hội ngày cao nhu cầu ăn mặc, vật dụng bên nhu cầu đòi hỏi thông tin từ bạn bè, báo chí, giải trí ngày Nên việc lựa chọn vật dụng điện thoại di động, âm ly,các máy thu phát tín hiệu khác Theo khảo sát khoảng tỷ người sử dụng điện thoại di động[3] (Phạm Thế Quang Huy,2/4/2011) Không điện thoại di động mà dụng cụ điện tử Cho nên nghiên cứu đề tài cần thiết, hãng bắt đầu nghiên cứu loại thiết bị dùng mạch khuyếch đại Op-Amp đơn giản để nghiên cứu sâu Và số hãng nước Ayre Acoustics[5](Nguồn: Audio Perfectionist Journal, Dịch: Minh Châu - Hifivietnam.vn,2009) chế tạo thành công Ampli kênh Ayre VX-5 kế thừa hầu hết ưu điểm từ ampli kênh VX-R nhiều loại cộng cụ điện tử có sử dụng mạch khuyếch đại việc nghiên cứu mô mạch khuyếch đại quan trọng nước ta có nhiều anh chị khóa trước làm[4] (Báo cáo đo lường điện tử-Nhóm4/02-ĐT1,GVHD:Dư Quang Bình,2002) chúng em kế thừa nghiên cứu tiếp đề tài mạch khuyếch đại Op-Amp để phát triển cao đề tài Người thực đề tài mong muốn mạch khuyếch đại có tín hiệu lí thuyết hai dòng điện để tài giúp ta hiểu biết điện tử truyền thông tín hiệu Tạp chí Nghiên cứu Khoa học 2005:1 x-y Trường Đại học Cần Thơ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 1.1 Tổng quan Thành phần cấu tạo mạch - Mạch nhiều thành phần cấu tạo thành như: Transistor,điện trở,tụ điện [2] 1.1.1 Hình 1: Cấu tạo bên mạch khuyếch đại Op-Amp - Mạch khuyếch đại cấu tạo gồm lớp[1] Hình 2: cấu tạo hình ảnh IC Trong đó: • V+: Đầu vào không đảo • V−: Đầu vào đảo Tạp chí Nghiên cứu Khoa học 2005:1 x-y • Trường Đại học Cần Thơ Vout: Đầu • VS+: Nguồn cung cấp điện dương • VS−: Nguồn cung cấp điện âm 1.2 Nguyên lí hoạt động mạch khuyếch đại Op-Amp - Mạch khuếch đại thuật toán thực tế khuếch đại hiệu số điện hai đầu vào Điện áp gọi điện áp vi sai [1]đầu vào Trong hầu hết trường hợp, điện áp đầu mạch khuếch đại thuật toán điều khiển cách trích tỷ lệ điện áp để đưa ngược đầu vào đảo Tác động gọi hồi tiếp âm[1] Nếu tỷ lệ 0, nghĩa hồi tiếp âm, mạch khuếch đại gọi hoạt động vòng hở Và điện áp với điện áp vi sai đầu vào nhân với độ lợi tổng mạch khuếch đại, theo công thức sau: Trong V+ điện đầu vào không đảo, V − điện đầu vào đảo G gọi độ lợi vòng hở mạch khuếch đại - Đối với dòng điện chiều: Độ lợi G vòng hở định nghĩa hệ số khuếch đại mạch khuếch đại thuật toán từ đầu vào đến đầu hồi tiếp Trong hầu hết tính toán thực tế, độ lợi vòng hở xem vô lớn Một linh kiện tiêu biểu thường có độ lợi vòng hở chiều nằm khoảng từ 100.000 đến 1.000.000 [2] Trị số đủ lớn cho ứng dụng có độ lợi xác định lượng hồi tiếp âm Các mạch khuếch đại thuật toán có giới hạn sử dụng mà người thiết kế cần phải nhớ rõ phải làm việc với chúng Khi thiết kế cụ thể độ ổn định xảy mạch khuếch đại chiều thành phần xoay chiều bị bỏ qua - Đối với dòng điện xoay chiều: Độ lợi mạch khuếch đại thuật toán tính toán chiều không áp dụng xoay chiều tần số cao Có thể xem gần hệ số khuếch đại tỷ lệ nghịch với tần số Điều có nghĩa mạch khuếch đại thuật toán có đặc tính dựa vào tích số Độ lợi - Băng thông Thí dụ mạch khuếch đại thuật toán có tích số độ lợi - băng thông = MHz có độ lợi 200 kHz độ lợi MHz Đặc tính thông hạ giới thiệu có chủ đích có khuynh hướng tạo ổn định cho mạch với phương pháp bù tần số - Các mạch khuếch đại thuật toán thông dụng rẻ tiền thường có tích số Độ lợi - Băng thông khoảng vài MHz Các mạch khuếch đại đặc biệt khuếch đại thuật toán tốc độ cao có tích số độ lợi - băng thông đạt đến hàng trăm MHZ Đối với ứng dụng tần số cao thường sử dụng dạng mạch khác hoàn toàn gọi mạch khuếch đại thuật toán hồi tiếp dòng điện Tạp chí Nghiên cứu Khoa học 2005:1 x-y Trường Đại học Cần Thơ Tạp chí Nghiên cứu Khoa học 2005:1 x-y 1.3 Tín hiệu mạch khuyếch đại Op-Amp Hình 3: Hình ảnh mô thử tín hiệu mạch Trường Đại học Cần Thơ Tạp chí Nghiên cứu Khoa học 2005:1 x-y Trường Đại học Cần Thơ MÔ PHỎNG CÁC MẠCH ĐƠN GIẢN CỦA MẠCH KHUYẾCH ĐẠI OP-AMP 3.1 Mạch khuyếch đại đảo - Mạch khuyếch đại đảo dùng để đổi dấu khuyếch đại điện áp Công thức: (1) Hình 4: Mạch khuyếch đại đảo [1] Bảng 1: Bảng số liệu mạch khuyếch đại đảo R1 R2 R3 VIN VOUT AV 1k 11 2.2 2.2k 1k -5 Tạp chí Nghiên cứu Khoa học 2005:1 x-y Hình 5: Tín hiệu mạch Nhận xét : (1) + Tín hiệu đảo khoa với tín hiệu vào + Tín hiệu đưa vào ngỏ đảo Trường Đại học Cần Thơ Tạp chí Nghiên cứu Khoa học 2005:1 x-y Trường Đại học Cần Thơ 3.2 Mạch khuyếch đại không đảo - Mạch khuyếch đại không đảo không làm đổi dấu mà khuyếch đại (đông pha) Công thức : (2) Hình 6: Mạch khuyếch đại không đảo [1] Bảng 2: Bảng số liệu mạch khuyếch đại không đảo R1 R2 R3 VIN VOUT AV 1k 2.2k 1k 16 3.2 Hình 7: Tín hiệu mạch Tạp chí Nghiên cứu Khoa học 2005:1 x-y Nhận xét : +Tín hiệu đồng pha với tín hiệu vào + Tín hiệu vào ngõ không đảo 10 Trường Đại học Cần Thơ Tạp chí Nghiên cứu Khoa học 2005:1 x-y Trường Đại học Cần Thơ 3.3 Mạch theo điện áp ( mạch đệm) - Công thức : Mạch theo điện áp không khuyếch đại điện áp khuyếch đại dòng điện (3) Hình 8: Mạch theo điện áp [1] Bảng 3: Bảng số liệu mạch khuyếch đại theo điện áp VIN=VOUT=10v Hình 9: Tín hiệu mạch 11 Tạp chí Nghiên cứu Khoa học 2005:1 x-y Nhận xét : +Tín hiệu ngõ vào tín hiệu ngõ 12 Trường Đại học Cần Thơ Tạp chí Nghiên cứu Khoa học 2005:1 x-y Trường Đại học Cần Thơ 3.4 Mạch khuyếch đại vi sai (mạch trừ) - Mạch khuyếch đại vi sai dùng để tìm hiệu số sai số hai điện áp mà điện áp nhân số Các số đo điện trở Công thức: Hình 10: Mạch khuyếch đại vi sai [1] Bảng 4: Bảng số liệu mạch số liệu vi sai VA VB 10 Hình 11: Tín hiệu mạch 13 RIN 1k RF 2.2k VOUT 11 Tạp chí Nghiên cứu Khoa học 2005:1 x-y 14 Trường Đại học Cần Thơ Tạp chí Nghiên cứu Khoa học 2005:1 x-y Nhận xét : + điện áp vào không sai số 15 Trường Đại học Cần Thơ Tạp chí Nghiên cứu Khoa học 2005:1 x-y Trường Đại học Cần Thơ 3.5 Mạch cổng đảo (mạch khuyếch đại tổng) - Mạch khuyếch đại cổng đảo dùng để cộng số tín hiệu điện áp Công thức : (5) Hình 12: Mạch khuyếch đại tổng [1] Bảng khuyếch đại tổng VA 5: Bảng số liệu mạch VB VC 10 Hình 13: Tín hiệu mạch 16 RA 1k RB 1k RC 2.2k RF 2.2k VOUT -32 Tạp chí Nghiên cứu Khoa học 2005:1 x-y Trường Đại học Cần Thơ Nhận xét : + Nếu Rf=RA=RB=RC tín hiệu ngõ tổng tín hiệu ngõ vào ngược pha 17 Tạp chí Nghiên cứu Khoa học 2005:1 x-y Trường Đại học Cần Thơ KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ Trong trình thực đạt kết khả quan mạch chạy tốt nguồn điện la dòng điện xoay chiều chiều đưa tín hiệu tương đối với giả thiết,tuy có sai số không đáng kể Tuy nhiên chúng em làm điều kiện lí tưởng Còn điều kiện lí tưởng chúng em chưa khảo xác 18 Tạp chí Nghiên cứu Khoa học 2005:1 x-y Trường Đại học Cần Thơ KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Trong trình thực đề tài chúng em phân tích từ nguyên lí hoạt đông IC đưa vào mạch mà mô Chúng em dùng phần mềm proteus để mô tả mạch khuyếch đại đơn giản Tuy trình thực có nhiều khó khăn chúng em khắc phục đạt kết khả quan:tín hiệu mong muốn,mạch chạy máy tốt Nếu học kì sau có vào chủ đề nghiên cứu điều kiện lí tưởng 19 Tạp chí Nghiên cứu Khoa học 2005:1 x-y Trường Đại học Cần Thơ CẢM ƠN Cảm ơn thầy Nguyễn Chí Ngôn Lê Văn Tám giúp đỡ chúng em trình làm đề tài Cảm ơn bạn nhóm nhờ động sáng tạo đưa ý kiến hay trình làm đề tài hoàn thành đúnthời hạn đạt kết mong muốn Chân thành cảm ơn! 20 Tạp chí Nghiên cứu Khoa học 2005:1 x-y Trường Đại học Cần Thơ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình Mạch điện tử - Trương Văn Tám,12/2003,Đại học Cần Thơ, Khoa Công Nghệ [2] Giáo trình linh kiện điện tử- Trương Văn Tám,2003,Đại học Cần Thơ, Khoa Công Nghệ [3] Phạm Thế Quang Huy,2/4/2011,báo Dân Trí,diễn đàng dân trí Việt Nam [4] Báo cáo đo lường điện tử-Nhoms4/02-ĐT1,GVHD:Dư Quang Bình,2001 [5] Nguồn: Audio Perfectionist Journal, Dịch: Minh Châu,2009,báo Thế Giới, Hifivietnam.vn 21 ... IC vào trình phân giải thiết kế mạch khuyếch đại cách thuận tiện hơn,đạt kết tốt trình vận hành mạch Nên việc nghiên cứu mạch mạch khuyếch đại Op- Amp cần thiết cho xã hội Từ khóa : Op- Amp, IC,... đại Op- Amp Hình 3: Hình ảnh mô thử tín hiệu mạch Trường Đại học Cần Thơ Tạp chí Nghiên cứu Khoa học 2005:1 x-y Trường Đại học Cần Thơ MÔ PHỎNG CÁC MẠCH ĐƠN GIẢN CỦA MẠCH KHUYẾCH ĐẠI OP- AMP 3.1 Mạch. .. Nghiên cứu Khoa học 2005:1 x-y Trường Đại học Cần Thơ TÓM TẮT Trong trình hoc tập em cảm thấy đề tài việc nghiên cứu mạch khuyếch đại Op- Amp cần thiết Bởi ứng dụng mạch khuyếch đại ngày đưa vào