Kỹ thuật điện tử
Trang 1Kỹ thuật điện tử Nguyễn Duy Nhật Viễn
Trang 2Chương 4 OPAMP và ứng dụng
Trang 3Nội dung
Khái niệm OPAMP
Ứng dụng
Mạch khuếch đại không đảo
Mạch khuếch đại đảo
Mạch khuếch đại đệm
Mạch cộng đảo
Mạch trừ
Mạch tích phân
Mạch vi phân
Trang 4Khái niệm OPAMP
Trang 5OPAMP (Operational Amplifier)
hiệu ngõ ra cùng dạng nhưng có biên độ lớn hơn
dụng với mục đích thực hiện phép tính toán học
Circuit) tuyến tính (cho tín hiệu tương tự)
hiện một chức năng nhất định
Trang 6• i (+) , i (-) : dòng vào OP-AMP ở ngõ vào không đảo và đảo.
• v id : điện áp vào giữa hai ngõ vào không đảo và đảo của OPAMP.
• +V S , -V S : nguồn DC cung cấp, thường là +15V và –15V
• R i : điện trở vào
• A : độ lợi của OPAMP Với OPAMP lý tưởng, độ lợi bằg vô cùng.
• R O : điện trở ra của OPAMP, lý tưởng bằng 0.
• v O : điện áp ra; v O = A OL v id trong đó, A OL độ lợi điện áp vòng hở
+V S
-V S
v id Inverting
Noninverting
Output
+
_
i (-)
i (+)
v O = A OL v id
R O A
R i N
P
Trang 7Ri =
Ro = 0
Băng thông phẳng và rộng vô cùng.
Ổn định nhiệt.
Cân bằng lý tưởng
Trang 8Ứng dụng
Trang 9Mạch khuếch đại không đảo
v in : điện áp vào.
vo: điện áp ra.
RF: điện trở hồi tiếp.
R1: điện trở lấy tín hiệu.
AOL= v id = vo/AOL nên v id =0
R in = i(+) = i(-) = v id /R in = 0
vin=vid+v1=v1.
iF=i1+i(-)=i1.
R1
R 1
+ _
v in +
+
-v O
v id
i (+)
i (-)
i O
i F
R F
R 1
i 1
_
v 1
+ _
i L N
P
` Độ lợi điện áp
vòng kín A V
Trang 10Mạch khuếch đại đảo
vin: điện áp vào.
vo: điện áp ra.
RF: điện trở hồi tiếp.
R1: điện trở lấy tín hiệu.
Giả sử OPAMP là lý tưởng:
AOL= v id = vo/AOL v id =0
R in = i (+) = i (-) = v id /R in
i (+) = i (-) = 0
Áp dụng KCL cho nút N:
I 1 =i F +i (-) =i F.
v in /R 1 =(v id -v o )/R F
Điện áp ra:
v o = - v in R F
R 1
Độ lợi vòng kín: Av = RF/R1
+
_
v + O
-v in +
_
R 1
i 1
R F
i F
N P
i(-)
Trang 11Mạch khuếch đại đệm
RF=0.
R1=.
vo=vin.
+ _
v in +
+
-v O
v id
i (+)
i (-)
i O
_
i L N
P
+
_ v in = v o
v in +
-v O
RF=0.
R1=0.
vo=vin.
Độ lợi điện áp vòng kín: Av = Ai = 1
•Thường sử dụng để phối hợp trở kháng.
•Trở kháng vào rất lớn.
•Trở kháng ra rất bé.
•Không suy giảm tín hiệu, đặc biệt với tín hiệu nhỏ.
Trang 12Mạch cộng không đảo
AOL= vid = vo/AOL v id =0
v N =v P =v
Rin= i(+) = i(-) = vid/Rin
i (+) = i (-) = 0
I=iF +i(-)=iF.
R1 R2 Rn R1 R2 Rn
R1 R2 Rn
+ _
v 1
+
-v O
v id
i (+)
i (-)
i O
i F
R F
R i
v F +
_
v + _
i L N
P
v 2
v n
R 1
R 2
R n
i 1
i n
Trang 13Mạch cộng đảo
v 1 -v n : các nguồn tín hiệu vào.
AOL= v id = vo/AOL v id =0
Rin= i(+) = i(-) = vid/Rin
i (+) = i (-) = 0
i1+i2+ +in=i(-)+iF=iF.
v1+ v2 + + vn = -vO
R1 R2 Rn RF
vo= -RF v1+ v2 + + vn
R1 R2 Rn
+
_
v + O
-R F
i F
N P
v 1
v 2
v n
R 1
R 2
R n
i 1
i n
i 2 i (-)
i (+)
Trang 14Mạch trừ
Giả sử OPAMP là lý tưởng:
A OL = v id = v o /A OL v id =0
v N =v P
Rin= i(+) = i(-) = vid/Rin
i (+) = i (-) = 0
Áp dụng KCL tại nút N:
i 1 =i F +i (-) =i F
(v2-vN)/R1=(vN-vO)/R2.
vO=vN(R1+R2)/R1-v2R2/R1.
Áp dụng KLC tại nút P:
i2+i(+) =i4.
(v1-vP)/R3=vP/R4.
vP=v1R4/(R3+R4).
Suy ra:
vo=v1 R4 (R1+R2) - v2R2
(R3+R4) R1 R1
Nếu chọn R1=R3, R2=R4 thì
+
_
v + O
-R 2
i F N P
v 2
v 1
R 1
R 3
i 1
i 2
R 4
i (+)
i (-)
i 4
) v v
( R
R
1 2
Trang 15Mạch tích phân
vin: điện áp vào.
vo: điện áp ra.
C: hồi tiếp.
R: điện trở lấy tín hiệu.
Với iC=CdUc/dt
A OL = v id = v o /A OL vid =0
R in = i (+) = i (-) = v id /R in
i (+) = i (-) = 0
trên tụ C
+
_
v + O
-v in +
_
R i
C
i C
N P
i (-)
Trang 16Mạch vi phân
vin: điện áp vào.
vo: điện áp ra.
R: điện trở hồi tiếp.
C: lấy tín hiệu.
Với iC=CdUc/dt
Giả sử OPAMP là lý tưởng:
A OL = v id = v o /A OL v id =0
Rin= i(+) = i(-) = vid/Rin
i (+) = i (-) = 0
Áp dụng KCL cho nút N:
iC =i+i(-)=i.
Cd(vin)/dt=-vo/R
Điện áp ra:
v o = - RCdv in
dt
+
_
v + O
-v in +
_
R i
N P C