Chuong 5 Khuếch đại thuật toán 2

Khuếch đại thuật toán và 1 nội dung rất quan trọng của bộ môn kỹ thuật điện tử. Trang bị những kiến thức quan trọng của chuyên ngành điện. Nhằm mục đích giúp bạn đọc và các bạn sinh viên nắm chắc kiến thức để phục vụ cho việc học tập và cho các kì thi.

8/30/2017 KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN VÀ ỨNG DỤNG CỦA CHÚNG (part 2) • Một số mạch tính tốn điều khiển tuyến tính KĐTT Mạch cộng mạch trừ Mạch cho phép chọn điện áp có cực tính thay đổi Mạch biến đổi trở kháng Mạch vi phân mạch tích phân Mạch lọc tích cực • Một số mạch tạo hàm phi tuyến KĐTT Mạch khuếch đại loga Mạch khuếch đại đối loga(nâng lên hàm mũ) Mạch nhân tương tự mạch luỹ thừa Mạch chia mạch khai Mạch so sánh tương tự 8/30/2017 Một số mạch tính tốn điều khiển tuyến tính KĐTT Mạch cộng mạch trừ a Mạch cộng đảo Thực cộng đảo pha điện áp đầu vào: IN  => Hay UN U U U  ( V1  V  Vn ) RN R1 R2 Rn U r  ( R N U V R N U V  R U   N Vn ) R R Rn  (U V    U V    n U Vn ) n U r     i U Vi i  Với i  8/30/2017 RN Ri 8/30/2017 Một số mạch tính tốn ĐKTT KĐTT b Mạch trừ Thực trừ hai điện áp đầu vào: UP  U V2 R ; R2  Rp p Uv1  Ura R  Ura R1  RN N (Uh = 0) nên: UN  URN  Ura  Do UP = UN Uv2 U U UV1 UR UV1 RN Rp  V1 r RN  Ur  RN  Ur  r N  RN  Ur (1  ) R2  Rp R1  RN R1  RN R1  RN R1  RN R1  RN  UV1 U UV1 R R R1 R  U ; Hay Ur  ( v2 Rp  R ) N R1  RN N r R1  RN R2  Rp R1  RN N R1 N  RN R ;P  P R1 R2 8/30/2017 U  (  p U V2 1 P   N U V1 1 N )(1   N )   p U V   N U V1 1 N 1  P Chọn N=P= Ur = (Uv2 - Uv1) Một số mạch tính tốn ĐKTT KĐTT (cont) Mạch cho phép chọn điện áp có cực tính thay đổi Uv  Rp   U v Rp U  Uv Ur  Uv UN  U V  r  2 Vì Up = U nên Up   N R1=RN Uv  => Ur  Uv Ur = (2 - 1)Uv 8/30/2017     α= 0,5 , Ur =  < 0,5 , Ur khác dấu với UV  > 0,5 , Ur dấu với UV 0 1 8/30/2017 Một số mạch tính tốn ĐKTT KĐTT (cont) Mạch cho phép chọn điện áp có cực tính thay đổi Uv  Rp   U v Rp U  Uv Ur  Uv UN  U V  r  2 Vì Up = U nên Up   N R1=RN Uv  => Ur  Uv Ur = (2 - 1)Uv 8/30/2017     α= 0,5 , Ur =  < 0,5 , Ur khác dấu với UV  > 0,5 , Ur dấu với UV 0 1 Một số mạch tính tốn ĐKTT KĐTT (cont) Mạch biến đổi trở kháng a) Mạch tạo điện trở âm (NIC) IN Ip  ,UN = Up I1  Dùng hồi tiếp dương hồi tiếp âm Nếu UP có cực tính dương dòng I2 dương dòng I1 âm, điện trở đầu vào RV = UP/I1 âm 8/30/2017 UP  Ur ; U P  I1 RP  Ur RP I2  Ur  UN ; UN  Ur  I2 RN RN Vì Up = UN nên ta có: I1   I2 RN Rp 8/30/2017 Một số mạch tính tốn ĐKTT KĐTT (cont) Mạch biến đổi trở kháng b) Girato tạo phần tử điện cảm L từ phần tử tích cực a) I2 RM b) I2 I1 U2 U3 RM RM I1 U1 U1 U2 I  R M U4 + _ RM RM RM N1 P1 U2 c) N2 I1 U2 RM U1 H×nh 5.19 Mạch Girato RM NIC RM + _ P2 I2 I1  U1 8/30/2017 Một số mạch tính tốn ĐKTT KĐTT (cont) Mạch vi phân mạch tích phân a Mạch tích phân - Sơ đồ mạch - Biểu diễn toán học Ur  UC  Ur   Ur   8/30/2017 1 i C dt     U V dt C RC  t  U V dt  U r (  ) RC  U U1 U (   n )dt  C R1 R Rn 8/30/2017 Một số mạch tính tốn ĐKTT KĐTT (cont) Mạch vi phân mạch tích phân a Mạch tích phân hiệu - Sơ đồ mạch - Biểu diễn toán học U V1  UN d (Ur  UN )  CN 0 R1 dt U V2  U P dU P  CP 0 R2 dt Chọn UN = UP , CNR1 = CPR2 = RC ta có: Ur    ( U   U )dt RC 8/30/2017 Một số mạch tính tốn ĐKTT KĐTT (cont) b Mạch vi phân - Sơ đồ mạch C _ c) N + P b) C R1 Uv U r  U RN  R N I N   R N C RN a) Uv - Biểu diễn toán học Ur logK CN _  < 0 RN > 0 0 N P + Với UV = UVmsint Ta có Ur = - RNC UVm cost Hệ số khuếch đại Ur m K   R NC U Vm Ur H×nh 5.23 Mắc thêm đốt R1C1 tác dụng vi phân thực tần số   0  R1C1 8/30/2017  dU V dt phụ thuộc vào tần số, trở kháng vào: ZV  j C ω Chọn R1C1 = RNCN  > 0 hệ số khuếch đại giảm tần số tần số tăng 10 8/30/2017 Một số mạch tính tốn ĐKTT KĐTT (cont) Mạch lọc tích cực  Ở dải tần số cao thường sử dụng mạch lọc thụ động LC  Ở tần số thấp mạch lọc thụ động cần có điện cảm L lớn=> cồng kềnh, chất lượng  Vì tần số thấp vài MHz ngày sử dụng mạch lọc tích cực xây dựng KĐTT phần tử RC  Khác với mạch lọc thụ động, mạch lọc tích cực đặc trưng ba tham số quan trọng:  Tần số giới hạn fg : ĐTBĐTS hàm truyền đạt giảm 3dB  Bậc n lọc: Xác định độ dốc ĐTBĐTS lân cận fg  Loại lọc: Xác định dạng ĐTBĐTS lân cận fg miền dải thông Các loại lọc: Bessell,Butterworth, Tschebyscheff 8/30/2017 11 Mạch lọc tích cực • Các mạch lọc có sơ đồ nguyên lý mạch điện giống nhau, chúng khác trị số linh kiện RC mạch 10 IKd(dB)I -10 -20 -30 -40 -50 f -60 0,01 0,03 0,1 0,3 10 30 f Hình 5.24Các dạng đặc tính biên độ tần số củag mạch lọc thông thÊp  Đường ứng với đặc tuyến tần số mạch lọc thông thấp RC thụ động;  Đường mạch lọc Besssell  Đường có đặc tuyến phẳng kéo dài gấp khúc trước đạt tần số giới hạn fg 8/30/2017 12 8/30/2017 Mạch lọc tích cực (end) Mạch lọc thơng cao bậc hai Thực mạch lọc thông thấp C1 C2 Uv R1 + - R2 (K-1)R3 Hình5.26 mạch lọc thông cao Kd  K d (s)  Ur R3 K  R  C  C    R C    K        S g R R  CC  S g CC  R R  U r (s)  U V (s)  2S g RC  S  2g R C C 8/30/2017 13 MỘT SỐ MẠCH TẠO HÀM PHI TUYẾN TRÊN KĐTT Để tạo mạch tạo hàm phi tuyến phải dùng phần tử phi tuyến vòng hồi tiếp KĐTT Các phần tử phi tuyến thường sử dụng điôt tranzisto Mạch khuếch đại loga Điện áp tỷ lệ với loga điện áp vào Ur ≈ - UD Mà UV  R.I e UD UT Suy ra: Ur  UD  U T ln U r  U BE  U T ln Khuếch đại loga 8/30/2017 UV RI0 Uv R.I Ebh Mạch điện làm việc với điện áp vào dương Khi điện áp vào âm mạch hồi tiếp bị ngắt nên khơng có khuếch đại lơga Có thể đổi tranzisto n-p-n thành p-n-p để đổi 14 dấu điện áp 8/30/2017 MỘT SỐ MẠCH TẠO HÀM PHI TUYẾN TRÊN KĐTT Mạch khuếch đại đối loga (nâng lên hàm mũ) Mạch nhân tương tự mạch luỹ thừa  Là mạch có tín hiệu đầu Z tỷ lệ với tích tín hiệu đầu vào X Y: Z=k.X.Y  Bộ nhân lý tưởng có trở kháng vào ZVX ZVY = ∞ , trở kháng ZR = hệ số truyền đạt k =const UV a) U r   RI e U T b) U r   RI b h e U T UV Ur  Keln(U V U V )  KU V1 U V2 8/30/2017 15 MỘT SỐ MẠCH TẠO HÀM PHI TUYẾN TRÊN KĐTT Mạch chia Nguyên tắc xây dựng : - Chia theo nguyên tắc nhân đảo - Chia cách biến đổi hỗ dẫn - Chia mạch loga đối loga Mạch chia thuận  Ở đầu vào đảo KĐTT có : UN = K.UX.UZ Ở cửa thuận P có UY = UP UN = UP nên KUXUZ = Uy Ur  Uz  Mạch chia đảo UP   UN  8/30/2017 KU X U Z  Uy UZ  Uy KU X Uy KU X 16 8/30/2017 MỘT SỐ MẠCH TẠO HÀM PHI TUYẾN TRÊN KĐTT Mạch khai Thực cách mắc vào mạch hồi tiếp mạch luỹ thừa Mạch khai không đảo UV = K.Ur2 với UV >0 Ur  UV K Mạch khai đảo Ur   Uv K UV < 8/30/2017 17 MỘT SỐ MẠCH TẠO HÀM PHI TUYẾN TRÊN KĐTT 5.Mạch so sánh tương tự (Tự nghiên cứu giáo trình) 8/30/2017 18 8/30/2017 Thanks for your attention! 8/30/2017 19 10 ... từ phần tử tích cực a) I2 RM b) I2 I1 U2 U3 RM RM I1 U1 U1 U2 I  R M U4 + _ RM RM RM N1 P1 U2 c) N2 I1 U2 RM U1 Hình 5. 19 Mạch Girato RM NIC RM + _ P2 I2 I1  U1 8/30 /20 17 Một số mạch tính tốn... trước đạt tần số giới hạn fg 8/30 /20 17 12 8/30 /20 17 Mạch lọc tích cực (end) Mạch lọc thông cao bậc hai Thực mạch lọc thông thấp C1 C2 Uv R1 + - R2 (K-1)R3 Hình5 .26 mạch lọc thông cao Kd K d (s)... U  Uv Ur  Uv UN  U V  r  2 Vì Up = U nên Up   N R1=RN Uv  => Ur  Uv Ur = (2? ?? - 1)Uv 8/30 /20 17     α= 0 ,5 , Ur =  < 0 ,5 , Ur khác dấu với UV  > 0 ,5 , Ur dấu với UV 0 1 Một số