Tài liệu Bộ khuếch đại thuật toán pptx

Chương 2: Bộ khuếch đại thuật toán 57 CHƯƠNG 2: BỘ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN GIỚI THIỆU CHUNG Chương này nêu các tính chất của bộ khuếch đại thuật toán (BKĐTT), tầng khuếch đại vi sai và các mạch điện ứng dụng BKĐTT. Nội dung của chương gồm: - Tính chất chung của BKĐTT: trở kháng vào, trở kháng ra, hệ số khuếch đại. Giới thiệu đặc tuyến truyền đạt, đặc tuyến tần số của BKĐTT - Mạch khuếch đại vi sai: cấu tạo của tầ ng khuếch đại vi sai cơ bản, tầng khuếch đại vi sai có tải động kiểu gương dòng, tầng khuếch đại vi sai dùng tranzito trường. - Mạch khuếch đại đảo, mạch khuếch đại thuận, mạch khuếch đại lặp lại. - Phương pháp chống trôi và bù điểm không: dùng điện trở cân bằng, dùng nguồn nuôi để hiệu chỉnh điện áp một chiều đầu ra ở chế độ t ĩnh của BKĐTT. Mục đích của những phương pháp này là giũ cho điện áp đầu ra cân bằng không khi không có tín hiệu vào. - Mạch cộng: có mạch cộng thuận, mạch cộng đảo. Mạch cộng thuận các tín hiệu cần cộng đưa vào của thuân. Mạch cộng đảo các tín hiệu cần cộng đưa vào cửa đảo. - Mạch trừ: tín hiệu đưa vào hai cửa thuận và đảo. Tín hiệu bị trừ đưa vào cửa cộng, tín hiệu trừ đưa vào cửa đảo. - Mạch vi phân: mạch vi phân là mạch mà điện áp ra tỉ lệ với vi phân của điện áp vào. - Mạch tích phân: mạch tích phân là mạch mà điện áp ra tỉ lệ với tích phân điện áp vào. - Mạch tạo hàm loga: điện áp ra tỉ lệ với logarit tự nhiên của điện áp vào. - Mạch tạo hàm mũ: điện áp ra tỷ lệ vớ i mũ logarit tự nhiên của điện áp vào - Mạch nhân tương tự: cho điện áp ra tỷ lệ với tích tức thời các điện áp vào. - Mạch lọc tích cực: cấu tạo mạch lọc tích cực gồm có BKĐTT kết hợp với các phần tử RC. Mạch lọc tích cực làm việc ở vùng tần tháp có ưu điểm gọn nhẹ, phẩm chất lọc cao. Có các mạch lọc thông cao, thông th ấp, thông giải, chặn giải tương tự như các mạch lọc thụ động. Bậc của bộ lọc là số tụ điện chứa trong mạch lọc đó. - Các mạch điện sử dụng BKĐTT ở trên đều làm việc ở chế độ tuyến tính.Trong quá trình chứng minh các công thức điện áp ra của mạch luôn coi hiệu điện áp giữa hai cửa vào BKĐTT U 0 rất bé, gần đúng xem như bằng không. - Cần chú ý các mạch điện BKĐTT đều được cấp nguồn đối xứng ±E. Khi vẽ mạch nhiều lúc không vẽ nguồn vào, nhưng xem như mặc định. Điện áp ra đạt cực đại Ur = +Urmax khi BKĐTT bão hoà dương. Điện áp ra đạt cực tiểu Ur = -Urmax khi BKĐTT bão hoà âm, trong đó gần đúng |± Urmax| = E – 2 vôn. Chương 2: Bộ khuếch đại thuật toán 58 Kết thúc chương này yêu cầu người học vận dụng lý thuyết làm tốt các bài tập . Qua đó hiểu bài sâu sắc hơn ,nhớ mạch điện chính xác hơn. NỘI DUNG Danh từ ″khuếch đại thuật toán’’ thuộc về bộ khuếch đại dòng một chiều có hệ số khuếch đại lớn, có hai đầu vào vi sai và một đầu ra chung. Tên gọi này có quan hệ tới việc ứng dụng đầu tiên của chúng chủ yếu để thực hiện các phép tính cộng, trừ, tích phân v v Hiện nay bộ khuếch đại thuật toán đóng vai trò quan trọng và ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật khuếch đạ i, tạo tín hiệu hình sin và xung, trong bộ ổn áp và bộ lọc tích cực v.v 2.1. CÁC TÍNH CHẤT CHUNG CỦA BKĐTT Bộ khuếch đại thuật toán được biểu diễn trên hình 2-1. Trong đó Ut, It là điện áp, dòng điện vào cửa thuận. U đ , I đ là điện áp, dòng điện vào cửa đảo.U r ,I r điện áp ra và dòng điện ra. U 0 là điện áp vào giữa hai cửa. Bộ khuếch đại thuật toán khuếch đại hiệu điện áp U 0 =U t -U đ với hệ số khuếch đại K 0 > 0. Do đó điện áp ra: r U =K 0 .U 0 =K 0 (U t -U đ ) (2-1) Nếu U đ 0= thì tor U.KU = lúc này điện áp ra cùng pha với điện áp vào t U . Vì vậy cửa T gọi là cửa thuận của bộ khuyếch đại thuật toán và ký hiệu dấu “+”. Tương tự như vậy khi t U = 0 thì U.KU 0r −= đ , điện áp ra ngược pha với điện áp vào nên cửa Đ là cửa đảo của bộ khuyếch đại thuật toán và ký hiệu dấu “-”. Ngoài ra bộ khuếch đại có hai cửa đấu với nguồn nuôi đối xứng C E ± và các cửa để chỉnh lệch không và bù tần. Một bộ khuếch đại thuật toán lý tưởng có những tính chất sau: + Trở kháng vào Z V = ∞ + Trở kháng ra Z ra = 0 (2-2) + Hệ số khuếch đại K 0 = ∞ Thực tế bộ khuếch đại thuật toán có K 0 =10 4 ÷10 6 ở vùng tần số thấp. Lên vùng tần số cao hệ số khuếch đại giảm xuống. Nguyên nhân do sự phụ thuộc tham số của Tranzito và điện dung ký sinh trong sơ đồ. Đặc tuyến truyền đạt, đặc tuyến biên độ và đăc tuyến pha như ở hình 2-2 và 2-3. IC khuếch đại thuật toán có khả năng nén tín hiệu đồng pha. đầu vào đầu vào U V 0 - U ra E C - K 0 K f f 0 2 K 0 a) Đặc tuyến biên độ 0 45 o 90 o I r I t T U 0 U đ I đ U ra -E C +E C Đ Hình 2-1: Bộ khuếch đại thuật toán U t + - Chương 2: Bộ khuếch đại thuật toán 59 Gọi CM K là hệ số khuếch đại tín hiệu đồng pha thì hệ số nén tín hiệu đồng pha được xác định theo biểu thức: CM 0 K K G = (2-3) Thường G =10 3 ÷ 10 5 . Một bộ khuếch đại thuật toán thường có 4 tầng ghép trực tiếp với nhau. Tầng vào là tầng khuếch đại vi sai, tiếp theo là tầng khuyếch đại trung gian (có thể là tầng đệm hay khuếch đại vi sai hai), đến tầng dịch mức và tầng khuếch đại ra. 2.2. MẠCH KHẾCH ĐẠI VI SAI Trong IC khuếch đại thuật toán, ở phía đầu vào mạch khuếch đại vi sai có một đến hai tầng. Hình 2-4 là cấu trúc điển hình của một tầng khuếch đại vi sai làm việc theo nguyên lý cầu cân bằng song song. Hai nhánh cầu là R C1 và R C2 , còn hai nhánh kia là các Tranzito T 1 và T 2 được chế tạo trong cùng một điều kiện sao cho 2C1C RR = và T 1 , T 2 có các thông số giống hệt nhau. Điện áp lấy ra giữa hai cực góp (kiểu ra đối xứng) hay trên mỗi cực góp với đất (kiểu ra không đối xứng). Tranzito T 3 làm nguồn ổn dòng giữ ổn định dòng I E (là tổng dòng I E1 và I E2 ) của tranzito T 1 , T 2 . Trong sơ đồ nguồn ổn định dòng còn có R 1 , R 2 , R 3 và nguồn cung cấp E C2 , T 4 mắc thành điôt làm phần tử bù nhiệt ổn định nhiệt cho T 3 . Trong sơ đồ rút gọn (hình 2-4b) phần nguồn ổn dòng T 3 được thay bằng nguồn dòng I E . ∨ R C2 T 2 T 1 I E1 I E2 I E U C1 =U r U r T 1 T 3 R 2 R 3 T 4 T 2 I C1 I C2 I E1 I E2 I C _ E C2 + U r z R C2 R C1 R 1 U V2 U V1 U C1 =U r U C2 =U r + E C1 a ) R C1 U V2 U V1 U C2 =U r + E C1 << - E C2 + b) I C1 I C2 Chương 2: Bộ khuếch đại thuật toán 60 Tín hiệu vào tầng vi sai có thể từ hai nguồn riêng biệt U V1 và U V2 hoặc từ một nguồn (hình 2-4c, d). Trong trường hợp sau tín hiệu vào đặt lên cực gốc của một trong hai Tranzito hay giữa hai cực gốc của chúng. Các đầu vào U V1 và U V2 nối theo sơ đồ hình 2-4c, d được gọi đầu vào vi sai. Điện áp một chiều cung cấp cho tầng vi sai là hai nguồn E C1 và E C2 có thể khác nhau hay bằng nhau về trị số. Vì hai nguồn nối tiếp nhau nên điện áp cung cấp tổng là E C = E C1 + E C2 . Do có E C2 nên điện thế cực phát của Tranzito T 1 và T 2 giảm nhiều so với trong sơ đồ hình 2-5 và điều này cho phép đưa tín hiệu tới đầu vào của bộ khuếch đại vi sai mà không cần mạch bù điện áp ở đầu vào. Xét một số trường hợp điển hình. Sơ đồ tầng vi sai yêu cầu dùng Tranzito T 1 , T 2 có tham số giống nhau và R C1 = R C2 , do đó khi tín hiệu vào bằng không, cầu cân bằng, điện áp trên cực góp của hai Tranzito bằng nhau và như vậy điện áp ra lấy trên đường chéo cầu U ra = U ra1 +U ra2 = 0. Sơ đồ có độ ổn định cao đối với sự thay đổi điện áp cung cấp, nhiệt độ và yếu tố khác vì độ trôi của hai nhánh giống nhau, điện áp trên cực góp thay đổi cùng một gia số và độ trôi đầu ra gần như bị triệt tiêu. Dòng phát E I chia đều cho hai Tranzito nghĩa là 2 I II E 2E1E == . Dòng cực gốc được xác định: 0V E 02B01B I )1.(2 I II = β+ == . Chương 2: Bộ khuếch đại thuật toán 61 Dòng cực góp 2 I 2 I .II EE 2C1C ≈α== . và điện áp cực góp là: 2 R.I EUU CE 1C2C1C −== (2-4) ở đây 2C1CC RRR == . Trạng thái này đặc trưng cho chế độ cân bằng của tầng và gọi là chế độ cân bằng tĩnh. Khi có tín hiệu đưa tới một trong các đầu vào giả sử 0U 1V > , .0U 2V = Do tác dụng của tín hiệu vào, xuất hiện dòng điện vào của hai tranzito, dòng cực gốc T 1 tăng lên, dòng cực gốc T 2 giảm xuống. Khi đó I E1 và I C1 tăng lên còn I E2 và I C2 giảm. Sự thay đổi dòng điện của các tranzito xẩy ra ngược chiều nhau và với cùng một số gia vì tổng dòng điện E2E1E III =+ giữ nguyên không đổi. Điện áp trên cực góp của tranzito T 1 là 1C1C1C1C R.IEU − = giảm một lượng 1C UΔ ngược pha với điện áp vào. Điện áp 2C U tăng và tạo ra số gia điện áp 2C U Δ cùng pha với điện áp tín hiệu vào. Như vậy với cách đưa tín hiệu vào như sơ đồ đang khảo sát đầu ra của tầng lấy trên cực góp T 1 gọi là đầu ra đảo, còn đầu ra lấy trên cực góp T 2 gọi là đầu ra không đảo (thuận). Tín hiệu lấy giữa hai cực góp gọi là tín hiệu vi sai. .R.I.2U.2UUUUU CCC1C2C1C2Cra Δ≈Δ=Δ+Δ=−= Ta xác định hệ số khuếch đại điện áp của tầng vi sai. Khi hai Tranzito có tham số giống nhau thì dòng vào của tầng là: [] )1(rr.2R E rrR E I EBn n 2v1vn n V β+++ = ++ = (2-5) Hình 2-5: a) Sơ đồ tầng vi sai khi có tín hiệu vào với 0 1 > V U , .0 2 = V U b) Biểu đồ điện thế. I C2 R C2 ΔU C1 U r U C2 E C1 U C1 ΔU C2 U r R C2 R C1 I E I C1 I C2 I E1 I E2 I V ∨ R n U V U C1 U C + E C1 - ∨ + E n - a) I C1 R C1 b) - + E C2 Chương 2: Bộ khuếch đại thuật toán 62 trong đó E n là nguồn tín hiệu vào R n là điện trở nguồn r V là điện trở vào Tranzito. Dòng điện vào tạo ra số gia dòng điện ra nên VC I.I β ± = Δ ± khi đó CVCCC2,1r R IR.IUU β Δ ± = Δ ± = Δ ±=Δ± (2-6) Hệ số khuếch đại của tầng riêng rẽ: [] 1,2 1,2 . 2. (1 ). r C nnB E U R K ERr r β β Δ == +++ (2-7) Nếu n R = 0 thì [] EB C 2,1 r).1(r.2 R. K β++ β = (2-8) Hệ số khuếch đại của tầng vi sai khi R t ∞ → . [] 2. 2. . 2. (1 ). ra C VS nnB E UR K ERr r β β Δ == +++ (2-9) Nếu tính đến R t thì: Vn C VS r.2R )Rt//R.(.2 K + β = (2-10) Khi R t ∞→ , 0R n → thì: EB C V C VS r).1(r R. r R. K β++ β = β = (2-11) Trong tầng khuếch đại vi sai của các IC thuật toán, người ta thường thay R C1 , R C2 bằng Tranzito, thực hiện chức năng tải động của tầng. Sơ đồ này có hệ số khuếch đại K VS lớn hơn nhiều lần so với sơ đồ đã khảo sát có tải R C . Điều này rất quan trọng khi thiết kế bộ khuếch đại một chiều nhiều tầng. Một trong những sơ đồ như vậy vẽ trên hình 2-6. Tranzito T 5 , T 6 dùng làm tải động của tầng có tham số giống nhau, T 5 được mắc thành điôt. Cách mắc như vậy còn được gọi là sơ đồ gương dòng điện. Dòng I C của T 1 chảy qua T 5 tạo nên điện áp 5BE U xác định điện áp vào U BE6 . Vì T 5 và T 6 có tham số giống nhau nên I C6 T 5 T 6 T 2 R t R n U U t U BC I C I C2 I t I E I E1 I E2 I V + - E C 2 + E C 1 >> T 1 E n + + Hình 2-6: Sơ đồ tầng vi sai có tải động kiểu gương dòng điện Chương 2: Bộ khuếch đại thuật toán 63 giống I C1 .Tín hiệu vi sai lấy ở cực góp T 2 . Khi E n = 0 sơ đồ ở chế độ cân bằng tĩnh, dòng 2 I III E 6C2C1C === . Dòng 6C I chảy qua T 2 nên U ra = 0 vì i tải = 0. Giả thiết tín hiệu vào có cực tính như ở hình 2-6. Dưới tác dụng của E n dòng I B1 tăng, và như vậy làm giảm dòng I B2 . Sự thay đổi dòng cực gốc làm thay đổi dòng cực góp. V E 1C I. 2 I I β+= . V E 2C I. 2 I I β−= . Bởi vì dòng 1C6C II = nên V E 6C I. 2 I I β+= . Khi đó dòng tải : I tải V2C6C I 2II β = − = . Nên điện áp đầu ra trên tải: tVra R.I 2U β= . Nếu tải tín hiệu vào đổi dấu thì làm đổi chiều V I , I tải và cực tính điện áp ra. Hệ số khuếch đại điện áp của tầng. [] 2. . 2. . 2. 2. (1 ). ra nnVn B E U Rt Rt K ER rR r r β β β == = ++++ (2-12) Khi R n = 0: EB t r).1(r R. K β++ β = (2-13) Sơ đồ hình 2-6 có ưu điểm cơ bản là khả năng chịu tải cao và tải có ưu điểm nối đất và hệ số khuếch đại lớn khoảng vài trăm lần. Trở kháng vào có thể đạt hàng chục hoặc hàng trăm K Ω . Khi cần có trở kháng vào lớn hơn hàng chục ΜΩ dùng T 1 và T 2 là tranzito trường. Sơ đồ như ở hình 2-7. Nguyên lý làm việc tương tự như sơ đồ hình 2-4. 2.3. MẠCH KHUẾCH ĐẠI Do vi mạch khuếch đại thuật toán có hai cửa vào. Khi đưa tín hiệu vào cửa R C1 R C2 U r1 U V1 T 1 U r2 U r T 2 I S - E C2 + Hình 2-7: Sơ đồ tầng vi sai dùng Tranzito trường. U V2 + E C1 - << Chương 2: Bộ khuếch đại thuật toán 64 đảo ta có mạch khuếch đại đảo, nếu đưa tín hiệu vào cửa thuận ta có mạch khuếch đại thuận. 2.3.1. Mạch khuếch đại đảo Mạch khuếch đại đảo cho ở hình 2-8 có thực hiện hồi tiếp âm điện áp qua R ht . Đầu vào thuận được nối đất. Tín hiệu qua R 1 đưa tới đầu vào đảo. Nếu coi IC có trở kháng vào vô cùng lớn tức Z V → ∞ thì dòng vào IC vô cùng bé I 0 = 0, khi đó tải nút N có phương trình dòng điện. I V ≈ I ht Từ đó có: ht ra0 1 0V R UU R UU − = − (2-14) Khi K → ∞ điện áp đầu vào 0 K U U ra 0 →= vì vậy 2-14 có dạng: ht ra 1 V R U R U −= Do đó hệ số khuếch đại điện áp của mạch khuếch đại đảo K có hồi tiếp âm song song được xác định bằng phần tử thụ động trong sơ đồ: 1 ht R K R =− (2-15) Nếu chọn R ht = R 1 thì K 1−= , sơ đồ có tính chất tầng đảo lặp lại điện áp (đảo tín hiệu). Nếu R 1 = 0 thì từ phương trình htV II = ta có ht ra V R U I −= hay htVra R.IU −= tức là điện áp ra tỷ lệ với dòng điện vào. Mạch trở thành bộ biến đổi dòng thành áp. Vì U 0 = 0 nên R v = R 1 , khi ∞ →K thì R ra = 0. 2.3.2. Mạch khuếch đại thuận Mạch khuếch đại thuận có hình 2-9 gồm một mạch hồi tiếp âm điện áp đặt vào đầu đảo còn tín hiệu đặt vào cửa thuận. _ + R ht R 1 U V U ra Hình 2-9: Mạch khuếch đại thuận R 1 N I V I ht I o u V U 0 _ + R ht u ra Hình 2-8: Mạch khuếch đại đảo Chương 2: Bộ khuếch đại thuật toán 65 Vì điện áp đặt vào giữa hai cửa rất bé, xem U 0 = 0 nên quan hệ giữa U V và U ra xác định bởi: ht1 1 raV RR R .UU + = Hệ số khuếch đại điện áp của mạch khuếch đại thuận. 1 11 1 ra ht ht V URR R K UR R + == =+ (2-16) Vì ∞= V R nên 0I V = . Được dùng khi cần mạch khuếch đại có trở kháng vào lớn. Khi R ht = 0 và R 1 = ∞ ta có sơ đồ bộ lặp lại điện áp với K = 1 (hình 2-10). Điện trở vào của mạch khuếch đại thuận rất lớn, bằng điện trở vào của IC, còn điện trở ra 0R ra → . 2.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỐNG TRÔI VÀ BÙ ĐIỂM KHÔNG Khi dùng bộ khuếch đại thuật toán để khuếch đại tín hiệu một chiều có trị số nhỏ thì các sai số chủ yếu do dòng điện tĩnh, điện áp lệch không và hiện tượng trôi gây ra. Các dòng điện tĩnh I t , I đ ở đầu vào bộ khuếch đại thuật toán thực chất là các dòng cực gốc tranzito tầng vào mạch khuếch đại vi sai. Dòng tĩnh cửa thuận I t và dòng tĩnh cửa đảo gần bằng nhau. Các dòng tĩnh I t và I đ gây sụt áp trên các cửa vào. Do sự khác nhau trị số các điện trở cửa thuận T và cửa đảo Đ nên sụt áp này cũng khác nhau. Hiệu điện thế của chúng chính là điện áp lệch không. Để giữ cho điện áp lệch không nhỏ, trong mạch khuếch đại đảo, cửa thuận không đấu trực tiếp xuống đất mà đấu qua điện trở R C như trên hình 2-11. R C có trị số bằng điện trở vào cửa đảo, nghĩa là: ht1 ht1 C RR R.R R + = Lúc đó dòng tĩnh gây ra trên hai đầu vào các sụt áp là I t .R C và I đ .(R 1 //R ht ). Thường II t ≈ đ nên các sụt áp đó gần bằng nhau. Thực tế I t ≠ I đ nên dòng tĩnh I 0 = I t - I đ còn gây ra một hiệu điện áp ở đầu vào, gọi là điện áp lệch không U 0 . Khi đó điện áp ra sai số là: U ra =U V _ + U V Hình 2-10: Mạch khuếch đại lặp lại điện áp U r _ + U V Hình 2-11: Mạch khuếch đại mắc thêm điện trở R C R 1 R ht R C Chương 2: Bộ khuếch đại thuật toán 66 0 1 ht r U). R R 1(U 0 += (2-17) Để khử sai số này dùng các mạch bù điển hình ở hình 2-12. Việc bù điện áp lệch không được thực hiện theo nguyên tắc: một trong hai đầu vào của bộ khuếch đại thuật toán với một nguồn điện áp biến đổi để có một điện áp ngược với điện áp lệch không trên. Khi cần phải để trống cả hai cửa vào thì mắc mạch bù vào cửa khác có liên quan đến c ửa vào. Cần phải chọn các linh kiện mạch bù sao cho bộ khuếch đại thuật toán làm việc bình thường. Ngoài ra còn có hiện tượng trôi điện áp đầu ra do lượng trôi điện áp đầu vào ΔU 0 và lượng trôi của dòng tĩnh vào ΔI 0 . Lượng trôi điện áp đầu ra được xác định: ht0 1 ht 00r R.I) R R 1.(UU Δ−+Δ=Δ (2-18) trong đó: 0 UΔ là lượng trôi điện áp lệch không đầu vào. 0 IΔ là lượng trôi dòng lệch không đầu vào. Biến đổi (2-18) ta có: [] )R//R.(IU). R R 1.( R R U ht100 ht 1 1 ht 0r Δ−Δ+=Δ (2-19) Từ (2-19) rút ra kết luận: - Nếu nguồn tín hiệu có trở kháng lớn (R 1 // R ht lớn) thì điện áp sai số ở đầu ra chủ yếu do trôi dòng lệch không đầu vào sinh ra. Ngược lại nếu nguồn tín hiệu có trở kháng nhỏ (R 1 nhỏ) thì sai số đầu ra chủ yếu do điện áp lệch không đầu vào sinh ra. Do đó khi cần khuếch đại dòng một chiều nhỏ thì chọn R 1 // R ht nhỏ, nếu cần khuếch đại điện áp một chiều nhỏ thì chọn R 1 lớn. Hình 2-12: Mạch bù điện áp lệch không Ra _ + + _ R 1 R ht R 3 R 2 R 4 Vào Ra + _ + _ R 1 R 2 R 3 R 4 Vào R ht [...]... quan hệ hệ số khuếch đại K0 theo tần số của tín hiệu vào Do các tầng khuếch đại trong BKĐTT ghép trực tiếp nên nó có thể khuếch đại được tín hiệu một chiều BKĐTT có khả năng nén tín hiệu đồng pha - Tầng khuếch đại vi sai: cấu tạo tầng khuếch đại vi sai, xác định hệ số khuếch đại điện áp của nó Tầng khuếch đại vi sai có tải động kiểu gương dòng có hệ số khuếch đại rất lớn với tầng khuếch đại vi sai dùng... trường còn có ưu điểm trở kháng vào lớn - Mạch khuếch dại dùng BKĐTT có mạch khuếch đại thuận, khuếch đại đảo Đặc điểm chung của các mạch khuếch đại hệ số khuếch đại của mạch phụ thuộc vào trị số các linh kiện ngoài được đáu nối để có hồi tiếp âm điện áp Mạch khuếch đại đảo có hệ số khuếch đại âm, tức là tín hiệu ra ngược pha tín hiệu vào Mạch khuếch đại thuận cho tín hiệu ra cùng pha - Các phương... Cho U2 = 0 thì mạch làm việc như một bộ khuếch đại đảo Ta có: U ra = −α a U 1 vậy K 1 = −α a Khi U1 = 0 mạch trở thành mạch khuếch đại thuận có phân áp vào Khi đó: Ub = Hệ số phân áp: U2 R b R Rb + b αb U1 Ra /αa αb 1+ αb Ra Ua Ub αb U 2 Khi đó U ra = (1 + α a ) 1+ αb U2 Rb /αb _ + Ura Rb Hệ số khuếch đại 68 Hình 2-15: Mạch trừ Chương 2: Bộ khuếch đại thuật toán K 2 = (1 + α a ) αb 1+ αb nên Ura... 2: Bộ khuếch đại thuật toán a Thiết lập biểu thức tổng quát Ur theo các điện áp vào Ux, Uy, Uz và các tham số của mạch? b Xác định giá trị các điện trở R1, R2, R4 và R5 để mạch thực hiện được hàm số sau: Ur = 2,5Ux - 4,7Uy + 4,1Uz 2.27 Viết biểu thức tính hệ số khuếch đại của mạch khuếch đại đảo? a K = - R1 / Rht b K = Rht / R1 c K = - Rht / R1 2.28 Viết biểu thức tính hệ số khuếch đại của mạch khuếch. .. (2-33) Các mạch khuếch đại lôga và đối lôga đã xét ở tiết trước, còn mạch tổng nhờ vi mạch khuếch đại thuật toán thực hiện 2.10 MẠCH LỌC TÍCH CỰC Ở tần số cao thường dùng các mạch lọc thụ động RLC ở tần số thấp các mạch lọc đó có điện cảm quá lớn làm cho kết cấu nặng nề và tốn kém cũng như phẩm chất của mạch giảm Vì vậy trong phạm vi tần số ≤ 100kHz người ta hay dùng bộ lọc khuếch đại thuật toán và mạng... tử phi tuyến là điốt hay Tranzito vào nhánh vào của IC khuếch đại thuật toán Mạch nguyên lý được biểu diễn trên hình 2-22 Với mạch dùng điốt ta có: I D = I S exp Uv mU t U ra = − R.I S exp Nên Uv mU t (2-31) R ID R IC D UV U0 + _ T _ URa 71 UV U0 + (b) (a) Hình 2-22: Mạch khuyếch đại đối loga a) Mạch dùng điốt URa Chương 2: Bộ khuếch đại thuật toán Với mạch b ta dùng tranzito đấu theo kiểu điốt, lúc... Mạch tích phân là mạch mà điện áp đầu ra tỷ lệ với tích phân điện áp đầu vào t U ra = k ∫ U V dt 0 trong đó k là hệ số Mạch tích phân dùng IC khuếch đại thuật toán có mạch hình 2-19 IC IV 69V U R C _ A + Hình 2-19: Mạch tích phân UR Chương 2: Bộ khuếch đại thuật toán Tại nút A ta có IV = IC hay: − C dU ra U V = dt R t nên U ra = − 1 U V dt + U ra 0 (2-27) R.C ∫ 0 Ở đây Ura0 là điện áp trên tụ C khi... X Y UX ~ ~ k UZ UX UY Zra ZVX UY ~ ZY (a) Ura k.UX.UY (b) Mạch nhân thựcHìnhbởi mạch khuếch đại iện áp và mạchcó sơ đồ khối như hình 2-25 hiện 2-24: Mạch nhân lôga và đối lôga nhân tương đương X ln Tổng Y exp Z ln 72 Hình 2-25: Sơ đồ khối mạch nhân dùng mạch khuếch đại lôga và đối lôga Chương 2: Bộ khuếch đại thuật toán Gọi X = kX.UX Y = kY.UY và Z = kZ.UZ trong đó kX, kY, kZ lần lượt là hệ số tỷ lệ... định hệ số khuếch đại của mạch? b Xác định trở kháng vào của mạch? c Xác định điện áp ra đối với mỗi giá trị sau của điện áp vào UV = 0v, -1v, 2v, -3v 2.18 Cho mạch điện hình P2-17 với R1 = 1,2KΩ; Rht = 18KΩ, nguồn E = ±15v a Xác định hệ số khuếch đại của mạch? b Xác định trở kháng vào của mạch? c Xác định điện áp vào đỉnh Uv để mạch hoạt động tuyến tính? 81 Chương 2: Bộ khuếch đại thuật toán d Xác... Uak là điện áp đặt lên điốt Trong miền làm việc ID >> IS gần đúng có thể coi: I D = I S exp U ak mU t 70 Chương 2: Bộ khuếch đại thuật toán Từ đó U ak = m.U T ln ID IS (2-29) chính là hàm lôgarit cần tìm Để thực hiện quan hệ này, có thể sử dụng như hình 2-20 Nếu vi mạch khuếch đại thuật toán là lý tưởng ta có thể tính như sau: ID = UV , R U ra = −m.U T ln( rút ra: ID R U ra = − U ak UV ) I S R D R . Chương 2: Bộ khuếch đại thuật toán 57 CHƯƠNG 2: BỘ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN GIỚI THIỆU CHUNG Chương này nêu các tính chất của bộ khuếch đại thuật toán (BKĐTT),. Đ Hình 2-1: Bộ khuếch đại thuật toán U t + - Chương 2: Bộ khuếch đại thuật toán 59 Gọi CM K là hệ số khuếch đại tín hiệu đồng