Mạch so sánh sử dụng Op-amp
MỤC LỤC
Mạch so sánh
Khi Ed vượt quá một trị số nào đó thì v0 đạt đến trị số bảo hòa và được gọi là VSat. Trị số của Ed tùy thuộc vào mỗi op-amp và có trị số vào khoảng vài chục μV. Tùy theo mức tín hiệu vào mà v0 giao hoán ở một trong hai trạng thái +VSat và -VSat.
Trị số của Ei=Vref =β.(+VSat) làm cho mạch bắt đầu đổi trạng thái được gọi là điểm nảy trên (upper trigger point) hay điểm thềm trên (upper threshold point). Trị số của Ei lúc này: Ei= Vref = β(-VSat) được gọi là điểm nảy dưới hay điểm thềm dưới (lower trigger point-lower threshold point- VLTP). Khi VA=Vref thì mạch đổi trạng thái (v0 đổi thành +VSat), trị số của Ei lúc này gọi là điểm nảy trên VUTP.
Mạch lọc tích cực: (Active filter) Có 4 loại mạch chính
Trong nhiều ứng dụng, ta cần phải giảm nhanh độ lợi của mạch khi tần số vượt quá tần số cắt, có nghĩa là độ dốc của băng tần phải lớn hơn nữa. Ðây là một mạch mà độ lợi của mạch rất nhỏ ở tần số thấp cho đến một tần số nào đó (gọi là tần số cắt) thì tín hiệu mới qua được hết. Như vậy tác dụng của mạch lọc thượng thông ngược với mạch lọc hạ thông.
Với mạch này điện thế ngừ ra v0max đạt đến trị số tối đa ở một tần số nào đú gọi là tần số cộng hưởng ωr. Khi B<0.1ωr mạch được gọi là lọc dải thông băng tần hẹp hay mạch lọc cộng hưởng. Thông thường để được một mạch dải thông băng tần rộng, người ta dùng hai mạch lọc hạ thông và thượng thông mắc nối tiếp nhau nhưng phải thỏa mãn điều kiện tần số cắt ω2 của mạch lọc hạ thông phải lớn hơn tần số cắt ω1 của mạch lọc thượng thông.
Ðây là mạch dùng để lọc bỏ một dải tần số nào đó trong toàn bộ dải tần. Mạch thường được dùng để lọc bỏ các nhiễu do một bộ phận nào đó trong mạch tạo ra thí dụ như tần số 50Hz, 60Hz hay 400Hz của môtơ. Có rất nhiều dạng mạch lọc dải triệt, thông dụng nhất là mắc 2 mạch hạ thông và thượng thông song song với nhau hoặc có thể dùng mạch như hình 7.58.
TRẠNG THÁI THỰC TẾ CỦA OP-AMP
Từ các lý luận trên ta có thể thấy nguyên tắc chung để giảm thiểu ảnh hưởng của Ios là mạch phải được thiết kế sao cho: Điện trở nhỡn từ ngừ vào (+) xuống mass bằng điện trở nhỡn từ ngừ vào (-) xuống mass. Để tiện trong phân giải, người ta có thể coi như cú một nguồn điện thế vio mắc nối tiếp ở ngừ vào (+) của một op-amp lý tưởng (hỡnh 7.65b) và vio này được gọi là điện thế offset ngừ vào. Ở phần trước ta đó thấy, sai số ngừ ra vo do hai nguyờn nhõn chớnh là dũng điện phõn cực ngừ vào và điện thế offset ngừ vào.
Nhà sản xuất thường cho biết độ thay đổi của dòng điện phân cực dưới dạng nA/oC và độ thay đổi của điện thế offset dưới dạng μv/oC. Như vậy để giảm thiểu sai số vo và độ trôi, ngoài việc bổ chính dòng điện phân cực và hiệu chỉnh điện thế offset (theo chỉ dẫn của nhà sản xuất) ta nên dùng mạch ổn áp để phân cực cho op-amp và nên lựa chọn các op-amp có độ trôi nhỏ và đặt ở môi trường có nhiệt độ ít thay đổi. Đây là chủ đích của nhà chế tạo với 2 lý do: một là op-amp ít khi sử dụng dạng vòng hở mà thường có hồi tiếp, như vậy độ lợi thực tế Av thường nhỏ hơn A, hai là để tránh hiện tượng dễ dao động ở tần số cao.
Đối với những op-amp có băng tần tự nhiên rộng hơn và độ giảm nhỏ hay lớn hơn -20dB/decade thường làm cho op-amp dễ bị dao động khi dùng mạch hồi tiếp (theo định luật Nyquist). Trong trường hợp đó nhà chế tạo sẽ chỉ dẫn phương pháp sửa chữa đáp ứng bằng các mạch hồi tiếp bên ngoài (thường là tụ điện, tụ điện-điện trở…). Ở mạch có độ lợi vòng hở bằng 1, nếu tín hiệu vào là một xung vuông lý tưởng (có biờn độ từ 0 → Ei) thỡ ngừ ra khụng thay đổi ngay từ 0 đến Ei khi cú xung vào mà phải mất một thời gian gọi là đáp ứng thời gian tăng quá độ (transient response rise time).
Đôi khi nhà sản xuất không cho ta biết đáp ứng tần số tự nhiên (tức không biết băng tần độ lợi đơn vị B) mà lại cho biết thời gian quá độ này (rise time). Độ lợi thực tế Av của mạch khuếch đại có hồi tiếp không những tùy thuộc các điện trở bên ngoài mà còn tùy thuộc vào độ lợi vòng hở A. Từ công thức thực tế này ta thấy: Nếu vi là tín hiệu điện thế một chiều (tần số f=0) hoặc vi là tín hiệu xoay chiều tần số rất thấp thì A khá lớn nên.
Băng tần cũng được định nghĩa là giới hạn của hai tần số fL và fH mà tại đó độ lợi của mạch giảm 2lần so với độ lợi cực đại. Điện thế của op-ampkhông thể tăng đột ngột lên trị số cao mà phải mất một thời gian đủ để nạp điện vào các tụ bổ chính tần số bên trong của op-amp. Vận tốc tăng thế tựy thuộc vào độ lợi điện thế, tụ bổ chớnh tần số và điện thế ngừ ra dương hay âm, thường được nhà sản xuất cho biết.
Nếu ta bỏ qua các nhiễu do mạch ngoài tạo ra thỡ bờn trong của op-amp cũng tạo ra nhiễu và làm ảnh hưởng đến điện thế ngừ ra. - Khụng bao giờ mắc thờm tụ song song với Ri hoặc từ ngừ vào (-) xuống mass vỡ như thế sẽ làm giảm tổng trở vào và tăng độ lợi điện thế gây nhiễu nhiều ở tần số cao.
