Q C ECP=u
1.6 Mạch khuếch đại thuật toỏn và một số ứng dụng cơ bản
1.6.1 Cơ bản về bộ khuếch đại thuật toỏn
Viết tắt OP-amp ( operational amplifier). Khuếch đại thuật toỏn về cơ bản là mạch sử dụng cho tớnh toỏn : cộng, trừ, biến đổi cộng trừ… Ngày nay, KDTT được sử dụng như một bộ khuếch đại đa chức năng và là cỏc IC tiờu biểu trong cỏc mạch tương tự.
Bộ khuếch đại thuật toỏn giống khuếch đại 1 chiều thụng thường là cú thể khuếch đại U, P hoặc I. Tuy nhiờn, nú cú điểm khỏc khuếch đại thụng thường là cỏc bộ khuếch đại thụng thường thường cú kết cấu khỏc nhau tuỳ theo yờu cầu sử dụng, cũn KĐTT về cơ bản cú kết cấu bờn trong giống nhau được tạo nờn từ tầng khuếch đại vi sai. Việc sử dụng của nú khỏc nhau tuỳ theo cỏc phần tử mắc ở mạch ngoài.
A B X1 X2 X3 X1 C = A.B X3 A B X1 X4 C = A/ (1+A.B) X1 X 4
Để đảm bảo tớnh chất trờn bộ KĐTT cần cú những đặc điểm sau:
• Hệ số khuếch đại vi sai lớn ( Kd lớn)
• Hệ số khuếch đại đồng pha nhỏ ( KC nhỏ)
• Trở khỏng vào rất lớn
• Trở khỏng ra rất nhỏ
• Đỏp ứng tần số khụng đổi
Bộ KĐTT là vi mạch tớch hợp cú hệ số khuếch đại rất lớn. Chỳng thường cú hai đầu vào tớn hiệu, một đầu ra, hai đầu vào cấp nguồn, và cỏc chõn bự điện ỏp lệch, bự tần số … (thụng thường bộ KĐTT là IC cú 8 chõn dạng DIP). Sơ đồ mạch và hỡnh dạng thực tế của IC KĐTT 741.
Hỡnh 1.56: Cấu tạo bờn trong và hỡnh dỏng thực tế của IC 741
Như vậy, KĐTT thực chất là một mạch bao gồm một bộ khuếch đại vi sai ở tầng vào, cỏc bộ khuếch đại đệm và cuối cựng là bộ khuếch đại cụng suất. Cỏc mạch khuếch đại này cú thể là transistor lưỡng cực (BJT) hoặc transistor trường (FET), vỡ vậy cỏc thụng số của cỏc bộ KĐTT cũng khỏc nhau ớt nhiều.
Ký hiệu khuếch đại thuật toỏn (Hỡnh 1-57)
Chân 7, 4: cấp nguồn cung cấp +/-V
Chân 2: đầu vào đảo Chân 3: đầu vào không đảo Chân 1, 5: điều chỉnh lệch 0 Chân 6: đầu ra
Hỡnh 1-57: Ký hiệu khuếch đại thuật toỏn
• UP, IP : điện ỏp và dũng vào cửa thuận
• UN, IN: điện ỏp và dũng vào cửa đảo
• Ud: điện ỏp vi sai (điện ỏp sai lệch giữa 2 đầu vào thuật toỏn) Ud = UP - UN
Quan hệ giữa đầu vào và đầu ra của KĐTT
Kd>0 : Hệ số khuếch đại vi sai của KĐTT ( 105ữ 106 )
Nếu UN = 0 Ur = Kd .UP> 0 điện ỏp ra đồng pha với điện ỏp vào cửa P là cửa thuận
Nếu UP = 0 Ur = - Kd.UN< 0 điện ỏp ra ngược pha với điện ỏp vào cửa N là cửa đảo.
Ngoài ra cũng một số cực khỏc:
Cỏc cực hồi tiếp õm điện ỏp giữa cỏc tầng vi sai
Cỏc cực nguồn cung cấp giữa cỏc tầng vi sai
Cỏc cực điều chỉnh điểm khụng
1.6.2 Cỏc tham số cơ bản của bộ khuếch đại thuật toỏn
1.6.2.1 Hệ số khuếch đại hiệu ( hệ sụ khuếch đại vi sai) Kd
NP P r d r d U U U U U K − = = Kd ≥ 104 rất lớn , Urmax≈± Ec= (10 ữ 20)V Ud = Ur /Ud rất nhỏ cỡ mV. Uo = Kd. Ud = Kđ ( UP – UN)
1.6.2.2 Đặc tuyến truyền đạt điện ỏp của khuếch đại thuật toỏn
Hỡnh 1-58: Đặc tuyến truyền đạt của KĐTT
Do Kd lớn nờn phần khuếch đại cú độ dốc lớn. Hệ số khuếch đại Kd sẽ suy giảm khi lờn miền tần số cao do sự phụ thuộc cỏc tham số transistor và điện dung ký sinh trong sơ đồ.