a: Cỏch mắc mạch b-c b: Sơ đồ tương đương mạch b-c
MẠCH KHUẾCH ĐẠI VI SA
MÃ BÀI : MĐ14 – 06
Mục tiờu:
- Hiểu được nguyờn lý hoạt động cỏc mạch vi sai - Lắp rỏp được cỏc mạch
- Tớnh tư duy khoa học, suy luận chặc chẽ. Tớnh chớnh xỏc trong cụng việc.
Nội dung chớnh:
1.Mạch khuếch đại vi sai cơ bản
Mục tiờu:
- Phõn tớch được tớn hiều vào mạch khuếch đại vi sai cơ bản.
1.1.Sơ đồ nguyờn lý
1.2.Phương phỏp đưa tớn hiệu vào
Tín hiệu đưa vào tầng khuếch đại vi sai có thể từ hai nguồn riêng biệt hoặc từ một nguồn và có thể đấu như sau:
Tín hiệu đưa vào một đầu vào Tín hiệu đưa vào hai đầu vào
2.Cỏc loại mạch vi sai
Mục tiờu:
- Trỡnh bày được cỏc mạch khuếch đại vi sai.
2.1.Khuếch đại vi sai cú tải kiểu gương dũng điện
Sơ đồ tầng vi sai cú tải động kiểu gương dũng điện
Trong tầng khuếch đại vi sai của cỏc IC thuật toỏn, người ta thường thay RC1, RC2 bằng Tranzito, thực hiện chức năng tải động của tầng. Sơ đồ này cú hệ số khuếch đại KVS lớn hơn nhiều lần so với sơ đồ đó khảo sỏt cú tải RC. Điều này rất
quan trọng khi thiết kế bộ khuếch đại một chiều nhiều tầng. Một trong những sơ đồ như vậy vẽ trờn hỡnh vẽ. Tranzito T5, T6 dựng làm tải động của tầng cú tham số giống nhau, T5 được mắc thành điụt. Cỏch mắc như vậy cũn được gọi là sơ đồ gương dũng điện. Dũng IC của T1 chảy qua T5 tạo nờn điện ỏp UBE5 xỏc
định điện ỏp vào UBE6. Vỡ T5 và T6 cú tham số giống nhau nờn IC6 giống IC1.Tớn hiệu vi sai lấy ở cực gúp T2. Khi En = 0 sơ đồ ở chế độ cõn bằng tĩnh, dũng Dũng IC6 chảy qua T2 nờn Ura= 0 vỡ itải = 0.
Giả thiết tớn hiệu vào cú cực tớnh như ở hỡnh vẽ. Dưới tỏc dụng của En dũng IB1 tăng, và như vậy làm giảm dũng IB2 Sự thay đổi dũng cực gốc làm thay đổi dũng cực gúp.
Bởi vỡ dũng IC6 = IC1 nờn
Nếu tải tớn hiệu vào đổi dấu thỡ làm đổi chiều IV , Itải và cực tớnh điện ỏp ra. Hệ số khuếch đại điện ỏp của tầng.
Khi Rn = 0:
2.2.Khuếch đại vi sai dựng tranzito trường
Khuếch đại vi sai dựng tranzito trường
Về nguyờn lý hoạt động của mạch khuếch đại vi sai khụng cú gỡ khỏc với mạch dựng tranzito lưỡng cực, chỉ cú trở khỏng vào của mạch dựng FET thỡ lớn hơn nhiều (cú thể tới hàng trăn lần cao hơn so với dựng BJT).
Người ta thường dựng tầng đơn cực để: - Dễ sử dụng.
- Dễ tạo mạch cụng suất.
Nhưng mạch đơn cực sẽ làm phỏt sinh một số vấn đề mới:
- Làm mất cõn bằng tầng vi sai, nờn hai điện trở RC của tầng vi sai đụi khi phải cú trị số khỏc nhau để bự trừ cho sự mất cõn bằng.
- Làm tăng cả AVS và AC nờn (1 cú thể thay đổi, do đú chỉ nờn dựng tầng đơn cực ở nơi đó cú thành phần chung thật nhỏ (sau hai hoặc ba tầng vi sai)
3.Vi mạch thuật toỏn
Mục tiờu:
- Phõn tớch được cỏc vi mạch thuật toỏn.
3.1.Khỏi niệm chung
Mạch khuếch đại thuật toỏn (tiếng Anh: operational amplifier), thường được gọi tắt là op-amp là một mạch khuếch đại một chiều nối tầng trực tiếp với hệ số khuếch đại rất cao, cú đầu vào vi sai, và thụng thường cú đầu ra đơn. Trong những ứng dụng thụng thường, đầu ra được điều khiển bằng một mạch hồi tiếp õm sao cho cú thể xỏc định độ lợi đầu ra, tổng trở đầu vào và tổng trở đầu ra. Cỏc mạch khuếch đại thuật toỏn cú những ứng dụng trải rộng trong rất nhiều cỏc thiết bị điện tử thời nay từ cỏc thiết bị điện tử dõn dụng, cụng nghiệp và khoa học. Cỏc mạch khuếch đại thuật toỏn thụng dụng hiện nay cú giỏ bỏn rất rẻ. Cỏc thiết kế hiện đại đó được điện tử húa chặt chẽ hơn trước đõy, và một số thiết kế cho phộp mạch điện chịu đựng được tỡnh trạng ngắn mạch đầu ra mà khụng làm hư hỏng.
3.2.Bộ khuếch đại đảo
Nhận xột:
- Khi Zf và Zi là điện trở thuần thỡ v0 và vi sẽ lệch pha 1800 (nờn được gọi là mạch khuếch đại đảo và ngừ vào ( - ) được gọi là ngừ vào đảo).
- Zf đúng vai trũ mạch hồi tiếp õm. Zf càng lớn (hồi tiếp õm càng nhỏ) độ khuếch đại của mạch càng lớn.
- Khi Zf và Zi là điện trở thuần thỡ op-amp cú tớnh khuếch đại cả điện thế một chiều.
3.3.Bộ khuếch đại khụng đảo
Suy ra:
Nhận xột:
- Zf, Zi cú thể cú bất kỳ dạng nào.
- v0 và vi cũng cú thể cú bất kỳ dạng nào.
- Khi Zf, Zi là điện trở thuần thỡ ngừ ra v0 sẽ cú cựng pha với ngừ vào vi (nờn mạch được gọi là mạch khuếch đại khụng đảo và ngừ vào ( + ) được gọi là ngừ vào khụng đảo).
- Zf cũng đúng vai trũ hồi tiếp õm. éể tăng độ khuếch đại AV, ta cú thể tăng Zf hoặc giảm Zi.
- Mạch khuếch đại cả tớn hiệu một chiều khi Zf và Zi là điện trở thuần. Mạch cũng giữ nguyờn tớnh chất khụng đảo và cú cựng cụng thức với trường hợp của tớn hiệu xoay chiều.
- Khi Zf=0, ta cú: AV=1 v0=vi hoặc Zi= ta cũng cú AV=1 và v0=vi . Lỳc này mạch được gọi là mạch “voltage follower” thường được dựng làm mạch đệm (buffer) vỡ cú tổng trở vào lớn và tổng trở ra nhỏ như mạch cực thu chung ở BJT.
3.4.Mạch cộng
Tớn hiệu ngừ ra bằng tổng cỏc tớn hiệu ngừ vào nhưng ngược pha. Ta chỳ ý là vi là một điện thế bất kỳ cú thể là một chiều hoặc xoay chiều.
3.4.2.Mạch cộng khụng đảo
Mạch cộng khụng đảo
Sơ đồ mạch điện ở hỡnh vẽ, ở đõy cỏc tớn hiệu vào đưa tới cửa thuận. Khi U0 = 0 điện ỏp ở hai đầu vào bằng nhau và bằng.
3.5 Mạch trừ
Ta cú 2 cỏch tạo mạch trừ.
* Trừ bằng phương phỏp đổi dấu:
éể trừ một số, ta cộng với số đối của số đú.
v2 đầu tiờn được làm đảo rồi cộng với v1. Do đú theo mạch ta cú:
Như vậy tớn hiệu ở ngừ ra là hiệu của 2 tớn hiệu ngừ vào nhưng đổi dấu.
* Trừ bằng mạch vi sai:
Thay trị số của vm vào biểu thức trờn ta tỡm được: