Hình 1.9. Sơ đồ chân của IC nhân AD633JN/AN
IC AD633 là bộ nhân tương tự 4 góc phần tư hoàn chỉnh, có trở kháng vào lớn, các đầu vào vi sai X và Y và có trở kháng cộng với tín hiệu vào (Z). IC AD633 là một sản phẩm có chi phí hợp lý và dễ sử dụng.Điện áp cấp để duy trì hoạt động cho IC từ ±8𝑉đến ±18𝑉. Điện áp chia tỷ lệ bên trong được tạo ra bởi đi-ốt Zener ổn định điện áp.
Mối liên hệ đầu vào – đầu ra:
Hình 1.10. Sơ đồ mạch nhân sử dụng IC AD633JN
Giả sử nhân 2 tín hiệu đầu vào lần lượt là X và Y, tín hiệu đầu ra được ký hiệu là W. Ta có công thức liên hệ sau:
𝑊 = 𝑋1 − 𝑋2 × 𝑌1 − 𝑌2
Kết luận chƣơng 1
Để thực hiện việc “Thiết kế mạch điện tử sử dụng IC khuếch đại thuật toán” thì chương này đưa ra tổng quan về khuếch đại thuật toán và các phép toán (tích phân, vi phân, cộng, đảo, khuếch đại) được thực hiện bằng khuếch đại thuật toán.
Chương này bên cạnh việc đưa ra các cấu hình khuếch đại thuật toán thực hiện các chức năng (tích phân, vi phân, cộng, khuếch đại, đảo, nhân), thì các tính chất cũng như cách nhận dạng các phép toán từ cấu hình của khuếch đại thuật toán cũng được làm rõ.
CHƢƠNG 2. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ TƢƠNG TỰ TỪ BIỂU THỨC TOÁN
Một hệ thống/quá trình được đặc trưng bởi phương trình toán học (biểu thức toán học). Trong quá trình thiết kế điều khiển cho hệ thống có 2 hướng thiết kế: Thứ nhất là điều khiển số; thứ hai là điều khiển tương tự. Việc lựa chọn này phụ thuộc vào yêu cầu bài toán đặt ra.Chương 2 đưa ra trình tự và cách xây dựng mạch điện tử từ biểu thức toán học cho trước.Đồng thời áp dụng đối với việc thiết kế hệ thống điều khiển theo mô hình mẫu [4] (MRAS). Trong đó không chỉ bộ điều khiển được xây dựng sử dụng khuếch đại thuật toán, mà đối tượng điều khiển cũng được giả lập bằng việc sử dụng khuếch đại thuật toán để xây dựng nhằm test bộ điều khiển trước khi áp dụng vào mô hình thực.
2.1.Cơ sở lý thuyết
Ta thường được biết một hệ thống được đặc trưng bởi biểu thức toán ở 2 dạng là: hàm truyền hoặc phương trình không gian trạng thái. Nhưng về bản chất thì một hệ thống được biểu diễn bởi một hay nhiều phương trình vi phân.
𝑎0𝑦 + 𝑎1 𝑑𝑦 𝑑𝑡 + ⋯ + 𝑎𝑛 𝑑𝑛𝑦 𝑑𝑡𝑛 = 𝑏0𝑢 + 𝑏1 𝑑𝑢 𝑑𝑡 + ⋯ + 𝑏𝑚 𝑑𝑚𝑢 𝑑𝑡𝑚 (2.1) Từ phương trình vi phân cơ bản ta có thể dễ dàng biến đổi sang dạng hàm truyền hoặc dạng phương trình không gian trạng thái. Do vậy dưới đây là các bước đề xuất để thiết kế mạch điện tử từ biểu thức toán học cho trước:
Bƣớc 1: Từ phương trình vi phân vẽ sơ đồ cấu trúc.
- Cần xác định các đại lượng đầu vào, đầu ra, phản hồi … - Xác định các phép toán: cộng, trừ, nhân,…
Bƣớc 2: Xác định sơ đồ nguyên lý mạch điện tử tương đương dựa vào sơ đồ cấu trúc.
- Nhận dạng các khối tương ứng trong sơ đồ cấu trúc (các khối tích phân, vi phân, cộng, đảo … được đưa ra ở Bảng 1.1).
- Biểu diễn các khối đó bằng mạch điện tử tương tự tương ứng sử dụng khuếch đại thuật toán.
- Ghép nối các khối lại với nhau thành một mạch tổng thể. - Xét dấu, thêm phần tử đảo nếu cần thiết.
Bƣớc 4: Thiết kế mô hình thực.
Chúng ta có thể thực hiện việc thiết kế mạch PCB bằng việc sử dụng phần mềm Altium đối với các mạch phức tạp, hoặc ta có thể cắm dây trực tiếp trên bo mạch đối với các mạch đơn giản, ít phần tử.
Bƣớc 5: Kiểm tra mô hình thực với máy hiện sóng (Oscilloscope).