CHƢƠNG 2 GHÉP NỐI CẢM BIẾN VÀO HỆ ĐO
2.3 Khuếch đại tín hiệu đo
2.3.3 Khuếch đại thuật toán (KĐTT)
Mạch KĐTT là vi mạch tổ hợp, được dùng phổ biến trong các chức năng khuếch đại, tạo sóng, xử lý, điều khiển v.v...Hình 2.13 mơ tả một sơ đồ khuếch đại của KĐTT thông dụng.
k=1+R2/R1
Hình 2.13. Mạch cơ sở KĐTT
Mạch khuếch đại lặp lại là mạch hay được dùng để phối hợp trở kháng và tăng cơng suất tín hiệu từ cảm biến. Mạch không khuếch đại thế nhưng trở kháng lối vào lớn, trở kháng lối ra nhỏ, tạp âm nhỏ (hình 2.14).
Hình 2.14. Khuếch đại lặp lại
Khuếch đại chuyển đổi dòng-thế, thế-dịng dùng một KĐTT có dạng như chỉ ra trên hình 2.15 [3].
Trên hình a, có quan hệ:
1
EOUT R IIN
Trên hình b, nếu R1=R4, người ta tính được:
2 1 3 Iout R Ein R R R1(R3+R5) = R2R4 R5 = R2-R3
Hình 2.15. Khuếch đại Dịng-Thế (a) và Thế- Dịng (b)
Mạch kết nối vi sai với ba KĐTT cũng thường được sử dụng trong thực tế. Mạch được chỉ ra trên hình 2.16. Tín hiệu lối ra có quan hệ như sau:
Vout = k(V+ −V−) = k V k = (1+2R/Ra) (R3/R2).
38
Hình 2.16. Mạch vi sai dùng ba KĐTT
Mạch KĐTT cho các cảm biến xuất điện tích như cảm biến điện dung, cảm biến hỏa điện hay đầu dị quang có dạng như trên hình 2.17
Vout = - Q/C
a) b)
Hình 2.17. Khuếch đại tín hiệu điện tich (a) và khuếch đại dịng (b)
Trên hình 2.18 là mạch khuếch đại dịng dùng hai KĐTT (a) và Khuếch đại vi sai dùng một KĐTT (b)
Hình 2.18. Khuếch đại dịng (a) và Khuếch đại vi sai dùng một KĐTT (b)
Trường hợp quan hệ giữa tín hiệu ra của cảm biến với tác nhân có dạng hàm loga, ta có thể dùng các mạch KĐTT như chỉ ra trên hình 2.29.
Khuếch đại loga có mạch như hình 2.19a. Tín hiệu lối ra VOUT có dạng như sau: VOUT= nLog(UIN/IsR)
Trong đó: n là hằng số, IS là dịng bão hịa qua điơt Khuếch đại đối loga có mạch như hình 2.19b. Tín hiệu lối ra VOUT có dạng như sau:
VOUT= -RIS exp(UIN/m)
Trong đó: m là hằng số, IS là dịng bão hịa qua điơt
Hình 2.19. Khuếch đại loga (a) và đối loga (b)
Trên hình 2.20 là mạch sử dụng KĐTT làm nguồn dịng để ni cảm biến và hình 2.21 là nguyên lý tạo nguồn thế ổn định dùng điôt Ziner
40