1. Các tính chất cơ bản
Giữa bộ khuếch đại thuật tốn và bộ khuếch đại thơng thường về cơ bản khơng cĩ sự khác nhau. Cả hai loại này chỉ được dùng để khuếchđại điện áp, dịng điện hoặc cơng suất. Trong khi tính chất của bộ khuếch đại thơng thường phụ thuộc vào kết cấu bên trong của mạch thì tác dụng của bộ khuếchđại thuật tốn cĩ thể thay đổi được và chỉ phụ thuộc vào các linh kiện mắc ở mạch bên ngồi. Để thực hiện được điều đĩ bộ khuếch đại thuật tốn phải cĩ hệ số khuếch đại rất lớn, trở kháng vào rất lớn và trở kháng ra rất nhỏ. Bộ khuếch đại thuật tốn được biểu diễn như hình 3.1
Trong đĩ:
VP , IP : Điện áp và dịng điện ngõ vào thuận VN , IN : Điện áp và dịng điện ngõ vào nghịch VO , IO : Điện áp và dịng điện ngõ ra
VCC: Nguồn cung cấp
Vd = VP – VN : Hiệu điện thế ngõ vào thuận và ngõ vào nghịch Bộ khuếch đại thuật tốn khuếch đại hiệu điện áp
Với hệ số khuếchđại K > 0. Do đĩ điện áp ngõ ra : */ Nếu VN = 0 thì : +VCC VP -VCC VN VO IP IN Vd P N
Hình 3.1 Ký hiệu của OP -AMP
Vd = VP – VN
VO = KO (VP – VN )
Lúc này điện áp ngõ ra VO đồng pha với điện áp ngõ vào VP , Vì vậy người ta gọi ngõ vào P là ngõ vào khơng đảo hoặc ngõ vào thuận của bộ khuếch đại thuật tốn và ký hiệu bởi dấu “ +”
*/ Nếu VP = 0 thì
Lúc này điện áp ngõ ra VO ngược pha với điện áp ngõ vào VP. Vì vậy người ta gọi ngõ vào N là ngõ vào đảo hoặc ngõ vào nghịch của bộ khuếchđại thuật tốn và ký hiệu bởi dấu “-”
Ngồi ra bộ khuếch đại thuật tốn cịn cĩ hai ngõ vào đấu với một nguồn cung cấp đối xứng VCC và các ngõ để chỉnh lệch 0 và bù tần số.
2. Các thơng số cơ bản
ZIN : Trở kháng vào ZOUT : Trở kháng ra KO : Hệ số khuếchđại
Một bộ khuếchđại thuật tốn lý tưởng cĩ những tính chất sau :
Trong thực tế khơng cĩ bộ khuếch đại lý tưởng, để đánh giá bộ khuếch đại thuật tốn thực so với bộ khuếchđại lý tưởng người ta căn cứ vào các tham số của nĩ :
Hình 3.2 là sơ đồ mạch tương đương phản ánh các thơng số cơ bản của OP– AMP chúng ta phân tích các tham số sau:
*/ Tổng trở ngõ vào
ZIN là trở kháng giữa hai ngõ vào khi một trong hai ngõ vào nối xuống Mass, ngõ cịn lại cho tín hiệu vào. Vì OP – AMP cĩ tổng trở ngõ vào lớn thì khơng gây ảnh hưởng của mạch phía trước.
VO = -- KOVN ZI N ZOUT 0 KO = Vi Hình 3.3 ZIN KO( VP – VN ) ZI N ZOUT VP VN VO
*/ Tổng trở ngõ ra ZOUT :
ZOUT là tổng trở ngõ ra, tổng trở ngõ ra vơ cùng bé
OP –AMP cĩ tổng trở ngõ vào nhỏ thì chế độ làm việc khơng bị ảnh hưởng nhiều bởi mạch phía sau.
*/ KO ( VP – VN ) : Nguồn điện áp lý tưởng KO : Là độ lợi chính bản thân OP – AMP . VP : Điện áp đặt tại đầu vào khơng đảo. VN: Điện áp đặt tại đầu vào đảo.
Như vậy OP – AMP khơng khuếch đại riêng từng điện áp đặt vào mỗi đầu vào mà chỉ khuếchđại hiệu số của hai điện áp điện áp đầu vào. Chính vì thế người ta thường nĩi OP –AMP là bộ khuếchđại tín hiệu vi sai.
Một điều cần lưu ý là OP – AMP chỉ khuếch đại điện áp vi sai ( VP – VN ) trong vùng làm việc tuyến tính của nĩ. Khi điện áp ra VO = KO ( VP – VN ) đạt đến một giới hạn nào đĩ ở chiều dương hoặc ở chiều âm thì VO = KO ( VP – VN ) khơng cịn đúng nữa. Điều này được minh họa bằng đặt tuyến vào ra của OP – AMP .
*/ Thơng sốcủa một số OP –Amp đa dụng
THƠNG SỐ LOẠI OP- AMP
709A 741A 101A
Độ lợi điện áp Trở kháng vào ZIN Trở kháng ra ZOUT
Băng thơng độ lợi đơn vị
50.000 700K 150 5MHz 200.000 6M 75 1MHz 200.000 6M 75 1MHz ZOUT 0
Hình 3.4 Đặc tuyến vào ra của OP – AMP Vùng Khuếch đại VOMax VOMin Vùng bảo hịa Vùng bảo hịa dương VP - VN VO