2.1.1. Các tính chất cơ bản
Bộ khuếch đại thuật tốn (KĐTT) là IC khuếch đại có hệ số khuếch đại rất lớn, trở kháng vào lớn, trở kháng ra nhỏ. Bộ khuếch đại thuật tốn đóng vai trị quan trọng và được dùng rộng rãi trong khuếch đại, tạo tín hiệu sin, xung, trong mạch ổn áp, bộ lọc tích cực…
Ký hiệu của bộ khuếch đại thuật tốn như hình 2-1.
UN, IN điện áp và dòng điện vào cửa đảo UP, IP điện áp và dòng điện vào cửa thuận Ur điện áp lối ra
Bộ khuếch đại thuật toán thường được cấp nguồn đối xứng E. Ud là điện áp vào hiệu: Ud = UP - UN
Khi đưa tín vào cửa thuận thì tín hiệu ra đồng pha với tín hiệu vào. Khi đưa tín hiệu vào cửa đảo thì tín hiêu ra ngược pha tín hiệu vào.
Bộ khuếch đại thuật tốn lý tưởng có các tính chất sau: Trở kháng vào Zv = .
Trở kháng ra Zr = 0. Hệ số khuếch đại K0 = .
Điện áp vào hiệu: Ud = UP - UN = 0, hay UN = UP. Dòng cửa thuận và cửa đảo: IN = IP = 0.
2.1.2. Hệ số khuếch đại hiệu
K0 là hệ số khuếch đại không tải
0 r r d P N U U K U U U (2-1) 47 +E -E Ur UP UN Ud Hình 2-1. Ký hiệu của bộ KĐTT I P IN
Thực tế ở tần số thấp K0 thường có giá trị từ 103 106. Đặc tuyến truyền đạt của bộ khuếch đại thuật tốn hình 2-2.
Từ đặc tuyến truyền đạt của bộ KĐTT thấy rằng trong miền tuyến tính khi Ud tăng thì Ur tăng và ngược lại, cịn ở hai miền bão hịa khi Ud thay đổi thì Ur ln không đổi và bằng giá trị -Urmax (gọi là điện áp bão hòa âm) hoặc +Urmax (gọi là điện áp bão hịa dương). Các giá trị này khơng phụ thuộc điện áp vào và nhỏ hơn điện áp nguồn vài V.
Thực tế thì miền tuyến tính rất hẹp, tức là Ud rất nhỏ, chỉ biến đổi trong khoảng từ âm vài mV đến dương vài mV. Trong q trình tính tốn với bộ KĐTT lý tưởng Ud coi như bằng
không.
2.1.3. Đặc tuyến biên độ tần số và đặc tuyến pha
Hình 2-3 là đặc tuyến biên độ tần số và đặc tuyến pha của bộ KĐTT. Tần số giới hạn dưới fd = 0, tức là khuếch đại cả điện áp một chiều, tần số giới hạn trên là ft là tại tần số mà hệ số khuếch đại giảm 2 lần (3dB). Tại tần số f0 hệ số khuếch đại bắt đầu giảm và xuất hiện góc lệch pha giữa Ud và Ur. Nếu tần số tiếp tục tăng thì hệ số khuếch đại càng giảm và góc lệch pha càng lớn.
2.1.4. Hệ số nén đồng pha
Nếu đặt vào cửa thuận và cửa đảo của bộ KĐTT một điện áp đồng pha tức là:
UP = UN = Uđp 0 (Uđp gọi là điện áp đồng pha), theo lý thuyết thì lúc đó Ur = 0V, nhưng thực tế thì khơng như vậy: Ur = Kđp. Uđp.
Kđp gọi là hệ số khuếch đại đồng pha. Nếu lý tưởng thì Kđp = 0. Để đánh giá bộ KĐTT
thực tế với lý tưởng người ta đưa ra hệ số nén đồng pha:
48
Hình 2-4. Mạch khuếch đại đảo Iht I1 0 dp K G K