Chương 5: KHUẾCH ĐẠI VI SAI, KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN
5.2. Khuếch đại thuật toán (OPAM)
5.2.9. Các mạch biến đổi hàm số cơ bản
Nhờ việc mắc một Diode (hoặc Transistor) vào mạch phản hồi của bộ khuếch đại thuật toán như hình 5.21, 5.22 cho điện áp ra tỷ lệ logarit với điện áp vào.
Dòng qua Diode và điện áp trên Diode có biểu thức sau:
( mUUDT 1)
D S
I I e (5.59a)
Trong đó:
ID là dòng qua diode
Hình 5.21. Mạch tạo hàm logarit dùng OPAM
UD là điện áp trên diode
IS là dòng bão hòa ngược qua diode
UT là điện thế nhiệt, UT KT
e , ở nhiệt độ bình thường T=3000K thì UT=26mV K là hằng số Bolzmal, K 1,38.1023J K/
E là điện tích của điện tử, e1,6.1019C
T là nhiệt độ môi trường tính theo độ K, m: hệ số giữa lý thuyết và thực tế (m=1) Với ID IS nên có:
D T
mUU
D S
I I e (5.59a)
Xét dòng tại nút N có: IR I ID 0 (I0 0, V VN P 0) (5.60)
( N r)
T
V UmU
v N
U V I eS
R
r T
UU
v S
U I e R
(5.61)
ln( V )
r T
S
U U R IU
(5.62)
Biểu thức (5.63) cho thấy Ur là hàm logarit của UV.
Có thể thay diode bằng transistor như hình 5.22.
Hình 5.22 Mạch tạo hàm logarit dùng Transistor ở mạch phản hồi 2. Mạch tạo hàm đối logarit
Mạch đối logarit có dạng như hình vẽ 5.23
Xét dòng tại nút N có: ID I IR 0 (I0 0, V VN P 0), tương tự như mạch tạo hàm logarit có
( V N)
T
U V
mU N r
S V U
I e R
V T
U
r S U
U RI e (5.63)
Hình 5.23. Mạch tạo hàm đối logarit dùng OPAM
R1 R2
+Vcc
-Vcc Ur
VR
Uv
BÀI TẬP CHƯƠNG 5
Câu 1. Vẽ sơ đồ, phân tích nguyên lý của mạch khuếch đại vi sai?
Câu 2. Vẽ sơ đồ, phân tích nguyên lý của mạch khuếch đại so sánh dùng OPAM?
Câu 3. Vẽ sơ đồ, xây dựng biểu thức tính Ur theo các Uv và tham số của mạch cộng dùng OPAM?
Câu 4. Vẽ sơ đồ, xây dựng biểu thức tính Ur theo Uv và tham số của mạch trừ dùng OPAM?
Câu 5. Vẽ sơ đồ, xây dựng biểu thức tính Ur của mạch tích phân dùng OPAM?
Câu 6. Vẽ sơ đồ, xây dựng biểu thức tính Ur của mạch vi phân dùng OPAM?
Câu 7. Vẽ sơ đồ, xây dựng biểu thức tính Ur của mạch tạo hàm logarit dùng OPAM?
Câu 8. Vẽ sơ đồ, xây dựng biểu thức tính Ur của mạch tạo hàm đối logarit dùng OPAM?
Câu 9. Vẽ sơ đồ, xây dựng biểu thức tính Ku của mạch khuếch đại đảo dùng OPAM?
Câu 10. Vẽ sơ đồ, xây dựng biểu thức tính Ku của mạch khuếch đại không đảo dùng OPAM?
Câu 11. Khảo sát sơ đồ chân của một sô IC khuếch đại thuật toán?
Câu 12. Cho mạch điện như hình 5.24, IC OPAM làm việc ở điều kiện lý tưởng.
BiÕt: Vcc = 12V, Uv = 0,5VPP, R1 = 1 K, R2
= 3,9 K, VR =10 K. Hãy:
a/ Nêu tác dụng linh kiện cho mạch
b/ Xây dựng biểu thức tính hệ số khuếch đại (KU) theo các tham số của mạch điện.
c/ Tính điện áp ra lớn nhất (Urmax) và nhỏ nhất (Urmin) của mạch điện khi điều chỉnh VR.
d/ Tính giá trị của VR để Ur = 5VPP.
H×nh 5.24
Câu 13. Cho mạch điện như hình 5.25, IC OPAM làm việc ở điều kiện lý tưởng.
BiÕt: Vcc = 12V, R1 = 5K, R2 = 2 K, U1 = 0,5V, U2 =0,4V. Hãy:
a/ Nêu tác dụng linh kiện cho mạch.
b/ Xây dựng biểu thức tính Ur theo U1, U2 và các tham số của mạch.
c/ TÝnh Ur biÕt: R4 =15R3, R3 = 1K.
d/ Nêu nhận xét về mạch điện? Hình 5.25
R3
R4
R1
R2
U2
U1
-Vcc Ur
+ +Vcc
Câu 14. Cho mạch điện như hình 5.26, IC OPAM làm việc ở điều kiện lý tưởng.
BiÕt: Vcc = 12V, R1 = 1 K, R2 = 10 K, R3 = 5 K, R4 = 2 K, R5 = 22 K, Uv =200 mV. Hãy:
a/ Nêu tác dụng linh kiện cho mạch.
b/ Xây dựng biểu thức tính Ur1 theo Uv và các tham số của mạch.
c/ Xây dựng biểu thức tính Ku = Ur/Uv của toàn mạch d/ Tính trị số Ur
H×nh 5.26
Câu 15. Cho mạch điện như hình 5.27, IC OPAM làm việc ở điều kiện lý tưởng BiÕt: Vcc = 12V, R1 = 1 K, R2 = 2 K, R3 = 1K, R4 = 39 K,
R5 = 2 K, Uv = 0,5 V. Hãy:
a/ Nêu tác dụng linh kiện cho mạch.
b/ Xây dựng biểu thức tính Ur1 theo Uv và các tham số của mạch.
c/ Xây dựng biểu thức tính Ku = Ur/Uv của toàn mạch.
d/ Tính trị số Ur.
H×nh 5.27
Câu 16. Cho mạch điện như hình 5.28, IC OPAM làm việc ở điều kiện lý tưởng BiÕt: Vcc = 12v, R1 = 1 K, R2 = 10 K, R3 = 5 K, R4 = 1 K,
R5 = 2 K, R6 = 10 K, U1 = 0,2 V, U2= 0,3 V. Hãy:
-Vcc
Uv Ur
R5
R4 +
R3
R2
R1 ++Vcc +Vcc
-Vcc
Ur1
Ur
Uv
+Vcc +
R1
R2
R4
R5
+ R3
-Vcc
+Vcc
-Vcc
Ur1
a/ Nêu tác dụng linh kiện cho mạch.
b/ Xây dựng biểu thức tính Ur1 theo U1 và các tham số của mạch.
c/ Xây dựng biểu thức tính Ur theo U1, U2 và các tham số của mạch.
d/ Tính trị số Ur.
H×nh 5.28
Câu 17. Cho mạch điện như hình 5.29, IC OPAM làm việc ở điều kiện lý tưởng BiÕt: Vcc= 12V, Uv = 0,5VPP, R1 = 1 K,
R2 = 4,7 K, VR =10 K
a/ Nêu tác dụng linh kiện cho mạch
b/ Xây dựng biểu thức tính hệ số khuếch đại (KU) theo các tham số của mạch điện.
c/ Tính điện áp ra lớn nhất (Urmax) và nhỏ nhất (Urmin) của mạch điện khi điều chỉnh VR.
d/ Tính giá trị của VR để Ur = -5VPP.
H×nh 5.29
Câu 18. Cho mạch điện như hình 5.30, IC OPAM làm việc ở điều kiện lý tưởng BiÕt: Ecc = 12 V, R1 = 1K, R2 = 2 K, U1 = 1V,
U2 = 2V.
a/ Nêu tác dụng linh kiện cho mạch.
b/ Xây dựng biểu thức tính Ur theo U1, U2 và các tham số của mạch.
c/ Tính trị số Ur, biết R3 = 3 K
d/ Tính R3 để Ur = -4V. Hình 5.30
Câu 19. Cho mạch điện như hình 5.31, IC OPAM làm việc ở điều kiện lý tưởng BiÕt: R2>>R3, Vcc = 12V, VR =10 K, R1 = 1 K, R2 = 22 K, R3 = 1 K,
Ur
-Vcc
U1
U2
Ur1
+
R3
R5
R6
R2
R4
R1
-Vcc
+Vcc ++Vcc
Uv
R2 VR
R1
Ur
+Vcc
-Vcc +
U1
R2
R1
Ur
+Vcc
-Vcc
+
U2
R3
R4 =1 K, R6 = 2 K, R5 = 2,2 K, R7 = 10 K, Uv = 20mV. Hãy:
a/ Nêu tác dụng linh kiện cho mạch.
b/ Xây dựng biểu thức tính Ku = Ur/Uv của toàn mạch.
c/ Tính điện áp ra nhỏ nhất (Urmin) và lớn nhất (Urmax) của mạch điện khi điều chỉnh VR từ 2 K đến 10 K.
d/ Tính giá trị VR để Ur = -5V.
H×nh 5.31
Câu 20. Cho mạch điện như hình 5.32, IC OPAM làm việc ở điều kiện lý tưởng Biết Vcc = 12V, u Uv vmsint. Hãy:
a/ Nêu tác dụng linh kiện cho mạch.
b/ Xây dựng biểu thức tính Ur theo Uv và các tham số của mạch điện.
c/ Tính Ur theo các theo biến đầu vào.
d/ Nêu đặc điểm, ứng dụng của mạch.
H×nh 5.32
Câu 21. Cho mạch điện như hình 5.33, IC OPAM làm việc ở điều kiện lý tưởng Biết: Vcc = 12V, u Uv vmsint. Hãy:
a/ Nêu tác dụng linh kiện cho mạch.
b/ Xây dựng biểu thức tính Ur theo Uv và các tham số của mạch điện.
c/ Tính Ur theo các theo biến đầu vào.
d/ Nêu đặc điểm, ứng dụng của mạch.
H×nh 5.33
Câu 22. Cho mạch điện như hình 5.34, IC OPAM làm việc ở điều kiện lý tưởng
Uv
R2 VR
R1
Ur
+Vcc
-Vcc
+ +Vcc
-Vcc
+ R3
R4
R5
R7
R6
Uv
R
Ur
+Vcc
-Vcc
+ C
Uv
R
Ur
+Vcc
-Vcc
C +
BiÕt: Vcc = 12V, R1=1 K, R2 = 10K, R3 = 2,2 K, R4 = 22 K, U1 = 1Vpp, U2 = 0,5Vpp. Hãy:
a/ Nêu tác dụng linh kiện cho mạch.
b/ Xây dựng biểu thức tính Ur theo U1, U2 và các tham số của mạch.
c/ Tính trị số Ur.
d/ Viết biểu thức tính Ur với R2 = R1, R4 = R3 ( > 0).
H×nh 5.34
Câu 23. Cho mạch điện như hình 5.35, IC OPAM làm việc ở điều kiện lý tưởng.
BiÕt: Ec = 12v, U1 = 1V, U2 = 2v, U3= 6v R1 = R2 = 3K. Hãy:
a/ Tính Ur theo các tham số của mạch điện b/ Tính R3 để Ur = 9v
c/ TÝnh Ur khi R3 = 1,2K H×nh 5.35
+Vcc
-Vcc
U1 R1 + U2
R2
R3
R4