19-Feb-11 Chương CÁC MẠCH ỨNG DỤNG KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN (OPERATIONAL AMPLIFIER – OP AMP) I ĐỊNH NGHĨA VÀ KÝ HIỆU - Khuếch đại trình biến đổi đại lượng (dòng điện điện áp) từ biên độ nhỏ thành biên độ lớn mà không làm thay đổi dạng - Khuếch đại thuật toán (OP-AMP) có tính chất mạch khuếch đại OP-AMP có ngõ vào – đảo không đảo – ngõ ra, OP-AMP lý tưởng có tính chất sau: + Hệ số khuếch đại (vòng hở) vô + Trở kháng ngõ vào vô + Trở kháng ngõ Ký hiệu v i− v i+ v i− v i+ vo - vo + : Ngõ vào đảo : Ngõ vào không đảo : Ngõ 19-Feb-11 II MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐẢO (NGƯỢC PHA) Xét mạch OPAMP lý tưởng: Ri = ∞, Ii = nên: R1 v i− = v i+ ≈ Dòng qua R1: v v I= i = − o R1 Rf Hệ số khuếch đại vòng kín: v R Av = o = − f vi R1 ⇒ vo = − Tổng trở vào: R R f Rf I v i− vi vi+ = vo vi Zi = vi = R1 ii III MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÔNG ĐẢO (ĐỒNG PHA) Xét mạch OPAMP lý tưởng: Ri = ∞, Ii = nên: Dòng qua R1: v i− vo I= = R1 R1 + R f Mặt khác, coi : + i Ta có hệ số khuếch đại vòng kín: Av = vo R + Rf R = = 1+ f vi R1 R1 Rf v i− R1 v = v ≈ vi − i I v i− = v i+ ≈ vo v i+ vi  Rf   v i ⇒ v o =  + R   19-Feb-11 * MẠCH ĐỆM (MẠCH THEO ĐIỆN ÁP) Đây trường hợp đặc biệt mạch khuếch đại không đảo, với: Rf = R1 = ∞ Áp dụng công thức: Av = vo R1 + Rf R = 1+ f = vi R1 R1 ⇒ Av = vo vi IV MẠCH CỘNG * Mạch cộng đảo dấu vi1 vi2 vi3 R1 i1 R2 i2 R3 i3 i Rf vo Dùng phương pháp xếp chồng: Rf v i1 R1 R vo2 = − f vi R2 R v o3 = − f v i R3 v o1 = − 19-Feb-11 Điện áp ngõ ra: v o = v o1 + v o + v o3 R  R R ⇒ v o = − f v i1 + f v i + f v i  R2 R3  R1  Nếu chọn R1 = R2 = R3 = R, ta có: vo = − Rf (vi1 + vi + vi3 ) R Và Rf = R, ta có: v o = −(v i1 + v i + v i ) * Mạch cộng không đảo dấu Rg vi1 vi2 Rf R1 R2 v i+ vo 19-Feb-11 Dùng phương pháp xếp chồng Rg Khi vi2 = 0, mạch trở thành:  R2   v i1 v i+ =  R + R   v R1 i1 Áp dụng công thức mạch khuếch đại không đảo: : v i+ vo R2  R  v o =  + f  v i+  R g    R   R2 v o =  + f    R g   R + R    v i1   R  R1 v o =  + f    R g   R + R    v i  Tương tự: Rf Điện áp ngõ ra: vo = vo1 + vo2  Rf   R  R1   ⇒ v o = 1 + v + v  R   R + R i1 R + R i  g  2   Nếu chọn R1 = R2 = R, ta có:  R v o = 1 + f R    v i1 + v i      Và Rf = R, ta có: v o = (v i1 + v i ) 10 19-Feb-11 V MẠCH TRỪ (MẠCH KHUẾCH ĐẠI VI SAI) vi2 R3 * Khi vi2 = v i+ = R2 v i1 R1 + R v i− R4 v i+ vi1 R1  R   R2   vi1 ⇒ vo1 = 1+   R R R +  2  vo R2 * Khi vi1 = vo2 = − R4 vi2 R3 11 Điện áp ngõ ra: vo = vi1 + vi2  R   R2 ⇒ v o =  +   R   R1 + R  Vo có dạng: Hay :  R  v i1 − v i R3  Vo = a1 vi1 – a2 vi2 , với:  R  R2 a =  +   R   R1 + R    R2  a = (1 + a )   R1 + R     ; a2 = ; a2 = R4 R3 R4 R3 ⇒ Điều kiện để thực mạch này: (1 + a2)> a1 Nếu chọn R1 = R2=R3 = R4, ta có: v o = v i1 − v i 12 19-Feb-11 VI MẠCH TÍCH PHÂN Dòng qua tụ tính: dv iC = C dt i dV ⇒ i = −C o dt v ⇒ dv o = − C R i v i− v i+ idt C vo i dt C∫ V Mặt khác: i = i R ⇒ vo = − ⇒ vo = − v i dt RC∫ 13 VII MẠCH VI PHÂN i Dòng qua tụ: i = C Mặt khác: i=− ⇒C R dV i dt vi C v i+ vo Vo R dV i V =− o dt R ⇒ v o = − RC dV i dt 14 ...19-Feb-11 II MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐẢO (NGƯỢC PHA) Xét mạch OPAMP lý tưởng: Ri = ∞, Ii = nên: R1 v i− = v i+ ≈ Dòng qua R1: v v I= i = − o R1 Rf Hệ số khuếch đại... Rf I v i− vi vi+ = vo vi Zi = vi = R1 ii III MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÔNG ĐẢO (ĐỒNG PHA) Xét mạch OPAMP lý tưởng: Ri = ∞, Ii = nên: Dòng qua R1: v i− vo I= = R1 R1 + R f Mặt khác, coi : + i Ta có hệ số... − i I v i− = v i+ ≈ vo v i+ vi  Rf   v i ⇒ v o =  + R   19-Feb-11 * MẠCH ĐỆM (MẠCH THEO ĐIỆN ÁP) Đây trường hợp đặc biệt mạch khuếch đại không đảo, với: Rf = R1 = ∞ Áp dụng công thức: