Đang tải... (xem toàn văn)
kỹ thuật mạch điện tử Bộ khuếch đại thuật toán cũng giống như các bộ khuếch đại thông thường khác ở chỗ nó cũng thực hiện khuếch đại tín hiệu ( khuếch đại điện áp, khuếch đại dòng điện). Tuy nhiên nếu như tính chất của các bộ khuếch đại thông thường phụ thuộc vào cấu trúc bên trong của bộ khuếch đại thì đối với các mạch sử dụng khuếch đại thuật toán, tính chất của chúng không phụ thuộc vào cấu trúc bên trong của bộ khuếch đại thuật toán mà chỉ phụ thuộc vào các linh kiện mắc ở mạch hồi tiếp bên ngoài của bộ khuếch đại thuật toán.
Thiết kế mạch điện tử thực phép toán Ura= Trên sở khuếch đại thuật toán I) Bộ khuếch đại thuật toán Khái niệm chung khuếch đại thuật toán: - Bộ khuếch đại thuật toán giống khuếch đại thông thường khác chỗ thực khuếch đại tín hiệu ( khuếch đại điện áp, khuếch đại dòng điện) Tuy nhiên tính chất khuếch đại thông thường phụ thuộc vào cấu trúc bên khuếch đại mạch sử dụng khuếch đại thuật tốn, tính chất chúng khơng phụ thuộc vào cấu trúc bên khuếch đại thuật toán mà phụ thuộc vào linh kiện mắc mạch hồi tiếp bên khuếch đại thuật toán - Ký hiệu khuếch đại thuật tốn: + Bộ khuếch đại thuật tốn có đầu vào P N với đầu ra, chân cấp nguồn ( +Ucc, -Ucc nối đất) ngồi có chân để mắc mạch bù tần số mạch chỉnh lệch không + Ta gọi điện áp hiệu đầu vào P N Ud , đó: Ud = UP – UN Với Up điện áp đầu vào P đất UN điện áp đầu vào N đất + Điện áp tính: Ura = Ko.Ud =Ko(UP – UN) Với Ko hệ só khuếch đại khuếch đại thuật tốn (Ko > 0) + Nếu UP = Ura = -Ko.UN Tín hiệu ngược pha với tín hiệu vào UN ta gọi cửa vào N cửa vào đảo kí hiệu dấu (-) + Nếu UN = Ura = Ko.UP Tín hiệu pha với tín hiệu vào UP gọi cửa vào P cửa vào không đảo cửa vào thuận) kí hiệu dấu (+) - Bộ khuếch đại thuật tốn lý tưởng có tính chất: Hệ số khuếch đại lớn : Ko = Trở kháng vào lớn: Zv = Trở kháng nhỏ : Zra = ( Tuy nhiên thực tế có khuếch đại thuật tốn lý tưởng mà có khuếch đại thuật tốn dần lý tưởng với Ko , Zv hữu hạn Zv để đánh giá khuếch đại thuật tốn phải sử dụng hệ thống tham số - Các tham số bản: + Hệ số khuếch đại hiệu Ko + Đặc tuyến biện độ tần số + Hệ số khuếch đại đồng pha + Hệ số nén tín hiệu đồng pha + Điện trở vào tín hiệu, điện trở vào đồng pha điện trở + Dòng vào tĩnh, dòng vào lệch khơng, điện áp vào lệch khơng Bộ khuếch đại thuật tốn - Tác dụng chân IC: Chỉnh không Chân vào đảo Chân vào không đảo Chân điện nguồn âm Không dùng Chân đầu Chân nguồn dương Không dùng - Tầng vào khuếch đại vi sai gồm T1,T2,R1,R2 có emitơ nối với nguồn dòng T10, T11, R11 có chức tạo đầu vào đối xứng có dòng tĩnh nhỏ, trở kháng vào lớn cho phép mắc thêm mạch bù trơi ngồi - Dòng điện collectơ T1: IcT1 40 nhỏ nhằm tăng trở kháng vào giảm dòng tĩnh đầu vào - Khuếch đại vi sai thứ mắc theo kiểu Darlington gồm T3, T4, T5, T6, T9, R7 tạo thành mạch định mức mắc theo kiểu Bazơ chung có chức chuyển từ đầu vào đối xứng sang đầu không đối xứng T15 bù nhiệt cho mạch thiên áp tầng - Mạch lặp emitơ T8 để phối hợp trở kháng - T9 T12 mắc theo kiểu emitơ chung cho hệ số khuếch đại lớn khoảng 400 lần, T7 làm mạch lọc nguồn - Tầng gồm T13 T14 mắc theo kiểu bù làm việc chế độ B Để giảm méo dùng hồi tiếp âm qua điện trở R15 mắc đầu khuếch đại emitơ T9 - Hàm truyền đạt có điểm cực ứng với tần số fα1 0,2 MHz, fα2 1MHz fα3 MHz Để đảm bảo ổn định, mắc mạch bù tần số cho cực điểm hàm truyền đạt có bù fα1 10KHz fα3 = 1,5 MHz II) Thiết kế mạch điện tử thực phép toán Ura=trên sở khuếch đại thuật toán Xây dựng sơ đồ mạch điện: Tính tốn giá trị linh kiện: Giả sử KĐTT lý tưởng: Ko = , rd = Ta có: Ud = UP - UN = => UP = UN +Phương trình dòng điện nút N1: I3 + IN = IN1 = = = UZ – UN1 UN1 = +Phương trình dòng điện nút P1: + + =0 += + (+ + )=0 = ( + )( + + ) = () = Mà UN1 = UP1 = = (1) Ta có : UN2 = K Mà = = suy = K Do dó: Ura = UX = (2) Thay (1) vào (2) ta có: Ura= Theo đề : Ura = chọn K=1, R2 = 2k, R1 = R3 = RP = 1k, RN = Xét điều kiện làm việc mạch: Điều kiện để mạch làm việc UZ (vì K = > 0) 2U1 + U2 Mạch điện chi tiết: III) Kết luận: Ưu , nhược điểm khuếch đại thuật tốn: - Tính chất mạch khuếch đại thuật tốn hồn tồn thay đổi phụ thuộc vào linh kiện mắc ngồi - Được chế tạo hàng loạt, có tính cơng nghiệp - Có đầu vào đảo khơng đảo cho phép khuếch đại nguồn tín hiệu có tính đối xứng - Có khả khuếch đại tín hiệu có tần số thấp cơng suất bé - Độ ổn định nhiệt cao, hệ số khuếch đại lớn - Băng thông rộng, cho phép làm việc tốt với nhiều dạng nguồn tín hiệu khác - Khơng thể làm việc ổn định làm việc với tần số công suất cao Khả ứng dụng phương pháp xây dựng mạch điện ứng dụng khuếch đại thuật toán: - Mạch cộng : Được sử dụng để cộng số tín hiệu điện áp - Mạch trừ : Được sử dụng để trừ số tín hiệu điện áp - Mạch khuếch đại đảo: Dùng để đổi dấu khuếch đại điện áp - Mạch khuếch đại không đảo: Dùng để khuếch đại điện áp - Mạch tích phân: Dùng để tích phân ( có đảo dấu) tín hiệu theo thời gian - Mạch vi phân: dùng để lấy vi phân ( có đảo dấu) tín hiệu theo thời gian - Mạch so sánh: Dùng để so sánh tín hiệu điện áp, chuyển mạch đầu để hiển thị mạch có tín hiệu lớn - Mạch biến đổi trở kháng: Biến đổi điện trở thành điện trở thành điện trở trái dấu với - Mạch khuếch đại loga / đối loga + Dùng điot + Dùng tranzitor - Mạch nhân tương tự + Phân chia thời gian: tốc độ chậm + Dùng mạch khuếch đại loga đối loga + Thay đổi hỗ dẫn tranzitor - Mạch luỹ thừa bậc hai : chập đầu vào mạch nhân - Mạch chia: + Theo nguyên tắc nhân đảo + Theo nguyên tắc tắc có hỗ dẫn biến đổi + Dùng mạch loga đối loga - Mạch khai căn: mắc mạch luỹ thừa vào mạch hồi tiếp khuếch đại thuật toán - Tạo mạch lọc: tần số cao sử dụng mạch lọc R,L,C ; tần số thấp thường sử dụng mạch lọc tích cực gồm khuếch đại thuật tốn khâu lọc RC