Bài giảng Kỹ thuật điện tử ( Nguyễn Duy Nhật Viễn) - Chương 4 OPAMP và ứng dụng

Chia sẻ: Le Xuan Manh | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:16

Thêm vào BST

Báo xấu

190
lượt xem 52
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung chương 4 OPAMP và ứng dụng trình bày khái niệm về OPAMP. Ứng dụng cảu nó vào mạch khuye6e61ch đại không đảo, mạch khuyếch đại đảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật điện tử ( Nguyễn Duy Nhật Viễn) - Chương 4 OPAMP và ứng dụng

Kỹ thuật điện tử Nguyễn Duy Nhật Viễn
Chương 4 OPAMP và ứng dụng
Nội dung  Khái niệm OPAMP  Ứng dụng  Mạch khuếch đại không đảo  Mạch khuếch đại đảo  Mạch khuếch đại đệm  Mạch cộng đảo  Mạch trừ  Mạch tích phân  Mạch vi phân
Khái niệm OPAMP
OPAMP (Operational Amplifier)  Khuếch đại: Biến đổi tín hiệu ngõ vào thành tín hiệu ngõ ra cùng dạng nhưng có biên độ lớn hơn.  Khuếch đại thuật toán: bộ khuếch đại được sử dụng với mục đích thực hiện phép tính toán học.  OPAMP là một mạch tích hợp IC (Integrated Circuit) tuyến tính (cho tín hiệu tương tự).  IC tích hợp nhiều linh kiện thành một mạch thực hiện một chức năng nhất định.
OPAMP +VS i(-) _ N Inverting RO vid A Output Ri vO = Advid Noninverting i(+) P + -VS • i(+), i(-) : dòng vào OP-AMP ở ngõ vào không đảo và đảo. • vid : điện áp vào giữa hai ngõ vào không đảo và đảo của OPAMP. • +VS , -VS : nguồn DC cung cấp, thường là +15V và –15V • Ri : điện trở vào • A : độ lợi của OPAMP. Với OPAMP lý tưởng, độ lợi bằg vô cùng. • RO: điện trở ra của OPAMP, lý tưởng bằng 0.
OPAMP  Đặc trưng của OPAMP lý tưởng:  Ri =∞  Ro =0  AOL = ∞  Băng thông phẳng và rộng vô cùng.  Ổn định nhiệt.  Cân bằng lý tưởng
Ứng dụng
Mạch khuếch đại không đảo i(+) P + iO iL  Giả sử OPAMP là lý tưởng: vid + _ iF  AOL=∞. vid = vo/AOL nên vid=0 + + vO vin i(-)N vF RF -  Rin= ∞. i(+) = i(-) = vid/Rin= 0 _ _  Áp dụng KVL:  vin=vid+v1=v1. + v1 R1  Áp dụng KCL cho nút N: _ i1  iF=i1+i(-)=i1.  (vo-v1)/RF=v1/R1.  vin: điện áp vào.  v0= vin + vinRF  vo: điện áp ra.  RF: điện trở hồi tiếp.  R1  R1: điện trở lấy tín hiệu.  Điện áp ra:  vo= vin `RF + 1 Độ lợi điện áp vòng kín AV  R1
Mạch khuếch đại đảo iF RF R1  Giả sử OPAMP là lý tưởng: i1 _  AOL=∞. vid = vo/AOL⇒ vid=0 N + +  Rin= ∞. i(+) = i(-) = vid/Rin vin + vO P ⇒ i(+) = i(-) = 0 _ -  Áp dụng KCL cho nút N:  I1=iF +i(-)=iF.  vin: điện áp vào.  vin/R1=(vid-vo)/RF.  vo: điện áp ra.  Điện áp ra:  RF: điện trở hồi tiếp.  vo= - vinR1  R1: điện trở lấy tín hiệu.  RF  Độ lợi vòng kín: Av = RF/R1
Mạch khuếch đại đệm i(+) P + iO iL + _ vin = vo vid _ + vin + vO _ + + vO vin i(-)N - _ -  RF=0.  RF=0.  R1=∞.  R1=0.  vo=vin.  vo=vin. Độ lợi điện áp vòng kín: Av = Ai = 1 •Thường sử dụng để phối hợp trở kháng. •Trở kháng vào rất lớn. •Trở kháng ra rất bé. •Không suy giảm tín hiệu, đặc biệt với tín hiệu nh ỏ.
Mạch cộng không đảo R1 i v1 1 R2 i2 v1-vn: các nguồn tín hiệu vào.  Áp dụng KCL cho nút N: v2 i(+) P  I=iF +i(-)=iF. ... Rn in + iO iL  v/R=vF/RF=(v-vo)/RF. vn vid +  v=voR/(R+RF). _ iF + vO  Áp dụng KCL cho nút P: i(-)N vF RF -  i1+i2+..+in=i(+)=0. _  (v1-v)/R1+(v2-v)/R2+..+(vn-v)/Rn=0. + i  v1+ v2 + .. + vn = v 1 + 1 + .. +1 v _ R  R 1 R2 Rn R1 R2 Rn  Giả sử OPAMP là lý tưởng:  Suy ra:  AOL=∞. vid = vo/AOL⇒ vid=0  v1+ v2 + .. + vn ⇒ vN=vP=v  vo= (R+RF) R1 R2 Rn  Rin= ∞. i(+) = i(-) = vid/Rin  R 1 + 1 + .. +1 
Mạch cộng đảo R1 i  Giả sử OPAMP là lý tưởng: v1 1 iF RF  AOL=∞. vid = vo/AOL⇒ vid=0 v2 R2 i2 i(-) ⇒ vN=vP=0 ... _  Rin= ∞. i(+) = i(-) = vid/Rin Rn in N vn i(+) ⇒ i(+) = i(-) = 0 + + vO  Áp dụng KCL cho nút N: P -  i1+i2+..+in=i(-)+iF=iF.  v1+ v2 + .. + vn = -vO  R1 R2 Rn RF v1-vn: các nguồn tín hiệu vào.  Suy ra:  vo= -RF v1+ v2 + .. + vn  R1 R2 Rn
Mạch trừ  Áp dụng KCL tại nút N: R1 i R2 v2 1 iF  i1=iF+i(-)=iF.  (v2-vN)/R1=(vN-vO)/R2. i(-) N _  vO=vN(R1+R2)/R1-v2R2/R1. R3 i(+) v1 i2 +  Áp dụng KLC tại nút P: P + vO  i2+i(+) =i4. i4 -  (v1-vP)/R3=vP/R4. R4  vP=v1R4/(R3+R4).  Suy ra:  Giả sử OPAMP là lý tưởng:  vo=v1 R4 (R1+R2) - v2R2  AOL=∞. vid = vo/AOL⇒ vid=0  (R3+R4) R1. R1 ⇒ vN=vP Nếu chọn R12 3, R2=R4 thì  R =R  Rin= ∞. i(+) = i(-) = vid/Rin vo = ( v1 − v 2 ) ⇒ i(+) = i(-) = 0 R1
Mạch tích phân C iC  Giả sử OPAMP là lý tưởng: i R _  AOL=∞. vid = vo/AOL⇒ vid=0 N  Rin= ∞. i(+) = i(-) = vid/Rin + + vin + vO ⇒ i(+) = i(-) = 0 _ P -  Áp dụng KCL cho nút N:  I=iC +i(-)=iC.  vin: điện áp vào.  vin/R=Cd(vid-vo)/dt=Cdvo/dt  vo: điện áp ra.  Điện áp ra:   RF: điện trở hồi tiếp. t  R1: điện trở lấy tín hiệu.  vo= - 1 vindt +U0  Với iC=CdUc/dt  RC 0  Với U0: điện áp ban đầu
Mạch vi phân i R C  Giả sử OPAMP là lý tưởng: iC AOL=∞. vid = vo/AOL⇒ vid=0 _  N  Rin= ∞. i(+) = i(-) = vid/Rin + + vin + vO ⇒ i(+) = i(-) = 0 _ P -  Áp dụng KCL cho nút N:  iC =i+i(-)=i.  vin: điện áp vào.  Cd(vid)/dt=vo/R  vo: điện áp ra.  Điện áp ra:  RF: điện trở hồi tiếp.  vo= - RCdvin  R1: điện trở lấy tín hiệu.  dt  Với iC=CdUc/dt