Chương 5: Cơ bản về khuếch đại thuật toán

Chia sẻ: Nguyen Ngoc Hieu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:12

Thêm vào BST

Báo xấu

158
lượt xem 34
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'chương 5: cơ bản về khuếch đại thuật toán', kỹ thuật - công nghệ, điện - điện tử phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Chương 5: Cơ bản về khuếch đại thuật toán

Chöông 5 : CÔ BAÛN VEÀ KHUEÁCH ÑAÏI THUAÄT TOAÙN I) KHUEÁCH ÑAÏI THUAÄT TOAÙN LYÙ TÖÔÛNG : VN=V- a Vd Vo (1) ⇒ Vd = V+ - V- = 0 AOL = a = ∞ = IN=0 a Vd VD ⇒ V+ = V- (2) Vp=V+ Vo V Zi = rd = ∞ = d (3) ⇒ id = iN =iP = 0 (4) Ip=0 id Zo = r0 = 0 (5) II) CAÙC CAÁU HÌNH KHUEÁCH ÑAÏI THUAÄT TOAÙN CÔ BAÛN : Khueách ñaïi khoâng ñaûo : - Iv I2 R2 R1 1 < < V+ + Vo V+ a V Vi VV + o Vi D D V- - - R Vo Vi 2 R + R2 (1 + )Vi R1 -  AOL = ∞ ⇒ V + = V − = Vi (1)   Z i = ∞ ⇒ i d = 0 ⇒ I 1 = I 2 ( 2) V0 − V − Vo − Vi V − Vi = = I2 = (3) ; I1 = (4) R2 R2 R1 R1 Vo − Vi Vi V 1 1 Töø 2 : (5) ⇒ o = Vi ( + ) (6) = R2 R1 R2 R2 R1 32
V R2 R ⇒ Vo = (1 + )Vi (7) ⇒ Avf = o = 1 + 2 (8) R1 Vi R1 AoL= ∞ ⇒ V+=V- (1) V- Maët khaùc : V+=Vs (20 Rs V-= VL (3) V+ + VL RL Vs VL Do ñoù Vs=VL ⇒ Avf = = 1 (4) - Vs Hay töø (8) cho R2=0 ta coù Avf=1; khi maïch KDTT khoâng lyù töôûng ta coù : R2 1 Avf = (1 + (9) ) R R1 1+ 2 R1 1+ ( ) a 2. Boä khueách ñaïi ñaûo : AoL = ∞ ⇒ V + = V − = 0 (1) I2 R2 I1 R1 + Z i = ∞ ⇒ id = 0 ⇒ I 1 = I 2 (2) Vi - V Vo - V − − Vo V Vi − V − V V = (3) ⇒ i = − o (4) R M=R1//R R1 R2 R1 R2 2 Vo R Avf+= = − 2 (5) RM=R1//R2 (6) ñeå caân baèng moät chieàu Vi R1 R2 1 Khi boä KDTT khoâng lyù töôûng ta coù : (7) Avf = − .  R2  R1 1+  R1  1+  a     3.Boä khueách ñaïi toång : 33
I1R1 AoL= ∞ ⇒ V + = V − = 0 (1) V1 > I2R2 Rf If Zi= ∞ ⇒ id = 0 ⇒ I 1 + I 2 + I 3 = I f (2) V2 > R3 V3 > V1 V2 V3 V Vo + + =− o (3) I3 R1 R2 R3 Rf R M=R1//R2//R3// V V V − Vo = R f  1 + 2 + 3  (4) Rf R R R3  1  2 +Neáu R1=R2=R3=3Rf töø 4 ta coù : V1 + V2 + V3 − Vo = (6) : Boä khueách ñaïi laáy trung bình 3 4. Khueách ñaïi vi sai (khueách ñaïi tröø) : R2 I2  AoL = ∞ ⇒ V + = V − (1) >   I 1 = I 2 ( 2)  I1 R1 Z i = ∞ → id = 0 →  I = I (3) Vo > V1 3  V2 > 4 R3 I3 I4 V − V − V − − Vo R4 = ( 2) : 1 ( 4) R1 R2 1 1 −  Vo V R2 R2 = − 1 +V − +  R R  ⇒ Vo = − R V1 + V 1 + R  (5)    R2 R1 1 2   1 1 + + + + V2 − V V R4 V V V ⇒V + = = ⇒ 2= + (6) V2 R4 + R 3 R3 R4 R3 R3 R4 Töø(1 thay 6 vaøo 5 ta ñöôïc : R2 R4 R1 Vo = − V1 + V 2 (7) . R3 + R4 R1 + R2 R1 Neáu R1=R2=R3=R4 hoaëc R1=R2;R3=R4 ta coù Vo=V2-V1 (8)-> goïi laø maïch vi sai hay laø boä tröø. 34
Boä khueách ñaïi tröø coù theå coù nhieàu ñaàu vaøo, phöông phaùp tìm Vo theo caùc ñieän aùp ñaàu vaøo töông töï nhö treân. 5.Boä vi phaân: AoL = ∞ → V + = V − = 0(1) Z i = ∞ → i d = 0 ⇒ I c = I R ( 2) IR C Ic R Vi > > d (Vi − 0) dVc dV (t ) Ic = C=C = C i (3) V- id Vo > dt dt dt V+ − V − Vo 0 − Vo V Ic = = = − o ( 4) R R R Vo dVi (t ) dVi (t ) ⇒C = − (5) ⇒ Vo = − RC (2) ( 6) dt R dt dV (t ) Vo = − i (7) Neáu RC=1 ta coù : dt 6.Boä tích phaân : AoL = ∞ → V + = V − = 0(1) C Ic Vi IR R > > Zi = ∞ → id = 0 ⇒ I R = I c (2) V- id d (0 − V o ) Vo > dVc dV IC = C =C = −C o (3) V+ dt dt dt − V −V V = Vi − V − = i (4) IR = i R R t Vi dV dV V ∫ (2) ⇒ = −C o (5) ⇒ o = − i (6) ⇒ tích phaân caû 2 veá R dt dt RC 0 1 RC ∫ Vi dt (7); Neáu RC=1 ⇒ Vo = − ∫ Vi dt (8) ta coù Vo = − 35
Maïch Khueách Ñaïi Thuaät Toaùn Chöông 6 : Vôùi Hoái Tieáp Ñieän Trôû I. Boä bieán ñoåi töø doøng sang aùp : AoL= ∞ ⇒ V+=V-=0 (1) i Zi= ∞ ⇒i d = 0 ⇒ ii = I R (2) R R > i V − − V o 0 − Vo d V IR = = = − o (3) ii V- Vo R R R V+ V 2 ⇒ ii = − − o (4) ⇒ Vo = −ii R (5) R Hình 6_1 Boä bieán ñoåi I_V cô baûn AoL = ∞ ⇒ V + = V − = 0 (1) I I1 R1 R V1 R > > ii = i R (2) I i 2 d Z i = ∞ ⇒ id = 0 ⇒  i R2 i V-  I R = I 1 + I 2 (3) V+ Vo V − − V1 V 1,2 ⇒ ii = I R = − = − 1 ( 4) R R V1 V1 V1 − Vo ⇒ V1=-ii.R(5) Töø 3 : − = + (6) R R1 R2 R  Vo V1 V1 V1 R (7) ⇒ Vo = V1  2 + 2 + 1 (8) =+ + ⇒ R R  R2 R R1 R2   1 R2 R2 k = 1+ + ⇒ Vo=-kRii (8) vôùi (9) R1 R Boä bieán ñoåi doøng sang aùp ñöôïc duøng laøm boä taùch soùng quang 36
II. Boä bieán ñoåi aùp sang doøng: I Taûi i R o AoL = ∞ ⇒ V + = V − = Vi (1) < < id Z i = ∞ ⇒ i d = 0 ⇒ i o = I ( 2) V- + V Vo V − Vi + 1,2 ⇒ io = I = = (3) Vi R R - taû i I R io AoL = ∞ ⇒ V + = V − = 0(1) > > + id Vi Z i = ∞ ⇒ i d = 0 ⇒ I = i o ( 2) V- - V+ Vi − V − Vo V 1,2 → = io (3) ⇒ i = io (4) R R ⊗ Caùc boä bieán ñoåi taûi noái ñaát : AoL = ∞ ⇒ V + = V − (1) I I4 R4 R3 >3 >  I 3 = I 4 ≈ I 2 ( 2) id Z i = ∞ → id = 0 ⇒  Vo V-  I 1 + I 2 = io (3) V+ I2 + − Vi − V V −V I R2 R1 1 +o = i o ( 4) > R1 R2 i+ o + Vi Vo 1 1 Vi taû i VL − V + ( + )(5) io = + - R1 R2 R1 R2 - V − V − − Vo V 1 1 (6) ⇒ o = V − ( + )(7) Maët khaùc töø (2) : − = R3 R4 R4 R3 R4 37
R4 ⇒V− = Thay vaøo (5) do V+=V- : Vo (7) R3 + R4 V .R R + R2 Vi Vo io = + − o 4.1 R1 R2 R3 + R4 R1 .R2 R1 R2 = Khi caùc ñieän trôû taïo thaønh maïch caàu : ta coù ; (9) R3 R4  R2  1 Vi Vi Vo Vo 1 +  io = + − = (10)  R1  R2 R R R2  R4   1 +    R3   Nghóa laø maïch trôû thaønh nguoàn doøng coù ngoõ ra ñoäc laäp vôùi Vo III. Khueách ñaïi doøng : I Vo I1 R1 R2 V- 2 Khueách ñaïi thuaät toaùn coù ñaëc tính > > truyeàn ñaït cuûa khueách ñaïi doøng : i i o i Taûi 1 + V io = Aii − VL Ro Ñeå io ñoäc laäp vôùi VL thì Ro → ∞ Khueách ñaïi doøng thaû noåi AoL = ∞ ⇒ V + = V − = 0(1) Z i = ∞ ⇒ ii = I 2 = io + I 1 (2) 38
V − − Vo V V Moät maët : ii = I 2 = = − o (3); I 1 = o (4) R2 Rc R1  R ii R 2 = ii 1 + 2 (5) ⇒ i o = I 2 − I 1 = ii +  R1  R1   io  R 2  = 1 +  (6) (Khi Ro= ∞ ) Heä soá khueách ñaïi doøng ; Ai = ii  R1    i2 > A = ∞⇒V+ =V− =VL(1 R2 ) oL Rs i s i iO is =iRs +i2(2) R1 1 >> Zi = ∞⇒id = 0⇒ V VL oA i1 =iL(3) > V− VL taû i iRs = = (4) id Khueá ch ñaï i doø n g taû i noá i ñaá t Rs Rs VL 2,3 : i2 = is- iRs = is - (5) Rs VL Maët khaùc : VoA=V- - R2i2 = VL - R2(is - ) (6) Rs VoA − VL (7) ⇒ VoA = io R1 + VL (8) Töø 3 : i1=io= R1 V Töø 6,8 ta coù : VL-R2(is - L )= ioR1 +VL (9) Rs R R V io = − 2 is + 2 VL = Ais + L (10) R1 R1 RS Ro 39
R2 R A=− (11) & RO = 1 Rs (12) Vôùi R1 R2 IV. Khueách ñaïi instrumentation(KÑIA) Laø boä khueách ñaïi coù caùc ñaëc ñieåm sau : Trôû khaùng vaøo raát lôùn (Zi → ∞ ) Trôû khaùng ra raát beù ( Z o → 0 ) Ñoä lôïi chính xaùc oån ñònh, tieâu bieåucho caùc taàm töøù 1V/V ñeán 103 V/V Tæ soá neùn ñoàng pha raát cao 1. KÑIA 3 opamp + V1 Vo1 I I2 R1 R2 1 + Do khueách ñaïi thuaät toaùn lyù > > - OA1 - + töôûng ta coù : V1 R3 V1 AoL = ∞, Z i = ∞ - V1 Vo V1 = V1+ = V1− (1) OA3  RG ⇒ V2 V2 = V2 + = V2 − (2)  R3 do ñoù : I' I' V- OA2 R1 1 2 R2 2 V1 − V2 > > IG = (3) V+ Vo2 2 + RG V2 - (V1 − V2 ) 2R (4) ⇒V01 −Vo2 = (1+ 3 )(V1 −V2 )(5) Vo1-Vo2ø=(R3 + RG + R3). RG RG Vo1 − VO 2 R ⇒ AI = = 1 + 2 3 ( 6) V1 − V2 RG  I1 = I 2 (8) + − Do : AoL 3 = ∞ ⇒ V3 = V3 (7) Z i 3 = ∞ ⇒ id = 0 ⇒  ' '  I 1 = I 2 (9 ) 40
− − − − V − V3 V − VO VR V V =3 (10) ⇒ Vo = − o1 2 + 3 + 3 (11) TöøØ (8) : o1 R1 R2 R1 R1 R2 + + + + V − V3 V V V V = 3 (12) ⇒ o 2 = 3 + 3 (13) Töø (9) : o 2 R1 R2 R1 R1 R2 R2 + V3 = VO 2 (14) Thay vaøo (11) ta coù : R1 + R2 R + R2 R2 R R2 Vo = − 2 Vo1 + = (Vo 2 − Vo1 )(15) Vo 2 1 R2 + R1 R1 R1 R2 R1 Vo R ⇒ AΙΙ = = 2 (16) Vo 2 − Vo1 R1 V − Vo1 Vo Vo RR A= = o2 = AΙ . AΙΙ = (1 + 2 3 ) 2 (17) . V2 − V1 V2 − V1 Vo 2 − Vo1 RG R1 2. KD IA 2 OP-AMP Vì OA1 laø khueách ñaïi khoâng ñaûo I2 R4=R2 I1 R2 R1 R3 =R1 R3 > > neân V3 = (1 + )V1 (1) V3 R4 OA1 OA2 Vo OA2 lyù töôûng neân + + + −   AoL 2 = ∞ ⇒ V2 = V2 = V2 ( 2) V2 V1  - -  Z ì 2 = ∞ ⇒ i d = 0 ⇒ I 1 = I 2 (3)  − − V − V2 V − Vo1 V VV V =2 (4) o = − 3 + 2 + 2 (5) Töø 3 : 3 R1 R2 R2 R1 R1 R2 R R R ⇒ Vo = − 2 (1 + 3 )V1 + (1 + 2 )V2 R1 R4 R1 R 1+ 3 R R4 = (1 + 2 )(V2 − V )(6) R1 1 R1 1+ R2 41
R3 R R R Neáu 1 + = 1 + 1 hay 3 = 1 (7) Ta coù : R4 R2 R4 R2  R Vo = 1 + 2 (V2 − V1 )(8)  R1    Ñeå ñieàu chænh ñoä lôïi An theâm vaøo RG vaøo maïch treân : RG R2 R2 R2 I1 I2 R2 A = 1+ + R1 R1 (1) > > R1 RG V3 vôùi Vo=A(V2-V1) (2) OA1 OA2 Vo + + V2 V1 - - V. Khueách ñaïi caàu caûm bieán : VREF R1 R1 V1 sense V2 RG vo R(1+σ) R Reference Töø hình veõ ta coù : R (1 + σ ) V1 = .V REF = R1 + R (1 + σ ) σV REF R VREF + = (1) R1 + R R R + 1 + σ 2+  R R1  1 42
R V2 = .V REF (2) R1 + R σ Suy ra : V0 = A(V1 – V2) = A.VREF. (3) R R 1 + 1 + 1 + (1 + σ )  R R 1 43