Bài giảng Điện tử 2: Phần 2 - Trường ĐH Công nghệ Sài Gòn

Bài giảng môn "Điện tử 2" giới thiệu đến sinh viên các nội dung về một loại linh kiện tích hợp (IC) dạng Analog được gọi là Op Amp hay khuếch đại thuật toán. Phần 2 của bài giảng có nội dung trình bày về: mạch tạo tín hiệu bằng Op Amp; mạch khuếch đại đo lường; mạch ứng dụng Op Amp;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Điện tử 2: Phần 2 - Trường ĐH Công nghệ Sài GònGIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN TỬ 2 – CHƯƠNG 5 – MẠCH TẠO TÍN HIỆU BẰNG OPAMP [ 1 – 2009 ] CHƯƠNG 5 5.1. MẠCH VI PHÂN – MẠCH TÍCH PHÂN : Trong các chương trước, mạch khuếch đại Op Amps được xây dựng với phần tử điện trở. Trong chương 5, mạch khuếch đại Op Amps được liên kết với các phần tử khác có thể không phải là phần tử điện trở. Dạng mạch tổng quát trong trường hợp được trình bày trong hình H.5.1. Với dạng mạch khuếch đại ngõ vào đảo có hồi tiếp, ta có hai trường hợp sau tùy thuộc vào giá trị và tính chất của các tổng trở ZF và ZG . 1 1 Khi Z G  R G  j.0  R G và ZF  0  j.X C   , trong đó toán tử s = j.; C.j s.C ta có mạch khuếch đại trong hình H.5.1 được gọi là mạch tích phân. 1 1 Ngược lại khi Z G  0  j.X C   và ZF  R F  j.0  R F , trong đó toán C.j s.C tử s = j.; ta có mạch khuếch đại trong hình H.5.1 được gọi là mạch vi phân. 5.1.1. MẠCH TÍCH PHÂN: Trong hình H.5.2. trình bày dạng mạch tích phân; phương pháp khảo sát được áp dụng trong trường hợp này vẫn là phương trình điện thế nút hay định luật Kirchhoff 1, đồng thời áp dụng các giả thiết của Op Amp lý tưởng như đã khảo sát trong các chương trên. Tại nút b ta có phương trình bảo toàn dòng điện như sau: Vb  Vin  iC  iin  0 (5.1) RG Trong đó: d  Vb  Vout  iC  C (5.2) dt Khi áp dụng giả thiết Op Amp lý tường, ta có các kết quả sau: iin- = 0 và Vb = Va = 0, từ (5.10 và (5.2) suy ra:  Vin dV  C out  0 (5.3) RG dt STU – KHOA CƠ KHÍ - TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN : NGUYỄN-THẾ-KIỆT 105[ 1 – 2009 ] GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN TỬ 2 – CHƯƠNG 5 – MẠCH TẠO TÍN HIỆU BẰNG OPAMP Tóm lại ta có quan hệ sau: dVout  Vin  (5.4) dt R G .C Nhân 2 vế của quan hệ (5.4) cho dt và tính tích phân xác định từ to đến t ta cóquan hệ sau đây, trong đó to là thời điểm ban đầu và t là thời điểm bất kỳ xãy ra sau đó: t t  Vin  t o dVout      dt t o  R G .C  (5.5)Hay: 1 t Vout  t    R G .C t o Vin  t  .dt  Vout  t o  (5.6) Từ quan hệ (5.6) cho thấy điện áp trên ngõ ra của mạch Op Amp quan hệ với ápngõ vào theo dạng tích phân đối với biến số thời gian. Trong Chúng ta cần chú ý các tính chất quan trọng sau đây: Khi áp dụng giả thiết Op Amp lý tưởng , điện thế tại nút b là Vb = 0 V; như vậy nút bxem như đẳng thế với điểm Gnd của mạch. Nói khác hơn, ta có Vout =  Vc ; với Vc là ápđặt ngang qua hai đầu tụ C. Như vậy, khi xác định giá trị của áp Vout ta cần chú ý đến điều kiện ban đầu tại thờiđiểm t bằng to.THÍ DỤ 5.1: Cho mạch tích phân như trong hình H.5.2. BiếtRG = 10 kΩ và C = 0,1µF . Giả sử dạng tín hiệu Vincấp vào mạch có dạng như trong hình H.5.3; và lúc banđầu t = 0 tụ C chưa nạp điện tích, xác định điện áp Vouttheo thời gian trên ngõ ra của mạch tích phân.GIẢi Trước tiên ta xác định quan hệ hàm theo thời gian t của áp Vin. Vin  1 V khi  0  t  1ms  (5.7) Vin  1 V khi  1  t  2 ms  (5.8) Hàm số Vin = f(t) có chu kỳ T = 2 ms. Xác định tích số (RG.C) , giá trị này còn được gọi là thời hằng củ ...