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

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.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Kỹ thuật điện tử ( Nguyễn Duy Nhật Viễn) - Chương 4 OPAMP và ứng dụngKỹ thuật điện tửNguyễn Duy Nhật ViễnChương 4OPAMP và ứng dụngNội 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 phânKhái niệm OPAMPOPAMP (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 tưởngỨng 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 + + vOvin 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/Rinvin + 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 _ + + vOvin 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 iv1 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 ...