Khuếch đại thuật toán và ứng dụng của chúng

Khuếch đại thuật toán và ứng dụng của chúngNh- đã nói ở ch-ơng 2, ngày nay IC analog sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật điện tử. Khi sử dụng chúng cần đấu thêm các điện trở, tụ điện, điện cảm tùy theo từng loại và chức năng của chúng. Sơ đồ đấu cũng nh- trị số của các linh kiện ngoài đ-ợc cho trong các sổ tay IC analog. Các IC analog đ-ợc chế tạo chủ yếu d-ới dạng khuếch đại thuật toán - nh- một mạch khuếch đại lý t-ởng thực hiện nhiều chức năng trong các máy...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Khuếch đại thuật toán và ứng dụng của chúng Ch-¬ng5 KhuÕch ®¹i thuËt to¸n vµ øng dông cña chóng Nh- ®· nãi ë ch-¬ng 2, ngµy nay IC analog sö dông réng r·i trong küthuËt ®iÖn tö. Khi sö dông chóng cÇn ®Êu thªm c¸c ®iÖn trë, tô ®iÖn, ®iÖn c¶mtïy theo tõng lo¹i vµ chøc n¨ng cña chóng. S¬ ®å ®Êu còng nh- trÞ sè cña c¸clinh kiÖn ngoµi ®-îc cho trong c¸c sæ tay IC analog. C¸c IC analog ®-îc chÕ t¹ochñ yÕu d-íi d¹ng khuÕch ®¹i thuËt to¸n - nh- mét m¹ch khuÕch ®¹i lý t-ëng -thùc hiÖn nhiÒu chøc n¨ng trong c¸c m¸y ®iÖn tö mét c¸ch gän - nhÑ - hiÖu suÊtcao.ë ch-¬ng nµy ta xÐt c¸c khuÕch ®¹i thuËt to¸n vµ mét sè øng dông cñachóng.5.1. KhuÕch ®¹i vi sai KhuÕch ®¹i vi sai lµ khuÕch ®¹i mµ tÝn hiÖu ra kh«ng tû lÖ víi trÞtuyÖt ®èi cña tÝn hiÖu vµo mµ tû lÖ víi hiÖu cña tÝn hiÖu vµo. KhuÕch ®¹i vi sai®-îc sö dông ®Ó khuÕch ®¹i tÝn hiÖu cã tÇn sè giíi h¹n d-íi nhá ( tíi vµi Hz) , gäilµ tÝn hiÖu biÕn thiªn chËm hay tÝn hiÖu mét chiÒu. Ta cã thÓ coi d¶i th«ng cña nãlµ 0  fC. NÕu sö dông khuÕch ®¹i RC ®Ó khuÕch ®¹i lo¹i tÝn hiÖu nµy th× c¸c tônèi tÇng ph¶i cã trÞ sè rÊt lín nªn bÊt tiÖn. KhuÕch ®¹i vi sai thÝch hîp cho lo¹i tÝnhiÖu nµy,ngoµi ra nãcßn cã nhiÒu tÝnh chÊt quÝ b¸u mµ ta sÏ nãi tíi sau nµy.KhuÕch ®¹i vi sai lµ c¬ së ®Ó x©y dùng khuÕch ®¹i thuËt to¸n nªn ta xÐt lý thuyÕtlo¹i khuÕch ®¹i nµy.5.1.1. S¬ ®å nguyªn lý cña khuÕch ®¹i vi sai. XÐt s¬ ®å nguyªn lý cña khuÕch ®¹i vi sai trªn h×nh 5.1. §©y lµ mét cÇuc©n b»ng song song: hai nh¸nh cña cÇu lµ RC1 vµ RC2, hai nh¸nh kia lµ haitranzisto T1 vµ T2. NÕu RC1 = RC2 vµ hai tranzisto cã tham sè hÖt nhau th× cÇu c©nb»ng.M¹ch cã hai ®Çu vµo V1 vµ V2, tÝn hiÖu ra Ura lÊy gi÷a hai colecto cña T1 vµT2. NÕu ®-a vµo hai ®Çu vµo hai tÝn hiÖu gièng hÖt nhau c¶ vÒ biªn ®é vµ pha th×tÝn hiÖu ®ã gäi lµ ®ång pha, cßn biªn ®é nh- nhau nh-ng ng-îc pha th× gäi lµ tÝnhiÖu ng-îc pha hay tÝn hiÖu hiÖu.XÐt ph¶n øng cña m¹ch ®èi víi tÝn hiÖu vµo®ång pha vµ ng-îc pha. NÕu coi m¹ch h×nh 5.1 hoµn toµn ®èi xøng ( R’1 = R1, R’2 = R2, RC1 = RC2, T1 vµ T2 gièng hÖt nhau) th× tÝn hiÖu vµo ®ång pha sÏ g©y nªn ph¶n øng hÖt nhau c¶ vÒ trÞ tuyÖt ®èi vµ dÊu cña c¸c dßng emit¬ vµ colect¬ cña T1 vµ T2. Nh- vËy ®iÖn ¸p ë hai colect¬ sÏ biÕn thiªn nh- nhau vµ ®iÖn ¸p ra sÏ b»ng kh«ng, gièng nh- ë tr¹ng th¸i tÜnh. Nãi c¸ch kh¸c lµ m¹ch ra cña khuÕch ®¹i vi sai lý t-ëng kh«ng ph¶n øng víi tÝn hiÖu vµo ®ång pha. Trong khi ®ã gia sè cña dßng emit¬ cña T1, T2 sÏ t¹o nªn trªn RE mét ®iÖn ¸p håi tiÕp ©m lµm gi¶m 125l-îng biÕn thiªn cña colect¬ so víi tr-êng hîp RE = 0. Khi tÝn hiÖu vµo lµ ng-îc pha ®Æt vµo hai baz¬ th× c¸c dßng biÕn thiªnnh- nhau vÒ trÞ tuyÖt ®èi nh-ng ng-îc chiÒu ( ng-îc dÊu), tøc lµ ®iÖn ¸p Ura sÏxuÊt hiÖn. Lóc nµy ®iÖn ¸p håi tiÕp ©m trªn RE kh«ng xuÊt hiÖn v× dßng emit¬ cñamét tranzisto t¨ng bao nhiªu th× dßng emit¬ cña tranzisto kia gi¶m ®i bÊy nhiªu.Nh- vËy khuÕch ®¹i vi sai ph¶n øng víi tÝn hiÖu vµo ng-îc pha. V× khuÕch ®¹i vi sai lý t-ëng ph¶n øng víi tÝn hiÖu vµo ng-îc pha, kh«ngph¶n øng víi tÝn hiÖu vµo ®ång pha nªn tÊt c¶ nh÷ng biÕn thiªn do nhiÖt ®é, l·oho¸ linh kiÖn, t¹p ©m, nhiÔu... cã thÓ coi lµ c¸c t¸c ®éng vµo ®ång pha. Tøc lµkhuÕch ®¹i vi sai sÏ lµm viÖc æn ®Þnh, Ýt bÞ nhiÔu t¸c ®éng. Trªn võa ph©n tÝch t¸c dông cña RE ta thÊy RE cµng lín th× håi tiÕp ©m sÏcµng lín, cµng cã t¸c dông nÐn c¸c tÝn hiÖu vµo ®ång pha ký sinh. Tuy nhiªn nÕuRE chän lín th× nguån ECC ph¶i chän lín. CÇn chän mét phÇn tö cã trÞ sè ®iÖn trëlín ®èi víi c¸c biÕn nhanh ( ®iÖn trë xoay chiÒu lín), trÞ sè ®iÖn trë nhá ®èi víic¸c biÕn thiªn chËm ( ®iÖn trë mét chiÒu nhá) thay vµo ®iÖn trë RE. PhÇn tö nh-vËy chÝnh lµ tranzistor T3 trong s¬ ®å h×nh 5.2a. §Æc tÝnh ra cña tranzistor tr×nh bµy trªn h×nh 5.2b. Tõ h×nh nµy ta thÊy U CEo®iÖn trë mét chiÒu R  nhá h¬n nhiÒu so víi ®iÖn trë xoay chiÒu I Co U CER~  . Tranzistor T3 ®-îc m¾c vµo m¹ch emit¬ nh- ë h×nh 5.2a lµm I Ct¨ng thªm kh¶ n¨ng øng dông cña khuÕch ®¹i vi sai . KhuÕch ®¹i vi sai cã thÓ cã hai nguån ®éc lËp ECC vµ E02 nh- ë h×nh5.2a hoÆc mét nguån chung. C¸c ®iÖn trë R3, R4, R5 cã chøc n¨ng nh- trong c¸cm¹ch khuÕch ®¹i ®· xÐt. §iot D m¾c thuËn vµo ph©n ¸p baz¬ cña T3 nh»m t¨ngkh¶ n¨ng æn ®Þ ...