Bài giảng Lý thuyết mạch - Khuyếch đại thuật toán

Khuyếch đại thuật toán Cơ sở lý thuyết mạch điện Khuyếch đại thuật toán 2 Nội dung • Khuyếch đại thuật toán • Khuyếch đại thuật toán lý tưởng • Khuyếch đại thuật toán đảo • Khuyếch đại thuật toán không đảo • Khuyếch đại thuật toán cộng • Khuyếch đại thuật toán trừ • Mạch nối tầng Khuyếch đại thuật toán 3 Khuyếch đại thuật toán (1) • 1947, operational amplifier, opamp • Linh động, rẻ, dễ dùng • Thực hiện các phép tính cộng, trừ, nhân, chia, vi phân, & tích phân • Xây dựng từ điện trở, transistor, tụ điện, điốt Khuyếch đại thuật toán 4 Khuyếch đại thuật toán (2) 1 2 3 4 8 7 6 5 Cân bằng Đầu vào đảo Đầu vào không đảo V – Không nối V + Đầu ra Cân bằng + – Đầu vào không đảo 3 Đầu vào đảo 2 6 Đầu ra 4 1 5 V – 7V + Khuyếch đại thuật toán 5 Khuyếch đại thuật toán (3) + – Đầu vào không đảo 3 Đầu vào đảo 2 6 Đầu ra 4 1 5 V – 7V + 3 2 7 4 6 Vcc Vcc Khuyếch đại thuật toán 6 Khuyếch đại thuật toán (4) 3 2 7 4 6 Vcc Vcc I1 I2 I– I+ IraIra = I1 + I2 + I+ + I– φ1 φ2 Rvào Rra φra uvào Auvào ura = Auvào = A(φ2 – φ1 ) Giá trị thực Giá trị lý tưởng A 105 – 108 ∞ Rvào 106 – 1013 Ω ∞ Ω Rra 10 – 100 Ω 0 Ω Vcc 5 – 24 V Khuyếch đại thuật toán 7 Khuyếch đại thuật toán (5) 3 2 7 4 6 Vcc Vcc I1 I2 I– I+ Ira Vcc –Vcc 0 uvào ura Bão hòa dương Bão hòa âm Khuyếch đại thuật toán 8 10k 20k v E r ura Khuyếch đại thuật toán (6) 3 3 6 3 3 1 1 1 1 10.10 20.10 2.10 20.10 10.10v r Eϕ ϕ⎛ ⎞+ + − =⎜ ⎟⎝ ⎠ vu ϕ= −vμo VD Kđtt 741 có A = 2.105, Rvào = 2MΩ, Rra = 50Ω. Cho E = 2V, tính hệ số khuyếch đại ura /E & i. 3 3 1 1 1 20.10 50 20.10 vμo 50v r Auϕ ϕ⎛ ⎞− + + =⎜ ⎟⎝ ⎠ E 10k 20k v r ura Rvào Auvào Rra uvào i i 1,9999699u E → = −ra 1,9999699r Eϕ→ = − 3 0,1999 mA20.10 v ri ϕ ϕ−= = Khuyếch đại thuật toán 9 Nội dung • Khuyếch đại thuật toán • Khuyếch đại thuật toán lý tưởng • Khuyếch đại thuật toán đảo • Khuyếch đại thuật toán không đảo • Khuyếch đại thuật toán cộng • Khuyếch đại thuật toán trừ • Mạch nối tầng Khuyếch đại thuật toán 10 Khuyếch đại thuật toán lý tưởng (1) 1. A ≈ ∞ 2. Rvào ≈ ∞ 3. Rra ≈ 0 φ1 φ2 Rvào Rra φra uvào Auvào u1 uvào urau2 i1 i21. i1 = 0, i2 = 0 2. uvào = u1 – u2 ≈ 0 Khuyếch đại thuật toán 11 Khuyếch đại thuật toán lý tưởng (2) 1 1Vvu u= = 1 2u u= 1 2 0i i= = VD Tính hệ số khuyếch đại ur /uv & ir . 5 k 40 k 20 k 1V r 1 2 ir 2 vu u→ = 5k 40ki i→ = 2 5k 3 35.10 5.10 vuui = = 3 3 35.10 40.10 5.10 vr uu→ =+ 40k 3 35.10 40.10 rui = + 45 9 5 r v u u → = = 40k 20k 3 3 3 0,65 mA5.10 40.10 20.10 r r r u ui i i= + = + =+ uv Khuyếch đại thuật toán 12 Nội dung • Khuyếch đại thuật toán • Khuyếch đại thuật toán lý tưởng • Khuyếch đại thuật toán đảo • Khuyếch đại thuật toán không đảo • Khuyếch đại thuật toán cộng • Khuyếch đại thuật toán trừ • Mạch nối tầng Khuyếch đại thuật toán 13 Khuyếch đại thuật toán đảo 1 fi i= uv ur u1 u2 R1 Rf1 1 1 v r f u u u u R R − −→ = 1 2 0u u= = 1 v r f u u R R → = − 1 f r v R u u R → = − Khuyếch đại thuật toán 14 Nội dung • Khuyếch đại thuật toán • Khuyếch đại thuật toán lý tưởng • Khuyếch đại thuật toán đảo • Khuyếch đại thuật toán không đảo • Khuyếch đại thuật toán cộng • Khuyếch đại thuật toán trừ • Mạch nối tầng Khuyếch đại thuật toán 15 Khuyếch đại thuật toán không đảo (1) 1 fi i= uv ur u1 u2 R1 Rf1 1 1 0 r f u u u R R − −→ = 1 2 vu u u= = 1 v v r f u u u R R − −→ = − 1 1 fr v R u u R ⎛ ⎞→ = +⎜ ⎟⎝ ⎠ Khuyếch đại thuật toán 16 Khuyếch đại thuật toán không đảo (2) uv ur u1 u2 R1 Rf 1 1 fr v R u u R ⎛ ⎞= +⎜ ⎟⎝ ⎠ uv ur Khuyếch đại thuật toán 17 Nội dung • Khuyếch đại thuật toán • Khuyếch đại thuật toán lý tưởng • Khuyếch đại thuật toán đảo • Khuyếch đại thuật toán không đảo • Khuyếch đại thuật toán cộng • Khuyếch đại thuật toán trừ • Mạch nối tầng Khuyếch đại thuật toán 18 Khuyếch đại thuật toán cộng 1 2 3i i i i= + + 1 1 1 au ui R −= 2 2 2 au ui R −= R1 R2 R3 Rf u1 u2 u3 ur i a 3 3 3 au ui R −= a r f u ui R −= 1 2 31 2 3 f f f r R R R u u u u R R R ⎛ ⎞= − + +⎜ ⎟⎝ ⎠ 0av = Khuyếch đại thuật toán 19 Nội dung • Khuyếch đại thuật toán • Khuyếch đại thuật toán lý tưởng • Khuyếch đại thuật toán đảo • Khuyếch đại thuật toán không đảo • Khuyếch đại thuật toán cộng • Khuyếch đại thuật toán trừ • Mạch nối tầng Khuyếch đại thuật toán 20 Khuyếch đại thuật toán trừ R1 R3 R4 R2 u1 u2 ua ub ur 1 2i i= 1 1 2 a a ru u u u R R − −→ = 3 4i i= 2 3 4 0b bu u u R R − −→ = a bu u= 2 4 2 2 1 1 3 4 1 1r R R Ru u u R R R R ⎛ ⎞→ = + −⎜ ⎟ +⎝ ⎠ 31 2 4 RR R R =NÕu 2 2 1 1 ( )r Ru u u R → = − 2 1 3 4&R R R R= =NÕu 2 1ru u u→ = − Khuyếch đại thuật toán 21 Nội dung • Khuyếch đại thuật toán • Khuyếch đại thuật toán lý tưởng • Khuyếch đại thuật toán đảo • Khuyếch đại thuật toán không đảo • Khuyếch đại thuật toán cộng • Khuyếch đại thuật toán trừ • Mạch nối tầng Khuyếch đại thuật toán 22 Mạch nối tầng (1) Tầng 1 A1 u1 Tầng 2 A2 Tầng 3 A3 u2 = A1 u1 u3 = A2 u2 ur = A3 u3 A = A1 A2 A3 Khuyếch đại thuật toán 23 Mạch nối tầng (2) 12 k 3 k 10 k 4 k 20 mV a b ur ir VD Tính ur & ir . 121 20 100 mV 3a u ⎛ ⎞= + =⎜ ⎟⎝ ⎠ 101 350 mV 4r a u u⎛ ⎞= + =⎜ ⎟⎝ ⎠ 10 r au u−= 10 r b r u ui −= (350 100) 25 A 10 μ−= =