Bài giảng Các thiết bị và mạch điện tử - Chương 8: Mạch khuếch đại thuật toán Op-Amp

Chương 8
CÁC THIẾT BỊ VÀ 
MẠCH ĐIỆN TỬ
Mạch khuếch đại thuật
toán Op-Amp
 Mạch so sánh
 Mạch Cộng, mạch trừ
 Mạch tích phân, vi phân
TRỊNH LÊ HUY 1
Mục tiêu
TRỊNH LÊ HUY 2
➢ Hiểu và vận dụng được mạch so sánh sử dụng Op-Amp
➢ Hiểu và vận dụng được mạch cộng/trừ sử dụng Op-Amp
➢ Hiểu và vận dụng được mạch vi phân/tích phân sử ụng Op-Amp
Mạch so sánh sử dụng Op-Amp
TRỊNH LÊ HUY 3
➢Mạch so sánh là mạch thực hiện việc so sánh hai tín hiệu đầu vào. Tín hiệu đầu
ra của mạch chỉ biểu diễn 2 trạng thái, lớn hơn hoặc bé hơn.
➢ Nhờ vào giá trị khuếch đại vòng hở của Op-Amp rất cao, chỉ cần 1 sự khác biệt
rất nhỏ giữa hai cổng vào, điện thế đầu ra sẽ được khuếch đại đến giá trị bão
hòa ( VMAX).
Zero level Detector
Mạch so sánh sử dụng Op-Amp
TRỊNH LÊ HUY 4
➢Mạch so sánh với một giá trị khác 0
Non Zero level Detector
Mạch so sánh sử dụng Op-Amp
TRỊNH LÊ HUY 5
➢ Xuất hiện nhiễu trong tín hiệu đầu vào?
➢ Tín hiệu đầu ra sẽ không ổn định và xuất
hiện lỗi.
Mạch so sánh sử dụng Op-Amp
TRỊNH LÊ HUY 6
➢ Để giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu trong tín hiệu đầu vào, người ta thường
sử dụng một mạch hồi tiếp dương để tạo trễ.
➢Mạch tạo trễ này sẽ tạo ra 2 ngưỡng điện thế UTP (upper trigger point) và LTP
(lower trigger point).
➢ Tại hai ngưỡng này, tín hiệu đầu ra sẽ chuyển trạng thái.
Mạch so sánh sử dụng Op-Amp
TRỊNH LÊ HUY 7
➢Mạch hồi tiếp dương vs mạch hồi tiếp âm?
➢Mạch tạo trễ sử dụng hồi tiếp dương được thiết kế dựa trên 2 điện trở R1 và
R2
Mạch so sánh sử dụng Op-Amp
TRỊNH LÊ HUY 8
➢Mạch chặn đầu ra: trong một số ứng dụng, người ta cần hạn chế giá trị đầu ra
của mạch so sánh (đặc biệt là những mạch số có hiệu điện thế tối đa là 5V). Giá
trị đầu ra có thể được hạn chế nhờ vào việc sử dụng 1 hoặc 2 diode zener trong
mạch hồi tiếp âm.
➢ Diode Zener hoạt động thế nào? Khi phân cực thuân, hiệu điện thế giữa 2 đầu
Zener bằng bao nhiêu? Khi phân cực nghịch, hiệu điện thế giữa 2 đầu Zener
bằng bao nhiêu?
Vdiode
VZener
Mạch so sánh sử dụng Op-Amp
TRỊNH LÊ HUY 9
➢Mạch chặn đầu ra:
Các ứng dụng của
Mạch so sánh sử dụng Op-Amp
TRỊNH LÊ HUY 10
➢Mạch chuyển đổi Analog sang Digital:
Mạch cộng sử dụng Op-Amp
TRỊNH LÊ HUY 11
➢Mạch cộng sử dụng Op-Amp có 2 hoặc nhiều
cổng vào, thông thường những cổng này có hệ
số cộng thống nhất. Giá trị đầu ra sẽ bằng với
tổng đại số của các hiệu điện thế đầu vào
nhưng mang dấu âm.
➢ Nếu giá trị R1=R2=Rf thì ta có:
Ứng dụng của
Mạch cộng sử dụng Op-Amp
TRỊNH LÊ HUY 12
➢Mạch chuyển đổi từ tín hiệu số sang tín hiệu tương tự (DAC)
Ứng dụng của
Mạch cộng sử dụng Op-Amp
TRỊNH LÊ HUY 13
➢Mạch chuyển đổi từ tín hiệu số sang tín hiệu tương tự (DAC) 4-bit
Mạch tích phân sử dụng Op-Amp
TRỊNH LÊ HUY 14
➢Mạch tích phân thực hiện việc tính tích phân của tín hiệu đầu vào. Nó thể
hiện diện tích của khu vực giới hạn ngay dưới đường biểu diễn của tín hiệu
đầu vào.
➢Mạch có cấu tạo bao gồm một điện trở nối tại cổng đảo và tín hiệu hồi tiếp
nối vào cổng đảo thông qua một tụ điện.
Tỉ số thay đổi
Mạch vi phân sử dụng Op-Amp
TRỊNH LÊ HUY 15
➢Mạch vi phân thực hiện phép toán vi phân. Về cơ bản, sự hoạt động của
mạch vi phân ngược lại so với mạch tích phân.
➢Mạch vi phân bao gồm một tụ điện nối tại cổng đảo và tín hiệu đầu vào hồi
tiếp đến cổng đảo thông qua một điện trở.
Thank you!
TRỊNH LÊ HUY 16