Bài giảng Kỹ thuật điện tử - Chương 5: Các mạch ứng dụng khuếch đại thuật toán - Lê Thị Kim Anh

Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
1
Chương 5
CÁC MẠCH ỨNG DỤNG 
KHUẾCH ðẠI THUẬT TOÁN 
(OPERATIONAL AMPLIFIER – OP AMP)
I. ðỊNH NGHĨA VÀ KÝ HIỆU
- Khuếch ñại là quá trình biến ñổi một ñại
lượng (dòng ñiện hoặc ñiện áp) từ biên ñộ nhỏ
thành biên ñộ lớn mà không làm thay ñổi
dạng của nó.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
2
Khuếch ñại thuật toán (OP-AMP) cũng có 
những tính chất của một mạch khuếch ñại. 
OP-AMP có 2 ngoP vào – ñảo vaS không ñảo –
vaS một ngoP ra, một OP-AMP lyU tưởng sẽ có 
những tính chất sau:
+ Hê[ sôU khuếch ñại (vòng hơ]) là vô
cùng.
+ Trơ] kháng ngoP vào là vô cùng.
+ Trơ] kháng ngoP ra là 0.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
3
KyU hiệu
+
iv : Ngõ vào không ñảo
−
iv : Ngõ vào ñảo
ov : Ngõ ra
vo
-
+
−
iv
+
iv
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
4
II. MẠCH KHUẾCH ðẠI ðẢO (NGƯỢC PHA)
vo0=+iv
−
iv
vi
R1
Rf
I
Xét mạch OPAMP lyU 
tưởng:
Ri = ∞, Ii = 0 nên: 
0≈= +− ii vv
Dòng qua R1:
f
oi
R
v
R
v
I −==
1
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
5
i
f
o vR
R
v
1
−=⇒
Tổng trơ] vào:
1
i
i
i Ri
v
Z ==
Hê[ sôU khuếch ñại vòng kín:
1
R
R
v
v
A f
i
o
v −==
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
6
III. MẠCH KHUẾCH ðẠI KHÔNG ðẢO (ðỒNG PHA)
Xét mạch OPAMP lyU 
tưởng:
Ri = ∞, Ii = 0 nên: 
0≈= +− ii vv
Dòng qua R1:
f
oi
RR
v
R
v
I
+
==
−
11
vo
−
iv
vi
R1
Rf
+
iv
I
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
7
Ta có hê[ sôU khuếch ñại vòng kín:
i
f
o vR
R
v 





+=⇒
1
1
11
1
1
R
R
R
RR
v
v
A ff
i
o
v +=
+
==
Mặt khác, coi :
iii vvv ≈=
+−
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
8
vi
vo
* MẠCH ðỆM (MẠCH THEO ðIỆN ÁP)
ðây là trường hợp ñặc biệt của mạch khuếch
ñại không ñảo, với: Rf = 0 vaS R1 = ∞
11
1
1
R
R
R
RR
v
v
A ff
i
o
v +=
+
==
Áp dụng công thức:
1=⇒ vA
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
9
IV. MẠCH CỘNG
vo
vi1
vi2
vi3
Rf
R1
R2
R3
i1
i2
i3
i
* Mạch cộng ñảo dấu
Dùng phương pháp xếp chồng:
1
1
1 i
f
o vR
R
v −=
2
2
2 i
f
o vR
R
v −=
3
3
3 i
f
o vR
R
v −=
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
10
ðiện áp ở ngoP ra:
321 oooo vvvv ++=






++−=⇒
3
3
2
2
1
1
i
f
i
f
i
f
o vR
R
v
R
R
v
R
R
v
Nếu chọn R1 = R2 = R3 = R, ta có:
( )
321 iii
f
o vvvR
R
v ++−=
VaS nếu Rf = R, ta có:
( )
321 iiio vvvv ++−=
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
11
* Mạch cộng không ñảo dấu
vo
R1
R2
+
iv
RfRg
vi1
vi2
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
12
vi1 vo
R1
Rf
R2
Rg
+
iv
+








+= i
g
f
o vR
R
v 1
1
Áp dụng công thức
của mạch khuếch ñại
không ñảo: :
Khi vi2 = 0: 
1
21
2
ii vRR
R
v 





+
=+
Dùng phương pháp xếp chồng
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
13
2
21
1
2
1 i
g
f
o vRR
R
R
R
v 





+







+=
Tương tư8, khi cho vi1 = 0 
1i
21
2
g
f
1o vRR
R
R
R
1v 





+







+=⇒
ðiện áp ở ngoP ra:
21 ooo vvv +=






+
+
+







+=⇒
2
21
1
1
21
2
1 ii
g
f
o vRR
R
v
RR
R
R
R
v
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
14
Nếu chọn R1 = R2 = R, ta có:





 +






+=
2
1
21 iif
o
vv
R
R
v
VaS nếu Rf = R, ta có:
( )
21 iio vvv +=
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
15
vi2
vo
R1
R4
R2
R3
vi1
+
iv
−
iv
V. MẠCH TRỪ (MẠCH KHUẾCH ðẠI VI SAI)
1
21
2
ii vRR
R
v
+
=+
* Khi vi2 = 0
1
21
2
3
4
1
1 io vRR
R
R
R
v 





+






+=⇒
2
3
4
2 io vR
R
v −=
* Khi vi1 = 0
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
16
ðiện áp ở ngoP ra:
21 iio vvv +=
2
3
4
1
21
2
3
4
1 iio vR
R
v
RR
R
R
R
v −





+






+=⇒
vo có dạng: Vo = a1 vi1 – a2 vi2 , với:
3
4
2
21
2
3
4
1
1
R
R
a;
RR
R
R
R
a =





+






+=
( )
3
4
2
21
2
21
1
R
R
a;
RR
R
aa:Hay =





+
+=
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
17
Nếu chọn R1 = R2=R3 = R4, ta có:
⇒ðiều kiện ñê] thực hiện ñược mạch này: 
(1 + a2)> a1
21 iio vvv −=
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
18
VI. MẠCH TÍCH PHÂN
vi
vo
R C
+
iv
−
iv
i
Dòng ñi qua tu[ ñược tính:
dt
dv
CiC =
dt
dV
Ci o−=⇒
Mặt khác:
R
V
i i=
idt
C
dv o
1
−=⇒
∫−=⇒ dtiCvo
1
∫−=⇒ dtvCRv io
1
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử
GV: Lê Thị Kim Anh
19
VII. MẠCH VI PHÂN
+
iv
vovi
R
C
i
Dòng ñi qua tu[:
dt
dV
Ci i=
Mặt khác:
R
V
dt
dV
C oi −=⇒
dt
dV
RCv io −=⇒
R
V
i o−=