Tiêu đề KTDT-Chuong 2 G - Cau kien dien tu - Khuyech dai thuat toan.pdf ✅

1 2.5 Khuếch đại dùng vi mạch thuật toán (IC) 2.5.1 Các khái niệm chung - đặc tuyến a, Khái niệm chung Khuếch đại thuật toán vừa có khả năng khuếch đại tín hiệu vừa có khả năng thực hiện được một số phép toán đơn giản với tín hiệu tương tự như (cộng, trừ, tích phân...). Ký hiệu: Khuếch đại thuật toán thuộc về loại khuếch đại dòng một chiều và xoay chiều có hệ số khuếch đại khá lớn, có hai đầu vào vi sai và đầu ra chung. Khuếch đại thuật toán có 2 đầu vào: U௏ శ: Đầu vào không đảo pha. U௏ ష: Đầu vào đảo pha. Ura cung pha với U௏ శ và ngược pha với U௏ ష. Đặc điểm của Khuếch đại thuật toán:  Hệ số khuếch đại lớn K௎ = 105 đến 106 (Độ khuyếch đại vòng hở). Khi cần giảm hệ số khuếch đại đúng yêu cầu, ta có thể thực hiện hồi tiếp âm bằng mạch phân áp điện trở từ đầu ra về đầu vào đảo (U௏ ష). Làm tăng tính ổn định của mạch.  Z௏ lớn (vài MΩ cho đến 10 TΩ (1012), Z௥ nhỏ (< 100Ω). (nên không có dòng điện giữa hai đầu vào). KDTT lý tưởng có trở kháng vào là vô cùng còn trở kháng ra bằng 0 và độ khuyếch đại điện áp là vô cùng.  Khuếch đại được tín hiệu từ 0Hz trở lên. Tùy theo từng loại IC cho phép làm việc với các mạch khuếch đại dải rộng với độ méo nhỏ.
2 Lưu ý: - Các mạch khuyếch đại dùng Tranzitor thường không có khả năng khuyếch đại dòng 1 chiều (tần số thấp) do giữa các tầng khuyếch đại người ta thường phải lọc tín hiệu 1 chiều để đảm bảo chế độ 1 chiều của từng tầng khuyếch đại không bị ảnh hưởng lẫn nhau và như vậy vẫn duy trì được phân cực cho tranzitor theo như tính toán ban đầu của từng tầng khuyếch đại. Do vậy các mạch khuyếch đại Tranzitor không truyền đạt được tín hiệu 1 chiều. Trong đặc tính kỹ thuật của KDTT thì thường cho hệ số khuyếch đại điện áp vòng hở, tuy nhiên khi sử dụng người ta thường mắc hồi tiếp để giảm hệ số khuyếch đại xuống giá trị nhỏ hơn nhiều lần (Hệ số khuyếch đại vòng kín). Có rất nhiều ưu điểm được cải thiện từ sự giảm hệ số khuyếch đại này:  Làm cho bộ khuyếch đại ổn định hơn và đạt giá trị chính xác như điện trở đã lựa chọn  Trở kháng đầu vào tăng lên và trở kháng đầu ra giảm (so với đứng một mình)  Đáp ứng tần số tăng lên  Độ ổn định và độ tin cây cao vì trong IC chu yêu là mạch khuếch đại vi sai. Trong các trường hợp thông thường có hồi tiếp âm. Nếu trong trường hợp không có hồi tiếp âm thì người ta nói mạch tạo thành vòng hở và điện áp đầu ra tính bằng chênh lệch điện áp giữa hai đầu KDTT nhân với hệ số khuyếch đại mạch Do hệ số khuyếch đại vòng hở lớn nên sẽ làm cho KDTT đạt trạng thái bão hòa ngay trừ trường hợp chênh lệch giữa hai đầu cực nhỏ. Quy tắc vàng đối với vòng hồi tiếp: Khi mắc có hồi tiếp, sự khác biệt lớn giữa hai điện áp đầu vào sẽ làm cho đầu ra KDTT đáp ứng lại và làm giảm sự khác biệt này. Kết quả là, đầu ra Ur lý tưởng nhanh chóng ổn định với bất cứ điện áp nào và làm cho hai điện áp đầu vào bằng nhau Hai quy tắc là:
3 - Không có dòng chạy giữa hai đầu vào - Điện áp ở hai đầu vào là gần như cân bằng Ở luật thứ hai thì cho thấy trở kháng đầu vào giữa hai đầu là vô cùng. Theo đó, dù trở kháng vòng hở là thấp thì trở kháng vòng đóng cũng vấn sẽ cao do các đầu vào được giữ ở cùng mức điện áp. Những luật này chỉ đúng với điện áp nằm trong khoảng điện áp cung cấp cho KDTT Giới hạn của KDTT: KDTT trên thực tế chỉ gần với lý tưởng; KDTT thực dễ bị trôi do nhiệt độ thay đổi, đầu vào thay đổi. Những KDTT hiện đại như FET, MOSFET gần với lý tưởng hơn là các IC lưỡng cực. Khi các hạn chế của thiết bị thực được bỏ qua thì KDTT mới có thể xem là một hộp đen có độ KD; khi đó hàm và thông số mạch sẽ được quyết định bởi vòng hồi tiếp (thường là hồi tiếp âm) VD: IC 741 Dòng chảy vào các đầu vào vi sai rất nhỏ nên coi bằng 0. Các KDTT dùng trong xử lý tín hiệu có dòng cho phép đạt cực đại ở đầu ra khoảng 5mA – 10mA. Có loại KDTT cho công suất dòng ra cỡ vài A. b, Đặc tuyến  Đường đặc tuyến truyền đạt điện áp: U௥ = f(U௏ ). Đặc tuyến khuếch đại thuận, và khuếch đại đảo đối xứng nhau qua trục tung. Khuếch đại đảo Khuếch đại thuận Ur -E +E Uv +Umax -Umax
4 Nhận xét: Đoạn giữa của đặc tuyến là thẳng  K = const  không bị méo. Tại đoạn cuối đặc tuyến, khi Uv đủ lớn U௥ = +U௥௠௔௫ (hoặc −U௥௠௔௫) ~ E  méo tín hiệu nghiêm trọng. U௥௠௔௫ = 0.8 − 0.85E Vùng tuyến tính có U௉ − Uே rất nhỏ Vùng bão hòa ứng với U௉ − Uே khoảng từ vài chục uV trở lên  Đặc tuyến tần số: đặc tuyến pha.  Ứng dụng: Người ta thường sử dụng KDTT để tạo ra các bộ khuyếch đại điện áp, tạo dao động, mạch lọc.... 2.5.2. Các ứng dụng khuếch đại dùng vi mạch thuật toán a, Mạch khuếch đại đảo Khuếch đại lý tưởng: R௩ = ∞, R௥ rất nhỏ (vài chục → vài trăm Ω), I଴ = 0. Tại N: I௏ = I௛௧ → U௩ − Uே R = Uே − U௥ R௛௧