Bài giảng Mạch điện tử: Chương 4 - Nguyễn Phước Bảo Duy
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.07 MB, 34 trang )
Chương 4 - OPAMP
1. Giới thiệu
2. Mơ hình OPAMP lý tưởng
3. Các mạch ứng dụng của OPAMP
4. Mạch OPAMP ở trạng thái bão hòa
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com
/>
1. Giới thiệu
- OPAMP: Operational Amplifier
- OPAMP được cấu tạo từ các
mạch dùng BJT hoặc FET, trong
đó có sử dụng một hoặc nhiều
mạch khuếch đại vi sai.
- Sơ đồ một mạch OPAMP đơn
giản như hình bên.
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com
/>
1. Giới thiệu
- Hình bên là sơ đồ
OPAMP 741, một loại
OPAMP thông dụng
trên thị trường.
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com
/>
1. Giới thiệu
Một OPAMP bao gồm 5 cực chính:
• 1,2 là 2 ngõ vào, gọi là ngõ vào đảo và ngõ vào
khơng đảo (inverting and noninverting input).
• 3 là ngõ ra.
• 4,5 kết nối với nguồn cung cấp VCC và -VEE (hoặc V+
và V-)
Đôi lúc trong mạch điện các cực 4,5 khơng được thể
hiện mạch nhìn đơn giản, tuy nhiên phải ln ln kết
nối nguồn thì OPAMP mới hoạt động được.
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com
/>
Chương 4 - OPAMP
1. Giới thiệu
2. Mơ hình OPAMP lý tưởng
3. Các mạch ứng dụng của OPAMP
4. Mạch OPAMP ở trạng thái bão hòa
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com
/>
2. Mơ hình OPAMP lý tưởng
Các đặc tính của OPAMP lý tưởng:
• Trở kháng vào .
• Trở kháng ra = 0.
• Độ lợi common-mode = 0.
• Độ lợi vi sai Aod .
• Băng thơng .
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com
/>
2. Mơ hình OPAMP lý tưởng
- Mặc dù A od rất lớn, tuy nhiên ngõ ra bị
giới hạn trong khoảng (V+ - V; V- + V), gọi
là vùng tích cực của OPAMP.
- V có giá trị khoảng vài mV đến khoảng
hơn 1V.
- Khi OPAMP hoạt động ở vùng tích cực
vo
v2 v1
0
Aod
nên có thể xem v2 = v1.
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com
/>
Chương 4 - OPAMP
1. Giới thiệu
2. Mơ hình OPAMP lý tưởng
3. Các mạch ứng dụng của OPAMP
4. Mạch OPAMP ở trạng thái bão hòa
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com
/>
3. Các mạch ứng dụng của OPAMP
Mạch khuếch đại đảo
- Độ lợi áp:
vo
R2
Av
vI
R1
- Trở kháng vào - ra:
Ri R1 ; Ro 0
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com
/>
3. Các mạch ứng dụng của OPAMP
Mạch khuếch đại đảo cải tiến
- Độ lợi áp:
vo
R2 R3 R3
Av 1
vI
R1 R4 R2
- Trở kháng vào: Ri = R1.
- Ưu điểm: tạo được mạch khuếch đại với
độ lợi áp lớn và trở kháng vào lớn.
Ví dụ: Thiết kế mạch khuếch đại đảo với Av
= -100, R i = 50k với các điện trở không
quá lớn?
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com
/>
3. Các mạch ứng dụng của OPAMP
Mạch cộng
vI1 vI2 vI3
v o RF
R R
R
1
2
3
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com
/>
3. Các mạch ứng dụng của OPAMP
Mạch khuếch đại không đảo
- Độ lợi áp:
vo
R2
Av 1
vI
R1
- Trở kháng vào - ra: là trở kháng vào - ra
của OPAMP lý tưởng.
- Ứng dụng làm mạch đệm áp
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com
/>
3. Các mạch ứng dụng của OPAMP
Ví dụ: Xác định biểu thức vo của mạch hình
bên.
Đáp án:
vo = 10vI1 + 5vI2.
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com
/>
3. Các mạch ứng dụng của OPAMP
Mạch chuyển đổi điện áp - dòng điện
- Tạo dòng điện cố định qua tải:
vI
i2 i 1
R1
- Mạch này không áp dụng được cho
trường hợp tải cần nối đất.
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com
/>
3. Các mạch ứng dụng của OPAMP
Mạch chuyển đổi điện áp - dòng điện cải tiến
- Dòng qua tải:
RF ZL
RF
Z
L
iL
1 vI
RR
RR
R
2
1 3
1 3
- Thiết kế chọn:
RF
1
vI
iL
R1R3 R2
R2
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com
/>
3. Các mạch ứng dụng của OPAMP
Mạch khuếch đại vi sai
R4
R2 R3
v o 1
R1 1 R4
R
3
v R2 v
I2 R I1
1
- Thiết kế chọn:
R4
R2
R2
v o v I2 v I 1
R3 R1
R1
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com
/>
3. Các mạch ứng dụng của OPAMP
Mạch khuếch đại dụng cụ (instrumentation amplifier)
R4 2R2
v I2 v I 1
v o 1
R3
R1
- Ứng dụng: Mạch có hệ số khuếch đại
lớn và trở kháng vào lớn.
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com
/>
3. Các mạch ứng dụng của OPAMP
Mạch tích phân
t
1
v o (t) v C (0)
v I ( x)dx
R1C 2 o
- Hàm truyền
1
H ( s)
R1C 2 s
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com
/>
3. Các mạch ứng dụng của OPAMP
Mạch vi phân
dvI (t)
v o (t) R2 C 1
dt
- Hàm truyền
H( s) R2 C 1s
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com
/>
3. Các mạch ứng dụng của OPAMP
Bài tập 1: Cho mạch OPAMP như hình với: R 1 =10k, R 2 = = 80k, R 3 =
20k, R4 = 100k và vI = -0.15V. Tính vo1, vo, i1, i2, i3, i4 và cho biết dòng ngõ
ra của mỗi OPAMP chạy ra ngoài hay chạy vào trong OPAMP.
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com
/>
3. Các mạch ứng dụng của OPAMP
Bài tập 2: Cho mạch OPAMP như hình. Tính vo1 theo vI1 và vI2, vẽ dạng vo
khi vI1 = 5mV, vI2 = -25 - 50sin(t)mV.
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com
/>
3. Các mạch ứng dụng của OPAMP
Bài tập 3: Cho mạch OPAMP như hình. Viết biểu thức vo1 theo vI1 và vI2,
tính vo khi a) vI1 = 0.2V, vI2 = 0.3V và b) vI1 = 0.25V, vI2 = -0.4V.
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com
/>
3. Các mạch ứng dụng của OPAMP
Bài tập 4: Cho mạch OPAMP như hình.
a) Xác định Av1 = v01/vI; Av2 = vo2/vi; Xác định mối liên hệ giữa vo1 và vo2.
b) Với R2 = 60k, R1 = 20k, R = 50k, vI = -0.5V, tính v01 và v02.
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com
/>
3. Các mạch ứng dụng của OPAMP
Bài tập 5: Cho mạch OPAMP như hình (mạch này gọi là mạch lọc tích cực
thơng thấp bậc 1 - mạch lọc Butterworth thơng thấp bậc 1).
a) Xác định hàm truyền H(s) = Vo(s)/VI(s).
b) Vẽ đồ thị Bode của H(s) khi R1 = R2 = 1k, C2 = 10F.
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com
/>
3. Các mạch ứng dụng của OPAMP
Bài tập 6: Cho mạch OPAMP như hình (mạch này gọi là mạch lọc tích cực
thơng cao bậc 1 - mạch lọc Butterworth thơng cao bậc 1).
a) Xác định hàm truyền H(s) = Vo(s)/VI(s).
b) Vẽ đồ thị Bode của H(s) khi R1 = 1k, R2 = 100k C2 = 10F.
Nguyễn Phước Bảo Duy - HCMUT
CuuDuongThanCong.com
/>
