Tải bản đầy đủ (.pdf) (7 trang)

Điện Tử - Kỹ Thuật Mạch Điện Tử part 20 ppsx

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (296.18 KB, 7 trang )


134



Hình 2.100b: Khuếch đại một chiều hai đường có biến đổi trung gian
Có th

dùng nguyên lý hình 2.100b khi thi
ế
t k
ế
b

khu
ế
ch
đạ
i m

t chi

u có bi
ế
n
đổ
i trung gian.
Đ
i

n áp vào m



t chi

u U
v

đồ
ng th

i
đặ
t lên hai nhánh song song. M

t
trong các nhánh
đ
ó là b

khu
ế
ch
đạ
i m

t chi

u theo s
ơ

đồ

hình 2.100a còn nhánh kia
là b

khu
ế
ch
đạ
i m

t chi

u ghép tr

c ti
ế
p có h

s

khu
ế
ch
đạ
i K
1
.
Đ
i

n áp ra c


a hai
b

khu
ế
ch
đạ
i
đ
ó có
đượ
c
đư
a vào b

c

ng và sau
đ
ó
đư
a vào m

t b

khu
ế
ch
đạ

i
chung ti
ế
p sau. N
ế
u tính
đế
n
đ
i

n áp trôi

U do b

khu
ế
ch
đạ
i m

t chi

u ghép tr

c
ti
ế
p gây ra, thì
đ

i

n áp
đư
a vào b

c

ng s

là :
U
r
= K
2
U
v
+ K
1
(U
v
+

U) = (K
1
+ K
2
)U
v
+ K

1

U (2-234)
Khi
đ
ó
độ
trôi
đ
i

m “không” t
ươ
ng
đố
i c

a c

b

khu
ế
ch
đạ
i m

t chi

u là :

h =
( )
h.
KK
K
UKK
.
∆∆
K
21
1
v21
1

+
=
+



đ
ây : h’ =

U/U
v

độ
trôi c

a nhánh khu

ế
ch
đạ
i m

t chi

u tr

c ti
ế
p.
T

bi

u th

c trên ta th

y r

ng
độ


n
đị
nh c


a b

khu
ế
ch
đạ
i m

t chi

u càng cao
khi t

s

K
2
/K
1
càng l

n.
Vì tham s

c

a b

khu
ế

ch
đạ
i m

t chi

u hai nhánh có bi
ế
n
đổ
i trung gian t

t h
ơ
n
nhi

u so v

i b

khu
ế
ch
đạ
i m

t chi

u lo


i t
ươ
ng t

khác, cho nên chúng
đượ
c dùng
trong nh

ng tr
ườ
ng h

p khi c

n h

s

khu
ế
ch
đạ
i cao v

i
độ
trôi
đ

i

m “không” nh


nh

t, ví d

nh
ư
trong máy tính t
ươ
ng t

và các thi
ế
t bi
đ
o l
ườ
ng khác.

1

2

3

AC

AC
K
K
K

135


Hình 2.101: Bộ điều chế dùng tranzito

2.4 KHUẾCH ĐẠI DÙNG VI MẠCH THUẬT TOÁN
2.4.1 Khái niệm chung
Danh t

: “khu
ế
ch
đạ
i thu

t toán” (operational amplifier) thu

c v

b

khu
ế
ch
đạ

i
dòng m

t chi

u có h

s

khu
ế
ch
đạ
i l

n, có hai
đầ
u vào vi sai và m

t
đầ
u ra chung.
Tên g

i này có quan h

t

i vi


c

ng d

ng
đầ
u tiên c

a chúng ch

y
ế
u
để
th

c hi

n
các phép tính c

ng, tr

, tích phân v.v… Hi

n nay các b

khu
ế
ch

đạ
i thu

t toán
đ
óng
vai trò quan tr

ng và
đượ
c

ng d

ng r

ng rãi trong k
ĩ
thu

t khu
ế
ch
đạ
i, t

o tín hi

u
hình sin và xung, trong b




n áp và b

l

c tích c

c v.v…

Hình 2.102: Các kiểu IC khuếch đại thuật toán

Kí hi

u quy
ướ
c m

t b

khu
ế
ch
đạ
i thu

t toán (OA) cho trên hình 2.102 v

i

đầ
u
vào U
vk
(hay U
v+
) g

i là
đầ
u vào không
đả
o và
đầ
u vào th

hai U
vd
(hay U
v-
) g

i là
đầ
u
vào
đả
o. Khi có tín hi

u vào

đầ
u không
đả
o thì gia s

tín hi

u ra cùng d

u (cùng pha)
so v

i gia s

tín hi

u vào. N
ế
u tín hi

u
đượ
c
đư
a vào
đầ
u
đả
o thì gia s


tín hi

u ra
ng
ượ
c d

u (ng
ượ
c pha) so v

i gia s

tín hi

u vào.
Đầ
u vào
đả
o th
ườ
ng
đượ
c dùng
để
th

c hi

n h


i ti
ế
p âm bên ngoài vào cho OA.
C

u t

o c
ơ
s

c

a OA là các t

ng vi sai dùng làm t

ng vào và t

ng gi

a c

a b


khu
ế
ch

đạ
i. T

ng ra OA th
ườ
ng là t

ng l

p emit
ơ
(CC)
đả
m b

o kh

n
ă
ng t

i yêu c

u
c

a các s
ơ

đồ

. Vì h

s

khu
ế
ch
đạ
i t

ng emit
ơ
g

n b

ng 1, nên h

s

khu
ế
ch
đạ
i
đạ
t

136


đượ
c nh

t

ng vào và các t

ng khu
ế
ch
đạ
i b

sung m

c gi

a t

ng vi sai và t

ng CC.
Tu

thu

c vào h

s


khu
ế
ch
đạ
i c

a OA mà quy
ế
t
đị
nh s

l
ượ
ng t

ng gi

a. Trong OA
hai t

ng (th
ế
h

m

i) thì g

m m


t t

ng vi sai vào và m

t t

ng b

sung, còn trong OA
ba t

ng (th
ế
h

c
ũ
) thì g

m m

t t

ng vi sai vào và hai t

ng b

sung. Ngoài ra OA còn
có các t


ng ph

, nh
ư
t

ng d

ch m

c
đ
i

n áp m

t chi

u, t

ng t

o ngu

n

n dòng, m

ch

h

i ti
ế
p.

Hình 2.103: Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại thuật toán
S
ơ

đồ
nguyên lý c

a OA ba t

ng v

trên hình 2.103,
đượ
c cung c

p t

hai ngu

n
E
c1
và E
c2

có th

không b

ng nhau ho

c b

ng nhau và có
đ
i

m chung. T

ng khu
ế
ch
đạ
i vào dùng T
1
và T
2
, t

ng hai dùng T
5
và T
6
m


c theo s
ơ

đồ
vi sai (h.2.195a). T

ng
th

ba g

m T
7
và T
8
.
Đầ
u ra c

a nó ghép v

i
đầ
u vào c

a T
9
m

c theo t


ng CC.
Đ
i

u
khi

n T
7
theo m

ch baz
ơ
b

ng tín hi

u ra t

ng hai,
đ
i

u khi

n T
8
theo m


ch emit
ơ

b

ng
đ
i

n áp trên
đ
i

n tr

R
12
do dòng emit
ơ
T
9
ch

y qua nó. T
8
tham gia vào vòng
h

i ti
ế

p d
ươ
ng
đả
m b

o h

s

khu
ế
ch
đạ
i cao cho t

ng ba. Tác d

ng
đồ
ng th

i c

a T
7

và T
8
ho


c là làm t
ă
ng, ho

c là làm gi

m (tu

thu

c vào tín hi

u vào T
6
)
đ
i

n áp t

ng
CC. T
ă
ng
đ
i

n áp trên baz
ơ

T
9
là do s

gi

m
đ
i

n áp m

t chi

u T
7
c
ũ
ng nh
ư
do s


gi

m
đ
i

n tr


c

a T
8
và ng
ượ
c l

i.
Tranzito T
3

đ
óng vai trò ngu

n

n dòng, còn tranzito T
4

đượ
c m

c thành
đ
i

t
để


t

o
đ
i

n áp chu

n,

n
đị
nh nhi

t cho T
3

đ
ã
đượ
c nói t

i

2.3.6b.
Khi
đ
i


n áp vào U
vk
= U
vd
= 0 thì
đ
i

n áp
đầ
u ra c

a OA là U
r
= 0.

137

D
ướ
i tác d

ng c

a tín hi

u vào (h.2.103) có d

ng n


a sóng “+”,
đ
i

n áp trên
colect
ơ
c

a T
6
t
ă
ng, s

làm dòng I
B
và I
E
c

a T
9
.
Đ
i

n áp trên R
12
s


t
ă
ng làm gi

m
dòng I
B
và I
E
c

a T
8
. K
ế
t qu


đầ
u ra OA có
đ
i

n áp c

c d
ươ
ng U
r

> 0. N
ế
u tín hi

u
vào

ng v

i n

a sóng “-“ thì


đầ
u ra OA có
đ
i

n áp c

c tính âm U
r
< 0.
Đặ
c tuy
ế
n quan tr

ng nh


t c

a OA là
đặ
c tuy
ế
n truy

n
đạ
t
đ
i

n áp (h.2.104),
g

m hai
đườ
ng cong t
ươ
ng

ng v

i các
đầ
u vào
đả

o và không
đả
o. M

i
đườ
ng cong
g

m m

t
đ
o

n n

m ngang và m

t
đ
o

n d

c.
Đ
o

n n


m ngang t
ươ
ng

ng v

i ch
ế

độ

tranzito t

ng ra (t

ng CC) thông bão hoà ho

c c

t dòng. Trên nh

ng
đ
o

n
đ
ó khi thay
đổ

i
đ
i

n áp tín hi

u
đặ
t vào,
đ
i

n áp ra c

a b

khu
ế
ch
đạ
i không
đổ
i và
đượ
c xác
đị
nh
b

ng các giá tr


U
+
r max
, U
-
r max
, g

i là
đ
i

n áp ra c

c
đạ
i, (
đ
i

n áp bão hoà) g

n b

ng
E
c
c


a ngu

n cung c

p (trong các IC thu

t toán m

c
đ
i

n áp bão hoà này th
ườ
ng
th

p h
ơ
n giá tr

ngu

n E
c
t

1
đế
n 3V v


giá tr

).
Đ
o

n d

c bi

u th

ph

thu

c t

l

c

a
đ
i

n áp ra v

i

đ
i

n áp vào, v

i góc nghiêng xác
đị
nh h

s

khu
ế
ch
đạ
i c

a OA (khi
không có h

i ti
ế
p ngoài).
K =

U
n
/

U

v

Tr

s

K tu

thu

c vào t

ng lo

i OA, có th

t

vài tr
ă
m
đế
n hàng tr
ă
m nghìn l

n
l

n h

ơ
n. Giá tr

K l

n cho phép th

c hi

n h

i ti
ế
p âm sâu nh

m c

i thi

n nhi

u tính
ch

t c

a OA.
Đườ
ng cong lí t
ưở

ng (h.2.104)
đ
i qua g

c to


độ
. Tr

ng thái U
r
= 0 khi U
v
= 0 g

i
là tr

ng thái cân b

ng c

a OA, tuy nhiên
đố
i v

i nh

ng OA th


c t
ế
th
ườ
ng khó
đạ
t
đượ
c cân b

ng hoàn toàn, ngh
ĩ
a là khi U
v
= 0 thì U
r
có th

l

n h
ơ
n ho

c nh

h
ơ
n

không. Nguyên nhân m

t cân b

ng là do s

t

n m

n các tham s

c

a nh

ng linh ki

n
trong khu
ế
ch
đạ
i vi sai (
đặ
c bi

t là tranzito).
S


ph

thu

c vào nhi

t
độ
c

a tham s

OA gây nên
độ
trôi thiên áp
đầ
u vào và
đ
i

n áp
đầ
u ra theo nhi

t
độ
. Vì v

y
để

cân b

ng ban
đầ
u cho OA ng
ườ
i ta
đư
a vào
m

t trong các
đầ
u vào c

a nó m

t
đ
i

n áp ph

thích h

p ho

c m

t

đ
i

n tr


để

đ
i

u
ch

nh dòng thiên áp

m

ch vào.







Hình 2.104: Đặc tuyến truyền đạt của IC thuật toán
Đ
i


n tr

ra là m

t trong nh

ng tham s

quan tr

ng c

a OA. OA ph

i có
đ
i

n tr


ra nh

(hàng ch

c ho

c hàng tr
ă
m


)
để

đả
m b

o
đ
i

n áp ra l

n khi
đ
i

n tr

t

i nh

,
đ
i

u
đ
ó

đạ
t
đượ
c b

ng m

ch l

p emit
ơ



đầ
u ra OA. Tham s

t

n s

c

a OA xác
đị
nh
theo
đặ
c tuy
ế

n biên
độ
t

n s

c

a nó (h.2.105a) b

gi

m

mi

n t

n s

cao, b

t
đầ
u t


U r
U
v


U
v đảo
U
v không đảo

138

t

n s

c

t f
c
v

i
độ
d

c
đề
u (-20dB) trên m

t kho

ng c


a tr

c t

n s

. Nguyên nhân là
do s

ph

thu

c các tham s

c

a tranzito và
đ
i

n dung kí sinh c

a s
ơ

đồ
OA vào t

n

s

. T

n s

f
1


ng v

i h

s

khu
ế
ch
đạ
i c

a OA b

ng 1 g

i là t

n s


khu
ế
ch
đạ
i
đơ
n v

.
T

n s

biên f
c


ng v

i h

s

khu
ế
ch
đạ
i c

a OA b


gi

m
đ
i

2 l

n,
đượ
c g

i là gi

i
thông khi không có m

ch h

i ti
ế
p âm, f
c
th
ườ
ng th

p c


vài ch

c Hz.
Khi dùng OA khu
ế
ch
đạ
i tín hi

u, th
ườ
ng s

d

ng h

i ti
ế
p âm


đầ
u vào
đả
o. Vì
có s

d


ch pha tín hi

u ra so v

i tín hi

u vào

t

n s

cao nên
đặ
c tuy
ế
n pha t

n s


c

a OA theo
đầ
u vào còn có thêm góc l

ch pha ph

và tr


nên l

n h
ơ
n 180
o

(h.1.105b).

m

t t

n s

cao f
*
nào
đ
ó, n
ế
u t

ng góc d

ch pha b

ng 360
o

thì xu

t hi

n
h

i ti
ế
p d
ươ
ng theo
đầ
u vào
đả
o

t

n s


đ
ó làm m

ch b

m

t


n
đị
nh (xem 2.5.1)


t

n s

này.
Để
kh

c ph

c hi

n t
ượ
ng trên, ng
ườ
i ta m

c thêm m

ch hi

u ch


nh pha
RC ngoài
để
chuy

n t

n s

f
*
ra kh

i d

i thông c

a b

khu
ế
ch
đạ
i. Tham s

m

ch RC
và v


trí m

c chúng trong s
ơ

đồ
IC
để
kh

t

kích do ng
ườ
i s

n xu

t ch

d

n.
D
ướ
i
đ
ây ta kh

o sát m


t s

m

ch

ng d

ng c
ơ
b

n dùng OA

ch
ế

độ
làm vi

c
trong mi

n tuy
ế
n tính c

a
đặ

c tuy
ế
n truy

n
đạ
t và có s

d

ng h

i ti
ế
p âm
để

đ
i

u
khi

n các tham s

c
ơ
b

n c


a m

ch.


Hình 2.105: Khảo sát IC thuật toán bằng mô phỏng

2.4.2. Bộ khuếch đại đảo


139


Hình 2.106: Khuếch đại đảo dùng IC thuật toán
B

khu
ế
ch
đạ
i
đả
o cho trên hình 2.106, có th

c hi

n h

i ti

ế
p âm song song
đ
i

n
áp ra qua R
ht
.
Đầ
u vào không
đả
o
đượ
c n

i v

i
đ
i

m chung c

a s
ơ

đồ
(n


i
đấ
t). Tín
hi

u vào qua R
1

đặ
t vào
đầ
u
đả
o c

a OA. N
ế
u coi OA là lý t
ưở
ng thì
đ
i

n tr

vào c

a
nó vô cùng l


n R
v




, và dòng vào OA vô cùng bé I
0
= 0, khi
đ
ó t

i nút N có ph
ươ
ng
trình nút dòng
đ
i

n : I
v


I
ht
.
T


đ

ó ta có :

ht
ra0
1
0v
R
UU
R
UU

=

(2-325)
Khi K



,
đ
i

n áp
đầ
u vào U
0
= U
r
/K


0, vì v

y (2-235) có d

ng :
U
v
/R
1
= -U
r
/U
ht
(2-236)
Do
đ
ó h

s

khu
ế
ch
đạ
i
đ
i

n áp K
đ

c

a b

khu
ế
ch
đạ
i
đả
o có h

i ti
ế
p âm song
song
đượ
c xác
đị
nh b

ng tham s

c

a các ph

n t

th



độ
ng trong s
ơ

đồ
:
K
đ
= U
r
/U
v
= – R
ht
/R
1
(2-237)
N
ế
u ch

n R
ht
= R
1
, thì K
đ
= –1, s

ơ

đồ
(h.2.106) có tính ch

t t

ng
đả
o l

p l

i
đ
i

n áp
(
đả
o tín hi

u). N
ế
u R
1
= 0 thì t

ph
ươ

ng trình I
v


I
ht
ta có
I
v
= – U
ra
/R
ht
hay U
ra
= –I
v
.R
ht

t

c là
đ
i

n áp ra t

l


v

i dòng
đ
i

n vào (b

bi
ế
n
đổ
i dòng thành áp).
Vì U
0


0 nên R
v
= R
1
, khi K



thì R
r
= 0.

140


2.4.3. Bộ khuếch đại không đảo
B

khu
ế
ch
đạ
i không
đả
o (h.2.107) g

m có m

ch h

i ti
ế
p âm
đ
i

n áp
đặ
t vào
đầ
u
đả
o, còn tín hi


u
đặ
t t

i
đầ
u vào không
đả
o c

a OA. Vì
đ
i

n áp gi

a các
đầ
u vào OA
b

ng 0 (U
0
= 0) nên quan h

gi

a U
v
và U

r
xác
đị
nh b

i :
Hình 2.107: Khuếch đại không đảo dùng IC thuật toán
U
v
= U
r
.
ht1
1
RR
R
+

H

s

khu
ế
ch
đạ
i không
đả
o có d


ng :
K
k
=
1
ht
1
1ht
vao
ra
R
R
1
R
RR
U
U
+=
+
= (2-238a)
L
ư
u ý khi
đế
n v

trí gi

a l


i vào và l

i ra t

c là thay th
ế
U
ra
b

ng U
vào
và ng
ượ
c l

i
trong s
ơ

đồ
(2.107a), ta có b

suy gi

m
đ
i

n áp :

U
ra
=
( )
1
1ht
vao
.R
RR
U
+
(2-238b)
Khi R
ht
= 0 và R
1
=

thì ta có s
ơ

đồ
b

l

p l

i
đ

i

n áp (h.2.107b) v

i K
k
= 1.
Đ
i

n
tr

vào c

a b

khu
ế
ch
đạ
i không
đả
o b

ng
đ
i

n tr


vào OA theo
đầ
u vào
đả
o và khá
l

n,
đ
i

n tr

ra R
r
 0.
2.4.4. Mạch cộng
a - Mạch cộng đảo:
Sơ đồ hình 2.108 có dạng bộ khuếch đại đảo với các nhánh song song ở đầu vào
bằng số lượng tín hiệu cần cộng. Coi các điện trở là bằng nhau:
R
ht
= R
1
= R
2
= … = R
n
< R

v
.

×