Bài giảng Kỹ thuật điện điện tử - Chương 10: Opamp - Các mạch ứng dụng

Nội dung text: Bài giảng Kỹ thuật điện điện tử - Chương 10: Opamp - Các mạch ứng dụng

1. 348 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 10 Thành phần chính của máy tính tương đồng là các linh kiện được gọi là khuếch đại thuật toán (operational amplifier) vì cấu hình của nó dùng thực thi các phép tính: cộng, trừ, nhân, chia dữ liệu của các tín hiệu ngõ vào. Tên gọi tắt của các linh kiện khuếch đại thuật toán là Op Amp. Op Amp được dùng để khuếch đại với độ lợi khuếch đại vòng hở giá trị lớn, và khi khuếch đại vòng kín, bộ khuếch đại tạo thành các phép tính toán học được ghi nhận bởi các phần tử thụ động bên ngoài. Các bộ khuếch đại này đầu tiên có kích thước rất lớn vì được tạo thành từ các đèn điện tử chân không và cần điện áp nguồn cung cấp có giá trị cao dẫn đến giá thành cao khi sử dụng trong lãnh vực thương mại. Ngày nay, các máy tính tương đồng có mục tiêu tổng quát được tìm thấy trong các trường đại học và trong các phòng thí nghiệm lớn với mục tiêu nghiên cứu các hoạt động. Cần thực hiện hoạt động song song tín hiệu của các bộ chuyển đổi trong các thí nghiệm và Op Amps tìm ra các phương thức ứng dụng các tín hiệu này. Khi những áp dụng các tín hiệu được mở rộng, yêu cầu sử dụng Op Amps phát triển, dẫn đến sự cần thiết về máy tính tương đồng: Op Amp tiếp tục tồn tại vì tính quan trọng của các áp dụng analog đa năng. Ngay khi máy tính số thay thế máy tính tương tự (khi cần đo lường theo thời gian thực) các yêu cầu về Op Amps vẫn gia tăng vì các áp dụng đo lường vẫn còn có nhu cầu. Các tín hiệu tác động đầu tiên được tạo thành bằng các đèn chân không rồi tiếp đến là do các transistor.Trong suốt khoảng thời gian của thập niên 1950, các đèn chân không có kích thước nhỏ hơn hoạt động với điện áp nguồn thấp hơn được các nhà sản xuất thu gọn kích thước và đưa vào các thiết bị dân dụng, một module Op Amps lúc bấy giờ có tên riêng là “brick”. Kích thước của các đèn chân không và các linh kiện được giảm dần cho đến khi một Op Amps được thu nhỏ kích thước chỉ còn bằng kích thước của một đèn octal chân không (đèn 8 cực chân không). Khi cáctransistor được đưa vào lãnh vực thương mại ở thập niên 1960, kích thước của Op Amps thu gọn đến vài inches3 (1 inch3  16,4 cm3) và vẫn còn được gọi là “brick”. Tên gọi “brick” được gọi cho bất kỳ module điện tử nào sử dụng phương pháp kết khối dùng phương pháp hổn hợp, không dùng phương pháp tạo khối dùng mạch tích hợp IC (intergrated circuit). Hầu hết các Op Amps đầu tiên được chế tạo với các ứng dụng riêng, không có mục tiêu chung tổng quát. Các IC được trang bị vào những năm cuối của thập niên 1950 và đầu thập niên 1960, nhưng cho đến giữa thập niên 1960 nhà sản xuất Fairchild cho ra linh kiện Op Amp đầu tiên là µA709 do Robert J.Widler thiết kế để dùng trong lãnh vực thương mại. Bất lợi chính của linh kiện µA709 là vấn đề ổn định, linh kiện cần bồi hoàn (bù) từ mạch ngoài . Tiếp theo là linh kiện µA741 là Op Amps có bồi hoàn bên trong, không dùng mạch ngoài, hoạt động theo tính năng trình bày trong tài liệu kỹ thuật (data sheet). Tuy nhiên µA741 không được chấp nhận sử dụng nhiều hơn so với µA709. Tiếp sau đó các phiên bản khác của Op Amps được thiết kế liên tục với các đặc tính và độ tin cây được cải thiện không ngừng. Các Op Amp ngày nay có thể hoạt động ổn định trong dảy tần số (frequency spectrum) từ 5 kHz đến 1 GHz. Dảy điện áp nguồn cung cấp đảm bảo cho các hoạt động từ 0,9 V đến 1000 V. Op Amps thật sự trở thành một IC analog đa năng cho các họat động dưới dạng analog. Op Amps có thể hoạt động như bộ driver ,bộ so sánh (comparator), bộ khuếch đại (amplifier), bộ dời mức (level shifter) , bộ dao động (oscilator), bộ lọc (filter), bộ tạo tín hiệu điều khiển, actuatordriver, nguồn dòng (current source), nguồn áp (voltage source) và các áp dụng khác . . . V ấn đề thường được đặt ra cho người thiết kế là: bằng cách nào giải quyết nhanh chọn ra các mạch hiệu chỉnh dùng tổ hợp từ các Op Amps, và bằng cách nào tính nhanh các thông số cho các phần tử thụ động cần thiết trong các mạch dùng làm hàm chuyển (hàm truyền). Quá trình này được giải quyết bằng nhiều môn học: Mạch Điện Tử , Điều Khiển Tự Động . . . V ới phần trình bày tóm tắt quá trình lịch sử hình thành và phát triển của linh kiện Op Amps, chúng ta có được tầm nhìn khái quát và hiểu được các phạm vi áp dụng cũng như công dụng của linh kiện Op Amps. Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
2. 350 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 10 b./ Trường hợp tải RT lắp trên ngõ ra bộ khuếch đại: Áp dụng cầu phân áp trên mạch ngõ vào, ta có quan hệ sau: Ri vv1s (10.5) RRis H.10.4 Tương tự, áp dụng cầu phân áp trên mạch ngõ ra, ta có quan hệ sau: RT vKv21 (10.6) RRTo Từ (1.5) và (1.6) suy ra quan hệ sau: vR2i R T AV (10.7) vRRRRsisTo Tóm lại, theo quan hệ (1.7) cho thấy độ lợi điện áp phụ thuộc giá trị Điện trở Tải RT. 10.1.2.2. MÔ HÌNH CỦA BỘ KHUẾCH ĐẠI LÝ TƯỞNG CÓ HỒI TIẾP: Với bộ khuếch đại lý tưởng có mạch tương đương trình bày trong hình H.10.2 cấp nguồn áp vs trên ngõ vào bộ khuếch đại; ngõ ra được nối vào điện trở tải RT; điện trở hồi tiếp Rf, nối hai điểm A từ một đầu ngõ vào đến điểm B trên một đầu ngõ ra , xem hình H.1.5. Bây giờ chúng ta khảo sát độ lợi điện áp của mạch khuếch đại có hồi tiếp. Áp dụng phương pháp giải mạch dùng phương trình điện thế nút tại A, ta có: H.10.5 vv vv 1s 120 (10.8) RRsf Hay: 11v2 vs v1 (10.9) RRsf RR fs Tại B ta có: vK.v21 (10.10) Từ (10.9) và (10.10) suy ra: v2 11K vs KR sff RR R s Tóm lại: v2 K1K RRsf AV vRss 11K RRK1R sf s RRRsff Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
3. 352 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 10 H.10.7 . Đế chân IC ( 8 DIP Socket) IC Opamp có 8 chân ra Với IC Op Amp LM741 với kiểu vỏ 8 DIP 300 các chân ra được đánh số thứ tự từ 1 đến 8 và xếp tuần tự theo thứ tự tứ 1 đến 8 theo chiếu dương lượng giác. Vị trí chân 1 qui định xếp trên cùng của hàng chân phía trái khi nhìn xuống từ phía trên thân của IC. Vị trí chân 1 còn được qui định theo vị trí dấu chấm ở phía đầu trên thân IC (xem hình H.10.7). Mỗi chân ra IC được mang tên theo chức năng, xem hình H.10.8. Ký hiệu biểu diễn cho IC H.10.8: Chức năng các chân ra IC LM741 Opamp trình bày trong H.10.9. Năm 1968, nhà sản xuất Fairchild Semiconductor đã sản xuất opamp A741 với các ứng dụng rộng rãi tổng quát trong các lãnh vực thương mại. Linh kiện có kiểu vỏ MINIDIP và có 8 chân ra . DIP là danh từ viết tắt từ thuật ngữ Dual In–line Packages, có nghĩa là tất cả các đầu ra của linh kiện trên mỗi phía được bố trí trên đường thẳng (các đầu ra tại một phía thẳng hàng với nhau). H10.9 Khi khảo sát Opamp, cần quan tâm đến các đầu ra sau đây : Đầu cấp nguồn điện DC để Opamp họat động: đầu Vcc+ và đầu Vcc-. Ngõ vào không đảo (noninverting input). Ngõ vào đảo (inverting input). Ngõ ra (output). Thông thường có thể đánh dấu các đầu cung cấp nguồn điện để Opamp họat động bằng ký hiệu V+ (hay Vcc+ ) ; V- (hay Vcc-) . Trên ngõ vào của khối Opamp, tín hiệu vào cấp tại ví trí có đánh dấu + là ngõ vào không đảo; ngược lại tín hiệu cấp vào tại vị trí có đánh dấu – ứng với ngõ vào đảo. Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
4. 354 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 10 Vấn đề đặt ra là : làm thế nào duy trì được điều kiện trên tại các ngõ vào opamp trong khi mạch điện đang họat động. Câu trả lời cho vấn đề này là: dùng tín hiệu ngõ ra hồi tiếp trở về ngõ vào đảo của opamp, quá trình phản hồi tín hiệu theo mô tả trên được gọi là hồi tiếp âm; tín hiệu nhận được trên ngõ ra sẽ đưa về và trừ với tín hiệu trên ngõ vào không đảo. Bây giờ chúng ta xét đến các thành phần dòng điện trên các đầu của opamp, xem hình H.10.12. Áp dụng định luật Kirchhoff 1 ta có kết quả sau: iin+ + iin- + ic+ + ic- + io = 0 (10.18) Với giả thiết ràng buộc các dòng điện trên các ngõ vào Opamp rất nhỏ so với dòng điện trên các đầu khác còn lại trên Opamp, chúng ta có mô hình Opamp lý tưởng với dòng điện trên các ngõ vào triệt tiêu, iin+ = iin-  0 .Với giả thiết này cho thấy tổng trở nhập của opamp có giá trị rất lớn. Dảy giá trị của tổng trở nhập từ vài trăm K đến vài ngàn M . Quan hệ iin+ = iin-  0 luôn được áp dụng để giải tích các mạch sử dụng opamp. Từ giả thiết trên,quan hệ (10.18) được viết lại như sau: H.10.12: iiiocc (10.19) Tóm lại , khi bỏ qua ảnh hưởng các dòng điện trên ngõ vào opamp; dòng điện trên ngõ ra của opamp luôn bằng tổng giá trị các dòng điện từ các nguồn cung cấp vào opamp. 10.1.3. MÔ HÌNH TOÁN HAY MẠCH TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA OP AMP: 10.1.3.1.MÔ HÌNH TÓAN CỦA OPAMP KHI HỌAT ĐỘNG TRONG VÙNG KHUẾCH ĐẠI: Trong phần này chúng ta trình bày mạch tương đương của opamp thực tế khi hoạt động trong vùng khuếch đại tuyến tính. Đây là mô hình tóan học mô tả cấu trúc Op Amp gần giống thực tế, được sử + NGOÕ RA iin + NGOÕ VAØO dụng trong một số các phần mềm dùng mô - KYÙ HIEÄU CUÛA phỏng, hình H10.13. Để đơn giản cho quá + + OPAMP trình khảo sát đề nghị gọi tên cho mô hình này là mô hình toán dạng chính xác.Trong Ri io Ro mô hình này, ta có: + Vin+ - + Ri : tổng trở nhập Opamp. A.(vin+ -vin-) A: độ khuếch đại điện áp vòng hở. iin- Ro: tổng trở ngõ ra Opamp - Vo + Trên mạch tương đương chúng ta Vin- còn có nguồn áp phụ thuộc giá trị - - - vin vin vin của điện áp trên các ngõ vào và độ khuếch đại điện áp vòng hở A. H.10.13: Mô Hình Toán ( hay mạch tương đương) Với IC Opamp LM741, giá trị của các của IC Op Amp. phần tử trong mạch tương đương để tham khảo được tóm tắt như sau: 5 Ri = 2 M ; A = 10 ; R0 = 75 . Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
5. 356 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 10 Tóm lại: 11 Vo Vin RRGF R F Hay: Vo RF A1V (10.26) VRin G CHÚ Ý: Từ quan hệ (10.26) chúng ta rút ra các nhận xét như sau: Khi Opamp được cung cấp bằng nguồn kép, đặc tính chuyển điện áp của Opamp có dạng như trong hình H.10.11. Nếu điện áp ngõ vào Vin = K (hằng số), nói khác đi Vin là điện áp một chiều độc lập đối với biến thời gian. Theo (10.26) điện áp nhận trên ngõ ra cũng là điện áp một chiều có giá trị là Vo = K.AV và giá trị Vo phải nằm trong phạm vi giới hạn sau đây: Vcc Vo +Vcc Trong hình H.10.26 trình bày mạch H.10.16 khuếch đại đầu vào không đảo dùng Opamp mang mã số LM324, được cung cấp bằng nguồn kép 12V DC (tạo bởi các nguồn V1 và V2). Khi nguồn áp V3 (trên ngõ vào) thay đổi giá trị từ -12V đến +12V, điện áp Vo trên ngõ ra thay đổi tương ứng. Đặc tính chuyển mô tả quan hệ giữa Vo theo Vin trình bày trong hình H.10.17. H.10.17: Đặc tính chuyển DC của Opamp LM324 mô tả quan hệ giữa Vo khi thay đổi Vin Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
6. 358 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 10 H.10.19: Dạng trên ngõ vào mạch khuếch đại hình H.10.16 và điện áp Vo trên ngõ ra Vin ; lúc biên độ Vo đạt trạng thái bảo hòa dương và bảo hòa âm. 10.2.1.2.MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐẦU VÀO ĐẢO (INVERTING OPAMP): Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại đầu vào đảo trình bày trong hình H.10.20. Trong đó: RF : điện trở hồi tiếp. RG : điện trở nối từ nguồn Vin đến ngõ vào đảo. Điện trở này còn được gọi là điện trở vào Opamp. Av là độ lợi khuếch đại điện áp của mạch khuếch đại dùng Opamp. Viết phương trình điện thế nút tại nút b, với Vb là điện thế tại nút b so điểm điện thế chuẩn ta có : Vb Vin Vb Vo iin 0 (10.27) RG RF Áp dụng các giả thiết Opamp lý tưởng ta có: iin 0 và Vin Va Vb 0 Vb 0 hay Vb = 0. Suy ra: 0V 0V in o 0 RRGF Tóm lại: Vo RF AV (10.28) VRin G Lý luận tương tự như trên, với Opamp lý tưởng được cung cấp nguồn kép: giá trị của Vo cũng bị chận giới hạn trong phạm vi : –Vcc Vo Vcc khi thay đổi giá trị Vin . Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
7. 360 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 10 m Muốn điện áp trên ngõ ra đạt kết quả là : Vo  Vi , ta chỉ cần chọn giá trị cho các điện i 1 trở trong mạch thỏa quan hệ sau: R1 R2 Rm (10.32) Và: RF m 1 .RG (10.33) MACH CỘNG CAC TIN HIỆU TẠI NGÕ VAO DẢO: Trong trường hợp này ta có mạch điện hình H.10.22. Áp dụng điều kiện Opamp lý tưởng ta có kết quả sau: iin- = iin+ = 0 Vin = Va Vb = 0 – Vb = 0 Suy ra: Vb = 0. Áp dụng phương trình điện thế nút tại b ta có: VVbin1bin2bin3bo VV VV VV i0in (10.33) RRRR123F Tóm lại: VVin1 in2 Vin3 VR.oF (10.34) RRR123 Khi chọn các giá trị điện trở ngõ vào R1 = R2 = R3 = Rin , ta có kết quả: RF V.VVVoin1in2in3 (10.35) Rin Trong trường hợp đặc biệt nếu chọn RF = Rin ta có :: VVVVoin1in2in3 (10.36) Điện áp trên ngõ ra bằng tổng các giá trị tín hiệu điện áp ngõ vào nhưng đảo dấu. CHÚ Ý: Khi tín hiệu điện áp ngõ vào mạch cộng là các điện áp một chiều, điện áp trên ngõ ra cũng là dạng một chiều. Dấu của điện áp ngõ ra tùy thuộc vào dạng mạch sử dụng. Khi tín hiệu điện áp ngõ vào không là dạng một chiều, có thể là các hàm số theo biến số thời gian t, tín hiệu điện áp ngõ ra sẽ là hàm tổng hợp của các tín hiệu ngõ vào. THÍ DỤ 10.2: Trong mạch H.10.23 cho : Vcc = ± 12 V ; R1 = R2 = 4,7 KΩ ; RF = RG = 10 KΩ ; Opamp có mã số là TL084. Các tín hiệu điện áp trên ngõ vào Vin1 và Vin2 có dạng như trong hình H.10.24. Đặc tuyến chuyển của Opamp TL084 (tương ứng với thông số của mạch khuếch đại trong hình H.10.23) trình bày trong hình H.10.25. Xác định dạng tín hiệu áp Vo trên ngõ ra của mạch khuếch đại cho trong hình H.10.26. Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
8. 362 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 10 H.10.26: Dạng điện áp Vout trên ngõ ra của mạch cộng dùng Opamp trong hình H.10.23 10.2.3. MẠCH TRỪ TÍN HIỆU VÀ MẠCH KHUẾCH ĐẠI VI SAI: Đầu tiên, chúng ta xét trường hợp tổng quát khi các điện trở hồi tiếp RF , điện trở nối đất RG và các điện trở nối tiếp với các nguồn áp có giá trị khác nhau. Áp dụng phương trình điện thế nút tại các nút a và b, chúng ta có các quan hệ sau đây. Phương trình điện thế nút tại a: VVVaain1 i0in (10.37) RRG1 Phương trình điện thế nút tại b: VVbin2bo VV i0in (10.38) RR2F Áp dụng điều kiện Opamp lý tưởng ta có: VinVVVV0 in in a b và iin- = iin+ = 0 Hay: Vab V và iin- = iin+ = 0 Suy ra: 11Vin1 V.a (10.39) RRG1 R 1 Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
9. 364 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 10 Vin2 VVVV0 in2 in2 e d và iin2- = iin2+ = 0 (10.48) Từ (10.247) suy ra Vab V vì Va = 0 suy ra Vb = 0. Tương tự theo (10.48) ta suy ra được kết quả Ved V0. Quan hệ (10.45) được viết lại khi áp dụng điều kiện Op Amps lý tưởng như sau: V V in1 c 0 (10.49) RR1F1 Hay: RF1 Vcin1 V (10.50) R1 Tương tự,quan hệ (10.46) được thu gọn như sau khi áp dụng các giả thiết Op Amps lý tưởng: V VV in2 co0 (10.51) RRR23F2 RR33 Vcoin2 VV (10.52) RRF2 2 Từ các quan hệ (10.51) và (10.52) suy ra: RR33 RF1 Voin2in1 VV0 RRF2 2 R 1 Hay: RRF2 F1 R F2 Voin1in2 VV (10.53) RR31 R 2 Trường hợp đặc biệt khi chọn RR1F1 và RR23 , ta có kết quả sau: RF2 VVVoin1in2 (10.54) R2 Mạch khuếch đại trong trường hợp này được gọi là khuếch đại vi sai. PHƯƠNG PHÁP 2: Trong phương pháp 1, chúng ta áp dụng lý thuyết giải tích mạch để tìm ra kết quả. Khi áp dụng phương pháp này chúng ta hiểu rõ cơ chế hoạt động của mạch đồng thời nắm vững cách áp dụng các giả thiết của Op Amps lý tưởng. Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp giải này tốn nhiều thời gian. Trong phương pháp 2, chúng ta áp dụng các kết quả đã tính toán sẵn cho từng trường hợp riêng để suy ra kết quả cho mạch hiện có. Trong mạch H.10.28, mạch Op Amp 1 có dạng khuếch đại có hồi tiếp ngõ vào đảo với tín hiệu áp trên ngõ vào là Vin1, và điện áp trên ngõ ra của Op Amp 1 là VC. Áp dụng quan hệ (10.28) ta suy ra kết quả: RF1 Vcin1 V (10.55) R1 Với Op Amp 2 , trên ngõ vào đảo gồm 2 điện áp vào Vc và Vin2 ; mạch Op Amp có dạng mạch cộng điện áp trên ngõ vào đảo. Áp dụng quan hệ (10.34) ta có: Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
10. 366 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 10 THÍ DỤ 10.5: Vin Trong mạch điện hình H.10.29, [V] 5 cho Vcc = ± 12V . Xác định giá trị Vo theo áp trên ngõ vào Vin. Biết điện áp Vin1 t biến thiên theo thời gian theo đồ thị 0 1 2345 trình bày trong hình H.10.31. [s] Xét dạng điện áp Vo khi đảo -5 cực nguồn áp Vin trên ngõ vào. H.10.31: Tín hiệu điện áp Vin GIẢI: Thực hiện phương pháp khảo sát tương tự như trong thí dụ 10.4, tuỳ thuộc vào cách nối nguồn áp Vin đến ngõ vào mạch voltage follwer; ta có dạng điện áp Vo cho mỗi trường hợp trình bày trong hình H.10.32a và H.10.32b. a VCC+ + Vin + - + - b Vo VCC- - O V H.10.32a VCC+ a + Vin - + - + b Vo VCC- - O V H.10.32b 10.2.5. MẠCH SO SÁNH ĐIỆN ÁP DÙNG OPAMP: IC họ LM311 còn được gọi là Op Amps loại ngõ ra có transistor hở mạch cực thu (Open collector Output); sơ đồ khối chức năng của Op Amps được biểu diễn theo hình H.10.33. Tên gọi và chức năng của các chân ra trên IC LM311 gồm: H.10.33 1. Ground: Chân nối đến điểm 0V của mạch Ground nguồn kép. 1 8 VCC 2. Noninverting Input: Ngõ vào không đảo. Input 2 7 Output Balance/ Input 3 6 3. Inverting Input : Ngõ vào đảo. Strobe 4. VEE : Chân nối đến đầu âm nguồn kép. VEE 4 LM311 5 Balance 5. Balance: Cân bằng. 6. Blance/Strobe H.10.34: Sơ đồ các chân ra IC LM311 Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
11. 368 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 10 TRƯỜNG HỢP 1 : vP > vN Khi vP > vN VBE Q1 vN IB3 > IB4 Transistor Q3 dẫn mạnh hơn Transistor Q4 Vac vN Transistor ngõ ra Q0 ngưng dẫn H.10.37: Mạch tương đương của transistor trên ngõ ra Op Amp LM311 khi VP>VN TRƯỜNG HỢP 2 : vP VBE Q2 Transistor Q1 dẫn mạnh hơn Transistor Q2 IB1 > IB2 IE1 > IE2 Ngoài ra , ta có: IIE1  B3 10A và II10AE2 B4  Suy ra: Khi vP Vbc Điện thế tại nút a (Va)> Điện thế tại nút b (Vb) VBE Q5 > VBE Q6 Transistor Q5 dẫn mạnh hơn Transistor Q6 Vef > Vdf Điện thế tại nút e (Ve)> Điện thế tại nút d (Vd) Transistor Q7 dẫn Điện thế tại nút e (Ve)> Điện thế tại nút h (Vd) Transistor Q8 dẫn cấp dòng IB cho Q0 Transistor Q0 dẫn Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
12. 370 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 10 BÀI TẬP R3 BÀI TẬP 10.1 160 k Cho mạch Op Amp lý tưởng trong hình H.10.40. Xác định điện áp Vo theo từng điều kiện +18 V sau đây: R1 - 20 k a./ V 15 V ; V 0 V OUT 12 R2 + V1 + b./ V12 3V ; V 0V + R4 5 k c./ V 1V ; V 2V 40 k Vo 12 -18V 0 V2 d./ V12 4V ; V 2V - 0 d./ V12 6V ; V 8V 0 e./ Nếu V1 4,5 V xác định dảy giá trị của áp V2 để mạch khuếch đại không bảo hòa. H.10.40 BÀI TẬP 10.2 R2 Cho mạch Op Amp lý tưởng trong hình 40 k H.10.41. Xác định : +20 V a./ Điện áp Vo R1 - io b./ Dòng io - 5 k OUT + R + 2 V + R3 2,2 M 3,2 k Vo -20V 0 0 +10 V - 0 - H.10.41 3,5 A OUT - BÀI TẬP 10.3 ++ Volt Keá Cho Volt kế có kim quay lệch toàn khung khi đo -10V điện áp 10 V. Giả sử Op Amp lý tưởng. 0 0 + Xác định số chỉ của Volt kế khi lắp trên ngõ ra của 0 mạch khuếch đại Op Amp trong hình H.2.36. H.10.42 R1 10 k + 6 V BÀI TẬP 10.4 io - Giả sử Op Amp cho trong mạch hình 0,5mA H.10.43 là lý tưởng. OUT ++ Xác định dòng io. R2 R3 - 6V 2,5 k 5 k 0 0 0 0 H.10.43 Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
13. 372 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 10 BÀI TẬP 10.9 R2 Giả sử các Op Amp cho trong mạch hình H.10.48 1 k +15 V là lý tưởng và mạch hoạt động trong dảy tuyến tính. a./ Tìm dòng điện io . R1 OUT b./ Xác định giá trị điện trở R để làm mạch khuếch đại 1 k ++ Op Amp đạt bảo hòa. R3 5 V -15 V 1 k R3 R4 110 k 11 k R io 0 +9 V 0 - H.10.48 OUT R1 13 k + + BÀI TẬP 10.10 + R5 Vo Giả sử các Op Amp cho trong mạch hình H.10.49 R2 27 k 47 k là lý tưởng và V1 = 800 mV ; V2 = 400 mV. i1 -9V - i2 0 a./ Tìm áp vo . V1 V2 b./ Tìm dòng i1 và i2. c./ Tìm độ lợi điện áp của mạch khuếch đại. 0 0 100 k H.10.49 R4 R5 20 k BÀI TẬP 10.13: 0 +5 V Cho mạch điện hình H.10.50 với Op Amp lý - OUT tưởng . Xác định : i1 R1 + ++ a./ Giá trị của điện trở R1 và R3 sao cho: R6 Vo i2 R2 15 k 4.7 k vo1 v 2v 2 3v 3 -5 V - 0 b./ Tính theo [µA] giá trị dòng i1 ; i2 và i2 lúc: R3 v1 = 0,7 V i3 v2 = 0,4 V v3 = 1,1 V V1 V2 V3 0 0 0 Rf H.10.50 + 10 V - BÀI TẬP 10.14: OUT Cho mạch điện hình H.10.51 với ++ + Op Amp lý tưởng . Chọn các điện trở : R R1 RL 1 10 k Vo và Rf sao cho: i1 R2 - 10V - v5000ii 1 k o21 0 0 i2 0 0 0 H.10.51 Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009