Công thức mạch khuếch đại đảo

0
41

Công thức mạch khuếch đại đảo : Op-Amp (Bộ khuếch đại thuật toán)  là xương sống của thiết bị điện tử Analog . Bộ khuếch đại thuật toán là một thành phần điện tử được ghép nối với DC để khuếch đại Điện áp từ đầu vào vi sai bằng cách sử dụng phản hồi điện trở. Op-Amps phổ biến vì tính linh hoạt của nó vì chúng có thể được cấu hình theo nhiều cách và có thể được sử dụng trong các khía cạnh khác nhau. Một mạch op-amp bao gồm một số biến như bandwidth, trở kháng đầu vào và đầu ra, biên độ lợi, v.v. Các loại op-amp khác nhau có các thông số kỹ thuật khác nhau tùy thuộc vào các biến đó. Có rất nhiều op-amp có sẵn trong các mạch tích hợp (IC) khác nhau, một số ic op-amp có hai hoặc nhiều op-amp trong một package duy nhất. LM358, LM741, LM386 là một số IC Op-amp thường được sử dụng.

 Công thức mạch khuếch đại đảo

Ký hiệu Op-Amp

Op-amp có hai chân đầu vào vi sai và một chân đầu ra cùng với các chân nguồn. Hai chân đầu vào vi sai đó là chân đảo hoặc chân âm và chân không đảo hoặc chân dương. Một op-amp khuếch đại sự khác biệt về điện áp giữa hai chân đầu vào này và cung cấp đầu ra khuếch đại qua chân Vout .

Tùy thuộc vào loại đầu vào, op-amp có thể được phân loại là Bộ khuếch đại đảo hoặc Bộ khuếch đại không đảo

Cấu hình bộ khuếch đại thuật toán đảo

Nó được gọi là Bộ khuếch đại đảo vì op-amp thay đổi góc pha của tín hiệu đầu ra lệch pha chính xác 180 độ so với tín hiệu đầu vào. Tương tự như trước đây, chúng tôi sử dụng hai điện trở bên ngoài để tạo ra mạch hồi tiếp và tạo thành một mạch vòng kín trên bộ khuếch đại.

Trong cấu hình không đảo , chúng tôi cung cấp phản hồi tích cực trên bộ khuếch đại, nhưng đối với cấu hình đảo , chúng tôi tạo ra phản hồi âm trên mạch op-amp.

Hãy xem sơ đồ kết nối cho cấu hình op-amp đảo 

 Công thức mạch khuếch đại đảo

Trong op-amp đảo ở trên, chúng ta có thể thấy R1 và R2 cung cấp phản hồi cần thiết qua mạch op-amp. R2  là điện trở tín hiệu đầu vào, và R1 điện trở là điện trở phản hồi. Mạch phản hồi này buộc điện áp đầu vào vi sai gần như bằng không .

Phản hồi được kết nối qua đầu âm của op-amp và đầu dương được kết nối với đất. Điện thế trên đầu vào đảo giống như điện thế của đầu vào không đảo. Vì vậy, trên đầu vào không đảo, một điểm tính tổng đất ảo được tạo ra, có cùng điện thế với đất . Op-amp sẽ hoạt động như một bộ khuếch đại vi sai .

Vì vậy, trong trường hợp op-amp đảo, không có dòng điện chạy vào đầu vào, cũng như Điện áp đầu vào bằng điện áp phản hồi qua hai điện trở vì cả hai đều chia sẻ một nguồn nối đất ảo chung. Do điểm đất ảo, điện trở đầu vào của op-amp bằng với điện trở đầu vào của op-amp là R2. R2 này có mối quan hệ với độ lợi vòng kín và độ lợi có thể được thiết lập bằng tỷ lệ của các điện trở bên ngoài được sử dụng làm phản hồi.

Vì không có dòng điện ở đầu vào và điện áp đầu vào vi sai bằng 0, chúng tôi có thể tính toán độ lợi vòng kín của amp op.

Độ lợi của Op-amp đảo

 Công thức mạch khuếch đại đảo

Trong hình trên, hai điện trở R2 và R1 được hiển thị, là điện trở phản hồi bộ chia điện áp được sử dụng cùng với op-amp đảo. R1 là điện trở phản hồi (Rf) và R2 là điện trở đầu vào (Rin). Nếu chúng ta tính dòng điện chạy qua điện trở thì-

i = (Vin - Vout) / (Rin (R2) - Rf (R1))

Vì Dout là trung điểm của bộ phân áp, vì vậy chúng ta có thể kết luận

 Công thức mạch khuếch đại đảo

Như chúng tôi đã mô tả trước đây, do điểm tổng nối đất ảot, điện áp phản hồi là 0, Dout = 0. Vì vậy,

 Công thức mạch khuếch đại đảo

Vì vậy, Công thức mạch khuếch đại đảo cho độ lợi vòng kín sẽ là

Độ lợi (Av) = (Vout / Vin) = - (Rf / Rin)

Vì vậy, từ công thức này, chúng ta nhận được bất kỳ biến nào trong số bốn biến khi ba biến còn lại có sẵn.

Như chúng ta có thể thấy một dấu âm trong công thức, đầu ra sẽ lệch pha 180 độ so với pha của tín hiệu đầu vào.

Bài tập mạch khuếch đại đảo – Công thức mạch khuếch đại đảo

 Công thức mạch khuếch đại đảo

Trong hình trên, một cấu hình op-amp được hiển thị, trong đó hai điện trở phản hồi cung cấp phản hồi cần thiết trong op-amp. Điện trở R2 là điện trở đầu vào và R1 là điện trở phản hồi. Điện trở đầu vào R2 có giá trị điện trở 1K ohms và điện trở phản hồi R1 có giá trị điện trở là 10k ohms. Chúng tôi sẽ tính toán độ lợi đảo của op-amp. Phản hồi được cung cấp trong đầu âm và đầu dương được nối với đất.

Công thức cho độ lợi đảo của mạch op-amp

Độ lợi (Av) = (Vout / Vin) = - (Rf / Rin)

Trong đoạn mạch trên Rf = R1 = 10k và Rin = R2 = 1k

Vì vậy, độ lợi (Av) = (Vout / Vin) = - (Rf / Rin) 
(Av) = (Vout / Vin) = - (10k / 1k)

Vì vậy, độ lợi sẽ là -10 lần và đầu ra sẽ lệch pha 180 độ.

Bây giờ, nếu chúng ta tăng mức khuếch đại của op-amp lên -20 lần, giá trị điện trở phản hồi sẽ là bao nhiêu nếu điện trở đầu vào sẽ giống nhau? Vì thế,

Độ lợi = -20 và Rin = R2 = 1k. 
-20 = - (R1 / 1k) 
R1 = 20k

Vì vậy, nếu chúng ta tăng giá trị 10k lên 20k, mức tăng của op-amp sẽ là -20 lần.

Chúng ta có thể tăng độ lợi của op-amp bằng cách thay đổi tỷ lệ điện trở , tuy nhiên, không nên sử dụng điện trở thấp hơn như Rin hoặc R2. Khi giá trị thấp hơn của điện trở sẽ làm giảm trở kháng đầu vào và tạo ra tải cho tín hiệu đầu vào. Trong các trường hợp điển hình, giá trị từ 4,7k đến 10k được sử dụng cho điện trở đầu vào .

Khi yêu cầu độ lợi cao và chúng ta nên đảm bảo trở kháng cao ở đầu vào, chúng ta phải tăng giá trị của điện trở phản hồi. Nhưng cũng không nên sử dụng điện trở có giá trị rất cao trên Rf. Điện trở phản hồi cao hơn cung cấp biên độ lợi không ổn định và không thể là lựa chọn khả thi cho các hoạt động liên quan đến dải thông hạn chế. Giá trị điển hình là 100k hoặc nhiều hơn một chút được sử dụng trong điện trở phản hồi .

Chúng ta cũng cần kiểm tra dải thông của mạch op-amp để hoạt động đáng tin cậy ở mức lợi cao.

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here