Giáo trình Điện tử cơ bản/Khuếch đại thuật toán

Từ Thư viện Khoa học VLOS
Bước tới: chuyển hướng, tìm kiếm

Khuếch đại thuật toán

Khái niệm khuếch đại thuật toán

Khuếch đại thuật toán (tên tiếng anh là operation amplifier- OA) là một linh kiện điện từ được sử dụng rộng rãi trong thời gian gần đây. Chúng được gọi theo đúng chức năng hoạt động mà nó có thể đáp ứng được đó chính là khả năng khuếch đại tín hiệu và đồng thời thực hiện các phép toán (cộng, trừ, nhân, chia, tích phân, vi phân, logarit).

Đặc biệt đối với khuếch đại thuật toán, khi sử dụng trong vùng khuếch đại, hệ số khuếch đại của mạch không phụ thuộc vào bản chất bên trong linh kiện mà hoàn toàn phụ thuộc vào linh kiện mắc bên ngoài mạch nên việc thiết kế, sử dụng linh kiện thường dễ dàng hơn và chính xác hơn. Do đó, trong nhiều ứng dụng, khuếch đại thuật toán được sử dụng thay thế cho các loại transitor trước đây. Tuy nhiên, đối với các ứng dụng này, khuếch đại thuật toán thường được sử dụng ở mức tín hiệu nhỏ hoặc trong các mạch đầu vào của các mạch đo chứ không dùng nhiều trong các mạch công suất. Đây chính là nhược điểm của bộ khuếch đại thuật toán.

Khuếch đại thuật toán về cơ bản được ký hiệu bằng một tam giác có hai đầu vào và một đầu ra trong đó bao gồm:

  • Đầu vào thuận (hay còn gọi là đầu vào không đảo) được ký hiệu bằng dấu + tại chân vào. Nếu chúng ta cho một tín hiệu điện vào đầu vào này thì đầu ra sẽ cùng pha với tín hiệu vào hay nói một cách nôm na rằng nếu tín hiệu vào là tín hiệu dương thì đầu ra chắc chắn mang tín hiệu dương còn nếu tín hiệu đầu vào là âm thì tín hiệu ra chắc chắn là âm.
  • Đầu vào đảo được ký hiệu bằng dấu - tại chân vào. Nó được định nghĩa là nếu chúng ta cho một tín hiệu vào tại đầu vào thì đầu ra sẽ ngược dấu (trái dấu). Hay nói một cách khác, nếu cho tín hiệu dương vào tại đầu vào này thì tín hiệu thu được tại đầu ra sẽ mang cực tính âm và ngược lại.

Để hiểu rõ hơn về khuếch đại thuật toán, người ta thường dựa vào đường đặc tuyến vào- ra của linh kiện này để phân tích tính năng hoạt động của nó.

Trong đặc tuyến vào ra của khuếch đại thuật toán, có thể thấy rằng sẽ có 2 đường đặc tuyến đặc trưng cho ha đầu vào là đầu vào thuận (không đảo) và đầu vào đảo. Tuy nhiên, trong đặc tuyến này, thông thường khuếch đại thuật toán bị chia thành hai vùng hoạt động mà chúng ta nhìn thấy rõ đó chính là:

  • Vùng khuếch đại. Tại vùng khuếch đại, quan hệ điện áp giữa đầu vào và đầu ra là một đường thẳng (hay còn gọi là tuyến tính)
  • Vùng bão hòa: Tại vùng này, điện áp đầu ra của khuếch đại thuật toán bị cắt ngưỡng do hạn chế bởi nguồn cung cấp.

Trên thực tế, khuếch đại thuật toán có nhiều loại khác nhau và có nhiều chức năng khác nhau bổ sung cho quá trình sử dụng linh kiện và thiết kế mạch được thuận tiện hơn như chức năng bù lệch không, hiệu chỉnh lệch không,... nên khi lựa chọn các linh kiện khuếch đại thuật toán, người thiết kế thường nên để ý đến những điểm này.

Dưới đây, chúng ta bắt đầu tìm hiểu các chức năng cơ bản của một bộ khuếch đại thuật toán mang lại.

Các ứng dụng cơ bản của khuếch đại thuật toán

Khuếch đại đảo

Khuếch đại thuận

Mạch cộng đảo

Mạch cộng không đảo

Mạch trừ

Mạch tích phân

Mạch vi phân

Mạch logarit

Các thông số cơ bản của khuếch đại thuật toán

Cách sử dụng và cách chọn các khuếch đại thuật toán

Tóm tắt chương

Câu hỏi tự đánh giá

Tài liệu tham khảo


trang trước Khuếch đại thuật toán Trang tiếp

Bản quyền

TS Nguyễn Phan Kiên, Đại học Bách khoa Hà Nội

Liên kết đến đây