Mạch khuếch đại thuật toán là gì ? Nguyên lý làm việc của mạch khuếch đại thuật toán – Linh Kiện Tháo Máy – Bán lẽ linh kiện điện tử

Mạch khuếch đại thuật toán còn được gọi là Op Amp là một trong những phần tử mạch tương tự, hữu ích nhất. Nó có nhiều công dụng, chẳng hạn như âm ly, bộ đệm, bộ Inverter, bộ tích hợp, bộ phân biệt, bộ tạo dao động, bộ so sánh và hơn thế nữa. Vì nó rất linh hoạt, nó được sử dụng trong tất cả các loại ứng dụng. Do đó hiểu Opamp và cách làm việc của nó là điều quan trọng với tư cách là một kỹ sư điện tử. Hãy tham khảo với Hocwiki nhé.

Bài viết này sẽ lý giải

1. Mạch khuếch đại thuật toán là gì
2. Đặc điểm của Mạch khuếch đại thuật toán
3. Hoạt động của Mạch khuếch đại thuật toán
4. Chế độ hoạt động của Mạch khuếch đại thuật toán
5. Các ứng dụng của Mạch khuếch đại thuật toán

Mạch khuếch đại thuật toán là gì

Op Amp là một mạch tích hợp ( IC ) được sử dụng để khuếch đại tín hiệu yếu trong mạch tương tự như. Một âm ly Op amp đơn có hai nguồn vào và một chân đầu ra. Một trong những đầu vào được gọi là đầu vào Không hòn đảo hoặc dương trong khi đầu vào còn lại được gọi là đầu vào hòn đảo hoặc Phủ định. Tóm lại, Mạch khuếch đại thuật toán hoàn toàn có thể được miêu tả như một linh phụ kiện đầu ra phiên bản khuếch đại của sự độc lạ điện áp giữa những tín hiệu được vận dụng trong đầu vào dương và âm của nó .

Các đặc điểm quan trọng của Mạch khuếch đại thuật toán

Đây là những đặc điểm quan trọng nhất của Op amp.

Bạn đang đọc: Mạch khuếch đại thuật toán là gì ? Nguyên lý làm việc của mạch khuếch đại thuật toán – Linh Kiện Tháo Máy – Bán lẽ linh kiện điện tử

1. Trở kháng đầu vào cao – Điều này cho phép Op amp tạo dòng điện thấp trong các chân đầu vào của nó và làm cho nó phù hợp để hoạt động như một âm ly.
2. Trở kháng đầu ra thấp – Điều này cho phép Op amp cung cấp dòng điện tối đa cho nó là chân đầu ra của nó để thúc đẩy tải công suất cao. Đây một lần nữa là một chất lượng cần thiết cho một âm ly.
3. Độ lợi cao – âm ly Op amp có độ lợi cao có nghĩa là nó có khả năng khuếch đại tín hiệu đầu vào điện áp thấp yếu một cách hiệu quả thành tín hiệu đầu ra điện áp cao.
4. Đáp ứng tần số cao – âm ly Op amp rất linh hoạt để hoạt động trên nhiều dải tần số tín hiệu đầu vào.

• 74hc595 là gì ? hướng dẫn sử dụng IC 74hc595
• LM2576 ADJ là gì ? Nguyên Lý LM2576
• Thông số transistor D718 lưng đồng tháo máy và Nguyên lý làm việc của D718
• TL431 là gì ? Nguyên Lý IC TL431
• IRF3205 lưng đồng tháo máy lấy ở đâu

Hoạt động của Mạch khuếch đại thuật toán

Có một số ít điều cơ bản để hiểu op amp và hoạt động giải trí của chúng. Mạch trong Hình 0 cho thấy ký hiệu của op-amp, U1 và một sơ đồ đơn thuần của bên trong op-amp. Op amp có liên kết nguồn âm và dương. Điều này cung ứng nguồn năng lượng từ nguồn điện để quản lý và vận hành thiết bị này .

Có thể sử dụng nguồn điện đơn hoặc nguồn chia nhỏ tùy theo ứng dụng. Op amp có ba đầu tín hiệu, đầu vào tín hiệu dương, đầu vào tín hiệu âm và đầu ra tín hiệu op-amp. Một op-amp gồm có quy trình tiến độ nguồn vào vi sai ( Q1, Q2 ), quá trình di dời mức Q3 và quy trình tiến độ đầu ra ( Q4, Q5 ), như bộc lộ trong Hình 0 .
Khi điện áp dương được đặt vào + Đầu vào là cơ sở Q1 và – Đầu vào gắn với đất, Q3 sẽ được kích hoạt. Điều này được cho phép dòng điện từ bộ phát đến cực thu của Q3. Kết quả là điện áp dương sẽ được tăng trưởng trên R3 và R4. Điện áp này kích hoạt Q4 và đầu ra sẽ hiển thị mức điện áp + V .
Mặt khác khi điện áp dương được đặt vào – Đầu vào và + Đầu vào gắn với đất. Q3 sẽ không được kích hoạt, do đó Q4 sẽ ở trạng thái tắt, tuy nhiên Q5 sẽ BẬT vì nó là transistor PNP và logic thấp ở cơ sở của nó sẽ kích hoạt chúng. Bây giờ chân Đầu ra sẽ hiển thị trạng thái thấp và Q5 phân phối một đường dẫn chìm hiện tại qua Bộ phát đến đầu cực thu của nó .

Chế độ hoạt động của mạch khuếch đại thuật toán

Mạch khuếch đại thuật toán hoạt động giải trí ở hai chính sách. Đó là Vòng lặp mở và Hoạt động vòng lặp kín .

Hoạt động vòng hở: Đây là chế độ hoạt động trong đó tín hiệu đầu ra từ đầu ra đầu ra của Op-amp sẽ không được đưa trở lại các đầu vào đầu vào của nó. Khi không có phản hồi, Op amp hoạt động như một bộ so sánh (sẽ giải thích ở phần sau).

Hoạt động vòng kín: Đây là chế độ hoạt động trong đó tín hiệu đầu ra từ đầu ra của Op amp được đưa trở lại các đầu vào đầu vào của Op amp.

Có hai cách để mình hoàn toàn có thể định thông số kỹ thuật hoạt động giải trí Vòng kín của một Op-amp. Họ là những Phản hồi dương và âm .

Phản hồi dương

Khi có phản hồi tới đầu vào dương, điều này được gọi là Phản hồi dương và được sử dụng trong mạch giao động, hoặc được sử dụng cho độ trễ trong mạch so sánh. Do độ khuếch đại bên trong của op-amp cao, khi đầu vào dương có giá trị dương hơn, lớn hơn nguồn vào âm, đầu ra sẽ trọn vẹn dương. Khi đầu vào dương ít dương hơn nguồn vào âm, đầu ra sẽ trọn vẹn âm .

Phản hồi âm

Khi có phản hồi từ đầu ra đến nguồn vào âm, điều này được gọi là phản hồi âm và thường được sử dụng trong những ứng dụng âm ly. Điều quan trọng nhất cần nhớ là khi sử dụng phản hồi âm, Op amp sẽ buộc những điện áp đầu vào ở cực dương và cực âm phải bằng nhau .

Cách sử dụng Mạch khuếch đại thuật toán trong mạch

Các ứng dụng của Mạch khuếch đại thuật toán gồm có bộ lọc, bộ chỉnh lưu, âm ly, bộ tạo tín hiệu, mạch điều chế và nhiều hơn nữa. Các ứng dụng được liệt kê dưới đây sẽ giúp bạn hiểu cách sử dụng Mạch khuếch đại thuật toán trong mạch theo cách bạn dự tính .

1. Bộ đệm

Cái tiên phong là bộ đệm, đây là cái đơn thuần nhất trong toàn bộ những cách sử dụng. Bộ đệm dùng để link những chuỗi mạch khuếch đại lại với nhau mà không phải lo ngại về trở kháng. Về cơ bản, nó khuếch đại dòng điện hoặc hiệu suất của tín hiệu nguồn vào. Vì trở kháng nguồn vào của Op amp cao, tín hiệu có dòng điện rất nhỏ hoàn toàn có thể được sử dụng làm đầu vào. Ngoài ra trở kháng đầu ra của Op-amp là thấp do đó tín hiệu đầu ra sẽ có dòng cao. Điều này làm cho Op-amp trở thành một bộ đệm ok .

Tín hiệu được đệm được vận dụng ở đầu vào dương. Ở đây phản hồi âm là liên kết trực tiếp từ đầu ra đến đầu vào hòn đảo, do đó đầu ra sẽ theo tín hiệu nguồn vào được đưa đến cực dương của Mạch khuếch đại thuật toán. Điều này được triển khai để giữ cho điện áp ở đầu vào dương và âm bằng nhau. Mạch này cung cấp độ lợi thống nhất ( 1X ) và đệm tín hiệu đầu vào yếu thành tín hiệu đầu ra mạnh, có bộ đệm .

2. âm ly đảo

Mạch cơ bản thứ hai là mạch khuếch đại hòn đảo. Tham khảo Hình 2 để bàn luận sau. Tín hiệu đầu vào được liên kết trải qua một điện trở đầu vào R1 đến đầu vào âm của Op-amp. R2 được liên kết từ đầu vào âm đến đầu ra của Op-amp. Đầu vào dương hoàn toàn có thể được liên kết với đất hoặc với điện áp tham chiếu .

âm ly Op amp hòn đảo tín hiệu nguồn vào và khuếch đại nó theo công thức ,
Vo = VREF1 + ( Vin * ( – R2 / R1 ) )
trong đó, Vo = Điện áp đầu ra và Vin = ( VREF1 – Vin2 ) .
Ví dụ trong hình 2 cho thấy độ lợi của âm ly là – 10 .
Nếu VREF1 = 2V và IN2 = 2,1 V thì Vo = 2V + ( 2V – 2,1 V ) * 100K. 10K = 1 volt .
Khi mình sử dụng nguồn điện phân loại và VREF1 được liên kết với đất, thì công thức đơn giản hóa trong hình 2 sẽ được vận dụng. Nếu độ lợi của âm ly nghịch đảo bằng một, mình gọi nó là bộ nghịch lưu .
Các âm ly hòn đảo được sử dụng thoáng đãng trong đó Opamp phân phối năng lực khuếch đại có trấn áp của tín hiệu nguồn vào. Về kim chỉ nan Các Mạch khuếch đại thuật toán có độ lợi vô hạn do đó nếu không sử dụng phản hồi âm, tín hiệu nguồn vào sẽ có độ lợi không hề đoán trước và do đó tín hiệu đầu ra sẽ chuyển sang điện áp tối đa tương tự với điện áp phân phối hoặc V2 ( 10V trong hình trên ) của chính chip Op amp. Cấu hình phản hồi âm được sử dụng trong âm ly hòn đảo ngăn ngừa điều này và phân phối năng lực khuếch đại có trấn áp của tín hiệu nguồn vào .

3. âm ly không đảo

Mạch cơ bản thứ ba là mạch khuếch đại không hòn đảo hoặc đơn thuần là mạch khuếch đại. Tham khảo Hình 3 để tranh luận sau. Tín hiệu nguồn vào tại IN3 được liên kết với đầu vào dương của Mạch khuếch đại thuật toán. Các điện trở R4 và R3 tạo thành một bộ chia điện trở để phân phối phản hồi cho đầu vào âm của nó .

Như mình đã đọc trước đó, Op-amp sẽ nỗ lực và buộc làm cho những nguồn vào có biên độ bằng nhau. Do đó, khi 100 mV được vận dụng cho đầu vào dương, op-amp sẽ nỗ lực làm cho đầu vào âm bằng 100 mV trải qua mạng phản hồi .
Điện áp đầu ra của Op amp được kiểm soát và điều chỉnh bởi công thức
Vault = Wine * ( 1 + R4 / R3 )
Trong ví dụ này, Vout = 100 mV * ( 1 + 100K / 10 k ) = 1,1 vôn .
Ở đây độ lợi của âm ly này được cho bởi R4 / R3 là 10 .

4. âm ly tích phân / Bộ lọc thông thấp

Mạch op amp cơ bản thứ tư là bộ lọc tích phân / bộ lọc thông thấp. Khi tín hiệu sóng vuông được đưa vào nguồn vào của nó, đầu ra sẽ là sóng răng cưa. Phần bàn luận sau tham chiếu đến mạch trong Hình 4. Khi một tín hiệu nguồn vào được vận dụng tại IN4, dòng điện chạy qua R5. VERF2 hoàn toàn có thể được liên kết với đất hoặc những điện áp tham chiếu nào khác .

Đây là một thiết lập Phản hồi âm của Op amp. Khi đầu vào bậc trong thời điểm tạm thời tại IN4 cao và VERF2 được gắn với đất, Tụ C1 sẽ ở trạng thái không được sạc và do đó dòng điện cực lớn chạy qua nó và Tụ mở màn sạc. Bây giờ mình biết trong thiết lập Phản hồi âm Mạch khuếch đại thuật toán sẽ triển khai những giải pháp để cân đối điện áp ở cả đầu vào âm và dương. Do đó dòng điện bằng không chạy đến đầu vào âm của Op-amp và điện áp tại thời gian này sẽ bằng không .
Đầu ra của Op-amp tại thời gian này sẽ ở mức thấp hoặc bằng không. Khi điện áp trên tụ điện mở màn hình thành, dòng điện sạc sẽ giảm và điện áp trên tụ điện sẽ bằng điện áp đầu vào bước. Bây giờ điện áp khởi đầu tăng trưởng ở đầu vào âm của Op-amp và trong nỗ lực cân đối nó với đầu vào dương của nó, đầu ra sẽ mở màn tăng cao theo kiểu tuyến tính và tụ điện sạc .
Khi tụ điện đạt đến điện áp tương tự với OUT4, điện áp ở đầu ra Op amp sẽ mở màn giảm xuống. Chu kỳ lặp lại để tạo ra dạng sóng răng cưa mà nó là đầu ra .
Quá trình sạc và phóng điện của tụ điện C1 theo kiểu tuyến tính dẫn đến việc tạo ra răng cưa. Điều này được đưa ra bởi công thức
dVo / dt = ( VREF2 – IN2 ) / ( R5 * C1 ) .
Tốc độ dốc là dVo / dt là sự đổi khác điện áp đầu ra so với sự đổi khác thời hạn. Khi giảm R5 hoặc C1, điều này sẽ làm tăng tốc độ dốc của đầu ra tại OUT4 .
Nếu một tín hiệu hình sin được đưa vào IN4, mạch sẽ hoạt động giải trí như một bộ lọc thông thấp. Các tần số dưới tần số góc, Fo sẽ đi qua với ít hoặc không suy giảm. Các tần số trên tần số góc, Fo bị suy giảm 6 decibel trên mỗi quãng tám. Tần số góc được cho bởi phương trình ,

Fo = 1 / (2 * PI * R5 * C1).

Xem thêm: Cách sử dụng google calendar tạo, chia sẻ lịch với mọi người dễ dàng

Khi giảm R5 hoặc C1, tần số góc tăng lên .

5. Mạch vi phân / thông cao

Mạch op-amp cơ bản thứ năm là Mạch vi phân / thông cao. Hình 5 cho thấy mạch cho cuộc luận bàn sau đây. Giả sử VERF3 được liên kết với mặt đất và sóng vuông được sử dụng làm đầu vào tín hiệu cho IN5 .
Khi mức logic cao hoặc tín hiệu mức 1 được vận dụng ở IN5 dòng điện cao chạy qua C2 và sạc tụ điện. Bây giờ một tiềm năng điện áp sẽ được tăng trưởng trên R6. Vì nó là một thông số kỹ thuật Phản hồi âm Đầu ra Op amp sẽ nỗ lực mang lại hiệu điện thế cân đối ở cả hai đầu hòn đảo và không hòn đảo. Do đó điện áp tăng đột biến âm sẽ xảy ra ở đầu ra OUT5 được cho phép dòng điện chạy qua nó cho đến khi tụ điện được sạc đầy .
Khi tín hiệu chuyển sang mức logic thấp, tụ C2 sẽ được phóng điện qua IN5. Bây giờ OUT5 sẽ biểu lộ một đột biến điện áp dương để buộc dòng điện qua IN5 và cân đối điện áp tại đầu hòn đảo và không hòn đảo .
Do đó, một đầu vào điện áp bước ( tín hiệu vuông ), tạo ra đầu ra tăng đột biến điện áp tại OUT5. Nếu một tín hiệu hình sin được đưa vào IN5, mạch sẽ hoạt động giải trí như một bộ lọc thông cao. Các tần số trên tần số góc, Fo, vượt qua với ít hoặc không suy giảm .
Các tần số dưới tần số góc, Fo, bị suy giảm 6 decibel trên mỗi quãng tám. Tần số góc được cho bởi phương trình ,
Fo = 1 / ( 2 * PI * R6 * C2 ) .
Khi giảm R6 hoặc C2, tần số góc tăng lên .

6. Bộ tạo dao động

Mạch op-amp cơ bản thứ sáu là bộ giao động. Tham khảo Hình 6 để đàm đạo sau. Bộ xê dịch trong Hình 6 cung ứng hai đầu ra, một đầu ra sóng vuông tại OUT6 và một đầu ra sóng tam giác tại OUT7 .

Ban đầu nguồn vào cho nguồn vào không hòn đảo là Vs / 2 là 5 v. Giả sử tụ điện ở trạng thái không tích điện do đó điện áp cho đầu vào hòn đảo bằng không. Điều này buộc đầu ra của Op-amp ở trạng thái cao hoặc ở Vs. Khi đầu ra của Op-amp bằng Vs, thì điện trở phản hồi R9 sẽ song song với R7 vì cả hai điện áp đặt trên cả hai điện trở sẽ bằng Vs .
Vo = Vs. ( R8 / ( R8 + R7 | | R9 )
= Vs. ( 100 k / 100 k + 50 k )
= 2V / 3
Điều này buộc đầu vào dương của Op-amp thành 2V s / 3, Trạng thái cao của đầu ra Op-amp buộc C3 sạc qua R10 cho đến khi điện áp ở đầu vào hòn đảo của đầu vào Op-amp vượt quá 2V s / 3. Bây giờ op-amp chuyển đầu ra của nó xuống đất, giờ đây Điện trở R8 và R9 sẽ song song vì cả hai đều được liên kết với đất. Áp dụng điều đó trong công thức phân loại điện áp
Vo = Vs. ( R8 | | R9 / ( R8 | | R9 + R7 )
= vs. ( 50 k / 100 k + 50 k )
= Vs / 3
khiến nguồn vào op-amp dương chuyển sang Vs / 3. Điện trở R10, phóng điện C3 cho đến khi đầu vào Op-amp âm xuống dưới Vs / 3. Do đó, điện áp ở đầu vào dương của op-amp được quy đổi giữa 2V s / 3 và Vs / 3. Độ trễ là hiệu của hai giá trị này, hoặc Vhys = 2V s / 3 – Vs / 3 = Vs / 3 .
Đầu ra Op amp quy đổi giữa Vs và 0 với khoảng chừng thời hạn ngắn giữa chúng, do đó tạo ra xung sóng vuông ở đầu ra. Trong khi đó R10 và C3 dốc lên và xuống dẫn đến tạo ra một sóng tam giác trên tụ C3 .
Tần số của tín hiệu đầu ra hoàn toàn có thể được xác lập theo công thức Fo = 0,69 x 1 / R10 x C3. Điều này phân phối một tín hiệu tần số đầu ra là 1 kHz cho mạch này .

7. Mạch so sánh

Mạch op-amp cơ bản thứ bảy là bộ so sánh. Sử dụng Hình 7 cho cuộc luận bàn sau. Không có phản hồi nào được phân phối từ đầu ra OUT8 đến nguồn vào âm IN6, op-amp hoạt động giải trí như một bộ so sánh. Điều này có nghĩa là điện áp được vận dụng trên đầu vào không hòn đảo và hòn đảo sẽ được so sánh và đầu ra sẽ biến hóa tương ứng .

Khi IN6 nhỏ hơn VREF4, op-amp sẽ bằng V7 là + 10 v, trừ đi số lượng giới hạn tiến trình đầu ra. Điều này là do đầu ra của Op-amp sẽ không đạt được rất đầy đủ điện áp cung ứng khi bộc lộ mức logic cao, ampe từ đường sắt đến đường ray Op bộc lộ đầu ra gần với điện áp cung ứng nhưng vẫn thiếu milivôn từ điện áp phân phối .
Khi IN6 lớn hơn VREF4, đầu ra op-amp sẽ bằng với mặt đất, ( cộng với số lượng giới hạn tiến trình đầu ra ). Trong trường hợp này, đầu ra của Op amp sẽ không thực sự bằng không mà gần bằng không .

8. âm ly vi sai

Mạch op-amp cơ bản thứ tám là âm ly vi sai. âm ly vi sai thường được sử dụng để khuếch đại cảm ứng bắc cầu, giống như trong cảm biến áp suất, cảm ứng đo khối lượng đồng hồ đeo tay đo biến dạng. Chúng được sử dụng để khuếch đại tín hiệu điện sinh bạnc, ví dụ điển hình như điện não đồ ( Electro-EncephaloGraph ) và điện tâm đồ / điện tâm đồ ( Electro-CardioGraph ) .
âm ly vi sai được sử dụng cho cặp nhiệt điện và những nguồn tín hiệu vi sai khác biệt khác, như micrô động đường dây cân đối trở kháng thấp. Về cơ bản âm ly vi sai khuếch đại sự độc lạ về biên độ tín hiệu được vận dụng giữa hai nguồn vào .
Tham khảo Hình 8 để tranh luận sau .

Để lý giải hoạt động giải trí của âm ly vi sai trong Hình 8, mình hãy phân phối nguồn. 1 volt giữa IN7 và IN8 với cực dương được liên kết với IN7 .
Nếu IN8 được tham chiếu đến đất, thì điện áp tại cực dương của Opamp hoàn toàn có thể được xác lập bằng cách sử dụng công thức phân áp
Cực dương Op amp là = ( 100K / 100K + 10K ) *. 1V =. 09091 volt .
Vì IN8 ở mặt đất, đầu âm của Op amp cũng phải bằng. 09091 volts. Hãy nhớ rằng phản hồi âm sẽ buộc điện áp ở cực âm và cực dương của Op amp phải bằng nhau .
Bây giờ dòng điện qua R12 và R11 phải bằng nhau vì cả hai đều mắc tiếp nối đuôi nhau
I =. 09091 / 10K = 9.091 uA .
mình hoàn toàn có thể suy ra điện áp trên R11 bằng cách sử dụng định luật Ohms
V = 9,091 uA * 100K = 0,9091 vôn .
Tổng những điện áp này – điện áp tại Op amp – là 0,9091 vôn và điện áp trên R11 là 0,9091 vôn sẽ cho điện áp đầu ra tại OUT9

.9091V + .09091V = 1 volt tạo ra Độ lợi 10.

Xem thêm: Cách chia sẻ ảnh và video trên Google Drive trên điện thoại

TRUNG TÂM SỬA CHỮA ĐIỆN TỬ QUẢNG BÌNH
MR. XÔ – 0901.679.359 – 80 Võ Thị Sáu, Phường Quảng Thuận, tx Ba Đồn, tỉnh Quảng Bình

Do đó, bạn hoàn toàn có thể thấy mạch này khuếch đại sự độc lạ giữa điện áp nguồn vào được vận dụng trên IN7 và IN8 là 0,1 V đến 1V ở đầu ra .

Hy vọng bài viết này phân phối cho bạn những điều cơ bản để phong cách thiết kế mạch khuếch đại hoạt động giải trí, bạn hoàn toàn có thể sử dụng trong những Project của mình. Có nhiều mạch có ích khác phức tạp hơn và sử dụng hai hoặc nhiều op-amps .

Source: https://thomaygiat.com
Category : Chia Sẻ