Kinh Nghiệm về Ic hòn đảo là gì 2022

Quý khách đang tìm kiếm từ khóa Ic hòn đảo là gì được Update vào lúc : 2022-04-08 14:49:08 . Với phương châm chia sẻ Mẹo về trong nội dung bài viết một cách Chi Tiết 2022. Nếu sau khi Read tài liệu vẫn ko hiểu thì hoàn toàn có thể lại Comment ở cuối bài để Ad lý giải và hướng dẫn lại nha.

38

Mạch khuếch đại thuật toán (tiếng Anh: operational amplifier), thường được gọi tắt là op-amp là một mạch khuếch đại “DC-coupled” (tín hiệu nguồn vào gồm có cả tín hiệu BIAS) với thông số khuếch đại rất cao, có nguồn vào vi sai, và thông thường có đầu ra đơn. Trong những ứng dụng thông thường, đầu ra được điều khiển và tinh chỉnh bằng một mạch hồi tiếp âm sao cho hoàn toàn có thể xác lập độ lợi đầu ra, tổng trở nguồn vào và tổng trở đầu ra.

Nội dung chính

  • Mục lục
  • Lịch sửSửa đổi
  • Nguyên lý hoạt độngSửa đổi
  • Mạch khuếch đại thuật toán lý tưởngSửa đổi
  • Những số lượng giới hạn của cục khuếch đại thuật toán thực tếSửa đổi
  • Những sai lệch về mặt một chiềuSửa đổi
  • Những sai lệch về mặt xoay chiềuSửa đổi
  • Những sai lệch do phi tuyếnSửa đổi
  • Những lưu ý về mặt công suấtSửa đổi
  • Ký hiệuSửa đổi
  • Ứng dụng trong thiết kế khối mạng lưới hệ thống điện tửSửa đổi
  • Hoạt động – Đối với một chiềuSửa đổi
  • Hoạt động – Đối với xoay chiềuSửa đổi
  • Mạch khuếch đại không hòn đảo cơ bảnSửa đổi
  • Sơ đồ bên trong của mạch khuếch đại thuật toán 741Sửa đổi
  • Gương dòng điệnSửa đổi
  • Tầng khuếch đại vi sai đầu vàoSửa đổi
  • Tầng khuếch đại điện áp lớp ASửa đổi
  • Mạch định thiên đầu raSửa đổi
  • Tầng xuấtSửa đổi
  • Tham khảoSửa đổi
  • Xem thêmSửa đổi
  • Liên kết ngoàiSửa đổi

Khuếch đại thuật toán

Khuếch đại thuật toán tích hợp (loại đơn và đôi) được đóng gói trong vỏ chất dẻo 2 hàng chân (dual in-line package) (“DIPs”) có 8 chân ra.

LoạiChủ độngChânNhiều chân nhiều chức năngKý hiệu điện

Các mạch khuếch đại thuật toán có những ứng dụng trải rộng trong thật nhiều những thiết bị điện tử thời nay từ những thiết bị điện tử gia dụng, công nghiệp và khoa học. Các mạch khuếch đại thuật toán thông dụng lúc bấy giờ có mức giá cả rất rẻ. Các thiết kế tân tiến đã được điện tử hóa ngặt nghèo hơn trước kia đây, và một số trong những thiết kế được cho phép mạch điện chịu đựng được tình trạng ngắn mạch đầu ra mà không làm hư hỏng.

Mục lục

  • 1 Lịch sử
    • 1.1 Nguyên lý hoạt động và sinh hoạt giải trí
  • 2 Mạch khuếch đại thuật toán lý tưởng
  • 3 Những số lượng giới hạn của cục khuếch đại thuật toán thực tiễn
    • 3.1 Những sai lệch về mặt một chiều
    • 3.2 Những sai lệch về mặt xoay chiều
    • 3.3 Những sai lệch do phi tuyến
    • 3.4 Những lưu ý về mặt hiệu suất
  • 4 Ký hiệu
  • 5 Ứng dụng trong thiết kế khối mạng lưới hệ thống điện tử
  • 6 Hoạt động – Đối với một chiều
  • 7 Hoạt động – Đối với xoay chiều
  • 8 Mạch khuếch đại không hòn đảo cơ bản
  • 9 Sơ đồ bên trong của mạch khuếch đại thuật toán 741
    • 9.1 Gương dòng điện
    • 9.2 Tầng khuếch đại vi sai nguồn vào
    • 9.3 Tầng khuếch đại điện áp lớp A
    • 9.4 Mạch định thiên đầu ra
    • 9.5 Tầng xuất
  • 10 Tham khảo
  • 11 Xem thêm
  • 12 Liên kết ngoài

Lịch sửSửa đổi

một mạch khuếch đại thuật toán 741 được đóng gói trong vỏ sắt kẽm kim loại TO-5.

Từ khi mới Ra đời, mạch khuếch đại thuật toán được thiết kế để thực thi những phép tính bằng phương pháp sử dụng điện áp như một giá trị tương tự để mô phỏng những đại lượng khác.[1] Do đó, nó mới được đặt tên là “Mạch khuếch đại thuật toán”. Đây là thành phần cơ bản trong những máy tính tương tự, trong số đó mạch khuếch đại thuật toán sẽ thực thi những thuật toán như cộng, trừ, tích phân và vi phân,… Tuy nhiên, mạch khuếch đại thuật toán lại rất đa năng, với thật nhiều ứng dụng khác ngoài những ứng dụng thuật toán. Các mạch khuếch đại thuật toán thực nghiệm, được lắp ráp bằng những transistor, những đèn điện tử chân không hoặc những linh phụ kiện khuếch đại khác, được trình diễn dưới dạng những mạch linh phụ kiện rời rạc hoặc những mạch tích hợp đã tỏ ra rất tương phù thích hợp với những linh phụ kiện thực sự.

Trong khi những mạch khuếch đại thuật toán thứ nhất tăng trưởng trên những đèn điện tử chân không, giờ đây chúng thường được sản xuất dưới dạng mạch tích hợp (ICs), tuy nhiên vậy, những phiên bản lắp ráp bằng linh phụ kiện rời cũng khá được sử dụng nếu có nhu yếu các tiện ích vượt quá tầm của những IC.

Những mạch khuếch đại thuật toán tích hợp thứ nhất được ứng dụng rộng tự do từ lúc cuối thập niên 1960, là những mạch sử dụng transistor lưỡng cực μA709 của hãng sản xuất Fairchild, do Bob Widlar thiết kế năm 1965. Nó nhanh gọn bị thay thế bằng mạch 741, mạch này còn có những tiện ích tốt hơn, độ ổn định cao hơn và dễ sử dụng hơn. Mạch μA741 đến nay vẫn còn đấy được sản xuất, và xuất hiện khắp nơi trong nghành nghề điện tử – thật nhiều nhà sản xuất đã sản xuất ra những phiên bản khác của mạch này, nhưng vẫn tiếp tục thừa nhận số lượng ban đầu là “741”. Những thiết kế tốt hơn đã được trình làng, một số trong những nhờ vào transistor hiệu ứng trường FET (cuối thập niên 1970) và transistor hiệu ứng trường có cổng cách điện MOSFET (đầu thập niên 1980). Rất nhiều những linh phụ kiện tân tiến này hoàn toàn có thể thay thế được cho những mạch sử dụng 741, mà không cần thay đổi gì, nhưng lại cho những hiệu năng tốt hơn.

Các mạch khuếch đại thuật toán thường có những thông số nằm trong những số lượng giới hạn nhất định, và có những vỏ ngoài tiêu chuẩn, cùng với nguồn điện phục vụ tiêu chuẩn. Chúng có thật nhiều ứng dụng trong nghành nghề điện tử; chỉ việc một số trong những ít linh phụ kiện bên phía ngoài nó hoàn toàn có thể thực thi cả một dải rộng những tác vụ xử lý tín hiệu tương tự. Rất nhiều mạch khuếch đại thuật toán tính hợp có mức giá chỉ chừng vài trăm đồng nếu mua với số lượng vừa phải, trong lúc những mạch khuếch đại tích hợp hoặc rời rạc với những thông số kỹ thuật không tiêu chuẩn hoàn toàn có thể có mức giá đến hơn cả vài triệu đồng đặt hàng số lượng ít.

Nguyên lý hoạt độngSửa đổi

Đầu vào vi sai của mạch khuếch đại gồm có nguồn vào hòn đảo và nguồn vào không hòn đảo, và mạch khuếch đại thuật toán thực tiễn sẽ chỉ khuếch đại hiệu số điện thế giữa hai nguồn vào này. Điện áp này gọi là điện áp vi sai nguồn vào. Trong hầu hết những trường hợp, điện áp đầu ra của mạch khuếch đại thuật toán sẽ tiến hành điều khiển và tinh chỉnh bằng phương pháp trích một tỷ suất nào đó của điện áp ra để lấy ngược về nguồn vào hòn đảo. Tác động này được gọi là hồi tiếp âm. Nếu tỷ suất này bằng 0, nghĩa là không còn hồi tiếp âm, mạch khuếch đại được gọi là hoạt động và sinh hoạt giải trí ở vòng hở. Và điện áp ra sẽ bằng với điện áp vi sai nguồn vào nhân với độ lợi tổng của mạch khuếch đại, theo công thức sau:

V
r
a
=
(
V
+

V

)

G
v
o
n
g
h
o

displaystyle V_mathrm ra =(V_+-V_-)cdot G_mathrm vongho

Trong số đó V+ là điện thế tại nguồn vào không hòn đảo, V- là điện thế ở nguồn vào hòn đảo và G gọi là độ lợi vòng hở của mạch khuếch đại.

Do giá trị của độ lợi vòng hở rất rộng và thường không được quản trị và vận hành ngặt nghèo ngay từ khi sản xuất, những mạch khuếch đại thuật toán thường ít khi thao tác ở tình trạng không còn hồi tiếp âm. Ngoại trừ trường hợp điện áp vi sai nguồn vào vô cùng bé, độ lợi vòng hở quá rộng sẽ làm cho mạch khuếch đại thao tác ở trạng thái bão hòa trong những trường hợp khác (Xem phần dưới đây Những sai lệch do phi tuyến). Một thí dụ phương pháp tính toán điện áp ra khi có hồi tiếp âm sẽ tiến hành thể hiện trong phần Mạch khuếch đại không hòn đảo cơ bản.

Một thông số kỹ thuật khác của mạch khuếch đại thuật toán là sử dụng hồi tiếp dương, mạch này trích một phần điện áp ra đưa ngược trở về nguồn vào không hòn đảo. Ứng dụng quan trọng của nó dùng để so sánh, với đặc tính trễ hysteresis (Xem Schmitt trigger).

Mạch khuếch đại thuật toán lý tưởngSửa đổi

Với mọi giá trị điện áp ở nguồn vào, một mạch khuếch đại thuật toán “lý tưởng” có:

  • Độ lợi vòng hở vô cùng lớn
  • Băng thông vô cùng lớn
  • Tổng trở nguồn vào vô cùng lớn (khiến cho dòng điện nguồn vào bằng không)
  • Điện áp bù bằng không
  • Tốc độ thay đổi điện áp vô cùng lớn
  • Tổng trở đầu ra bằng không
  • Tạp nhiễu (độ ồn) bằng không

Như thế, nguồn vào của mạch khuếch đại thuật toán lý tưởng khi tính toán trong vòng hồi tiếp hoàn toàn có thể mô phỏng bằng một khâu nullator, ngõ ra với một khâu norator và phối hợp cả hai (một mạch khuếch đại thuật toán lý tưởng hoàn hảo nhất) bằng một khâu nullor.

Mạch khuếch đại thuật toán thực sự chỉ gần đạt được những ý tưởng trên: cạnh bên những giá trị số lượng giới hạn về vận tốc thay đổi, băng thông, điện áp bù và những thứ tương tự như vậy, những thông số của mạch khuếch đại thuật toán thực tiễn sẽ bị thay đổi theo thời hạn và hoàn toàn có thể bị thay đổi theo nhiệt độ, tình trạng của những nguồn vào… Các mạch tích hợp tân tiến sử dụng transistor hiệu ứng trường (FET) hoặc transistor hiệu ứng trường có cổng cách điện Oxit sắt kẽm kim loại MOSFET sẽ có được những đặc tính gần với mạch lý tưởng hơn những mạch sử dụng transistor lưỡng cực khi những tín hiệu lớn phải xử lý trong Đk nhiệt độ phòng qua một băng thông số lượng giới hạn. Đặc biệt, tổng trở vào cao hơn thật nhiều, tuy nhiên những mạch dùng transistor lưỡng cực thường tốt hơn về mặt trôi điện áp bù, và độ ồn.

Khi những số lượng giới hạn của một mạch khuếch đại thuật toán thực sự được trong thời điểm tạm thời bỏ qua, nó hoàn toàn có thể được xem như một chiếc hộp đen có độ lợi. Chức năng của mạch và những thông số hoàn toàn có thể xác lập bằng mạch hồi tiếp, và thường là hồi tiếp âm.

Những số lượng giới hạn của cục khuếch đại thuật toán thực tếSửa đổi

Những sai lệch về mặt một chiềuSửa đổi

  • Độ lợi hữu hạn — Người ta thường nhắc tới điều này khi thiết kế toàn vẹn và tổng thể nỗ lực tính toán độ lợi đến gần với độ lợi của mạch khuếch đại.
  • Tổng trở vào hữu hạn – điều này sẽ tạo ra số lượng giới hạn trên cho việc tính toán những điện trở trong mạch hồi tiếp. Một số mạch khuếch đại thuật toán có mạch bảo vệ nguồn vào chống quá áp: điều này làm cho một vài thông số nguồn vào trở nên xấu hơn. Một số mạch khuếch đại thuật toán có cả hai phiên bản: có bảo vệ nguồn vào (như vậy làm giảm những đặc tính đôi chút) và không còn bảo vệ nguồn vào.
  • Tổng trở ra không xuống đến không – Điều này quan trọng riêng với tải có tổng trở thấp. Ngoại trừ riêng với trường hợp điện áp ra rất bé, người ta thường phải xem xét đến yếu tố hiệu suất thứ nhất. Tổng trở ra tỷ suất nghịch với dòng tĩnh của tầng cuối (nếu dòng tĩnh rất bé thì tổng trở ra sẽ rất rộng).
  • Dòng điện định thiên nguồn vào — Một dòng điện nhỏ (cỡ ~10 nA riêng với những mạch khuếch đại thuật toán dùng Transistor lưỡng cực, hoặc cỡ pA riêng với những thiết kế dùng CMOS) chảy trong mạch vào. Dòng điện này thường hơi chênh lệch nhau riêng với hai nguồn vào hòn đảo và không hòn đảo. Sự chênh lệch ấy gọi là loại bù nguồn vào (input offset current). Ảnh hưởng của nó chỉ có ý nghĩa riêng với những mạch có hiệu suất rất thấp.
  • Điện áp bù nguồn vào (Input offset voltage) — Đây là điện áp cần đặt vào nguồn vào để bảo vệ đầu ra bằng 0. Hạn chế này làm ảnh hưởng mạnh đến những thông số của mạch khuếch đại mà hoàn toàn có thể tùy từng điểm không của mạch, thường là điện áp nằm trong tâm điện áp cấp nguồn dương và điện áp cấp nguồn âm. Trong một mạch khuếch đại hoàn hảo nhất, điện áp bù nguồn vào bằng không. Tuy nhiên thực tiễn nó vẫn tồn tại trong những mạch khuếch đại thuật toán vì sự sai lệch trong mạch khuếch đại vi sai nguồn vào. Điện áp bù nguồn vào gây ra những yếu tố: Thứ nhất, do độ lợi vòng hở quá rộng, mạch khuếch đại sẽ chuyển sang trạng thái bào hòa khi hoạt động và sinh hoạt giải trí không còn hồi tiếp âm, trong cả những lúc toàn bộ chúng ta nối tắt 2 nguồn vào với nhau. Thứ nhì, trong một vòng kín, khối mạng lưới hệ thống hồi tiếp âm sẽ định hình điện áp nguồn vào sao cho được khuếch đại lên cùng với mức tín hiệu, và điều này hoàn toàn có thể ảnh hưởng trong những mạch yên cầu độ đúng chuẩn cao về mặt một chiều, hoặc khi tín hiệu vào quá nhỏ. Nhiều thiết kế cũ của mạch khuếch đại thuật toán có những chân ra để chỉnh định điện áp bù nguồn vào. Các thiết kế tân tiến hơn có những mạch tự động hóa triệt tiêu điện áp bù nguồn vào nàybằng kỹ thuật băm điện áp. Hoặc một số trong những mạch khác đo lường điện áp bù này, và tạo ra điện áp đối kháng để trừ lại.
  • Độ lợi đồng pha — Một mạch khuếch đại thuật toán hoàn hảo nhất chỉ khuếch đại hiệu số điện thế giữa 2 nguồn vào, và không quan tâm đến điện áp chung của chúng. Tuy nhiên những nguồn vào vi sai của những bộ khuếch đại thuật toán thường không hoàn hảo nhất làm cho nó hoàn toàn có thể khuếch đại những tín hiệu đưa tới đồng thời cả hai nguồn vào một trong những chút ít ít. Thông số tiêu chuẩn để xem nhận tác động này là thông số triệt tín hiệu đồng pha (hoặc đồng thời) common-mode rejection ratio (viết tắt là CMRR). Giảm thiểu thông số này là yếu tố rất quan trọng trong những mạch khuếch đại không hòn đảo (sẽ mô tả dưới đây) thao tác ở thông số khuếch đại lớn.
  • Hiệu ứng nhiệt — Tất cả những thông số của mạch khuếch đại thuật toán bị ảnh hưởng do nhiệt. Độ trôi nhiệt của điện áp bù nguồn vào đặc biệt quan trọng quan trọng.

Những sai lệch về mặt xoay chiềuSửa đổi

  • Băng thông hữu hạn — Tất cả những mạch khuếch đại đề có băng thông hữu hạn. Hạn chế này sẽ gây nên ra những yếu tố cho mạch khuếch đại thuật toán. Trước hết kèm theo sự hạn chế về băng thông là yếu tố khác lạ về pha giữa nguồn vào và đầu ra. Sự lệch pha này hoàn toàn có thể gây ra xấp xỉ trong một số trong những mạch hồi tiếp Mạch bù trừ tần số dùng trong một số trong những mạch khuếch đại thuật toán sẽ làm giảm băng thông, nhưng lại làm tăng độ ổn định đầu ra khi sử dụng với những kiểu hồi tiếp rất khác nhau. Thứ nhì, hạ thấp băng thông sẽ làm giảm sút mức độ hồi tiếp ở tần số cao, làm tăng méo tăng độ ồn và tăng tổng trở ra. Đồng thời giảm độ tuyến tính của đặc tuyến tần số pha.
  • Điện dung nguồn vào — Rất quan trọng trong những ứng dụng cao tần vì nó làm hạ thấp băng thông vòng hở của mạch khuếch đại.
  • Hệ số khuếch đại đồng pha — Xem phần Những sai lệch về mặt một chiều phía trên.

Những sai lệch do phi tuyếnSửa đổi

  • Bão hòa — điện áp đầu ra sẽ bị số lượng giới hạn ở trị số thấp nhất và cao nhất gần với điện áp nguồn nuôi. (Điện áp đầu ra không thể đạt đến điện áp nguồn là vì những số lượng giới hạn của tầng suất. Xem phần Tầng suất dưới đây.) Hiện tượng bão hòa xẩy ra khi điện áp đầu ra của mạch khuếch đại đạt đến những giá trị, và thường tùy thuộc vào:
    • Trong trường hợp mạch khuếch đại thuật toán sử dụng nguồn lưỡng cực, độ lợi điện áp làm cho điện áp đầu ra dương hơn trị số cao nhất hoặc âm hơn trị số thấp nhất; hoặc
    • Trong trường hợp mạch khuếch đại thuật toán sử dụng nguồn đơn cực, nếu độ lợi điện áp gây ra điện áp đầu ra dương hơn trị số cao nhất, hoặc khi điện áp ra quá thấp, gần điện thế đất hơn trị số số lượng giới hạn thấp nhất.[2]
  • Độ dốc điện áp — Đầu ra của những mạch khuếch đại hoàn toàn có thể đạt đến mức thay đổi điện áp cao nhất của nó. Đại lượng vận tốc thay đổi điện áp tối đa đo được thường được hiển thị theo cty vôn trên mili giây. Khi đang ở trong thời gian thay đổi này, mọi thay đổi ở nguồn vào đều không ảnh hưởng đến đầu ra. Độ dốc của đầu ra mạch khuếch đại thường do những điện dung ký sinh bên trong mạch khuếch đại, nhất là những mạch có tương hỗ mạch bù tần số bên trong.
  • Hàm truyền phi tuyến — Điện áp ra hoàn toàn có thể sẽ không còn tỷ suất đúng chuẩn vối điện áp vi sai nguồn vào. Điều này sinh ra méo dạng nếu nguồn vào là một tín hiệu có dạng sóng. Ảnh hưởng của nó sẽ rất bé trong những mạch có sử dụng hồi tiếp âm.

Những lưu ý về mặt công suấtSửa đổi

  • Giới hạn dòng điện đầu ra — Dòng điện đầu ra phải được số lượng giới hạn. Thực ra hầu hết những mạch khuếch đại thuật toán đã được thiết kế sao cho số lượng giới hạn dòng điện đầu ra không vượt quá một trị số xác lập, khoảng chừng 25 mA riêng với mạch khuếch đại thuật toán 741 do đó hoàn toàn có thể tự bảo vệ mạch và những mạch bên phía ngoài không biến thành hư hỏng.
  • Giới hạn hiệu suất tiêu tán — Một mạch khuếch đại thuật toán là một mạch khuếch đại tuyến tính. Do đó nó sẽ bị tiêu tán một nguồn tích điện dưới dạng nhiệt năng, tỷ suất với dòng điện đầu ra và hiệu số điện áp giữa điện áp nguồn và điện áp đầu ra. Nếu mạch khuếch đại tiêu tán quá nhiều nguồn tích điện, nhiệt độ của nó hoàn toàn có thể tăng thêm trên ngưỡng bảo vệ an toàn và uy tín. Mạch hoàn toàn có thể bị dẫn đến sụp đổ do nhiệt hoặc bị phá hỏng.

Ký hiệuSửa đổi

Ký hiệu trên mạch điện của một mạch khuếch đại thuật toán như sau:

Ký hiệu của mạch khuếch đại thuật toán trên sơ đồ điện

Trong số đó:

  • V+: Đầu vào không hòn đảo
  • V-: Đầu vào hòn đảo
  • Vout: Đầu ra
  • VS+: Nguồn phục vụ điện dương
  • VS−: Nguồn phục vụ điện âm

Các chân cấp nguồn (VS+ and VS−) hoàn toàn có thể được ký hiệu bằng nhiều cách thức rất khác nhau. Cho dù vậy, chúng luôn có hiệu suất cao như cũ. Thông thường những chân này thường được vẽ dồn về góc trái của sơ đồ cùng với khối mạng lưới hệ thống cấp nguồn cho bản vẽ được rõ ràng. Một số sơ đồ người ta hoàn toàn có thể giản lược lại, và không vẽ phần cấp nguồn này. Vị trí của nguồn vào hòn đảo và nguồn vào không hòn đảo hoàn toàn có thể hoán chuyển lẫn nhau khi thiết yếu. Nhưng chân cấp nguồn thường không được hòn đảo ngược lại.

Ứng dụng trong thiết kế khối mạng lưới hệ thống điện tửSửa đổi

Sử dụng mạch khuếch đại thuật toán như một khối mạch điện sẽ thuận tiện và đơn thuần và giản dị và sáng sủa hơn nhiều so với việc tính toán xác lập toàn bộ những thông số của những thành phần trong mạch (transistor, điện trở, vv…), mặc dầu mạch khuếch đại là mạch tích hợp hay linh phụ kiện rời. Những mạch khuếch đại thuật toán thứ nhất hoàn toàn có thể được sử dụng như vậy nếu nó là một khối khuếch đại vi sai thực sự có độ lợi đủ lớn. Trong những mạch sau này, những số lượng giới hạn của những tầng khuếch đại sẽ áp đặt vào những dải thông số của mỗi mạch.

Việc thiết kế mạch được tiến hành theo một số trong những trình tự giống nhau cho mọi mạch. Những đặc tính sẽ tiến hành vẽ ra trước định ra những gì mà mạch phải thực thi, với những số lượng giới hạn được cho phép. Thí dụ, độ lợi hoàn toàn có thể cần là 100 lần, với sai số thấp hơn 5%, nhưng thay đổi thấp hơn 1% khi nhiệt độ thay đổi trong một phạm vi định trước; tổng trở nguồn vào không nhỏ hơn 1 MΩ vv…

Một mạch điện được thiết kế thường với việc trợ giúp của những công cụ mô phỏng trên máy tính. Những mạch khuếch đại thuật toán thông dụng và những linh phụ kiện khác sẽ tiến hành lựa chọn sao cho phù phù thích hợp với những yêu cầu của mạch và nằm trong sai số được cho phép với giá cả hợp lý. Nếu không đạt toàn bộ những yêu cầu của mạch, những giá trị hoàn toàn có thể được thay đổi.

Sản phẩm mẫu tiếp theo này sẽ tiến hành thực thi và thử nghiệm. Các thay đổi sẽ tiến hành thực thi để đạt hay tăng cường những đặc tính, thay đổi hiệu suất cao hoặc giảm giá tiền.

Hoạt động – Đối với một chiềuSửa đổi

Độ lợi vòng hở được định nghĩa là thông số khuếch đại của mạch khuếch đại thuật toán từ trên nguồn vào đến đầu ra lúc không còn hồi tiếp. Trong hầu hết những tính toán thực tiễn, độ lợi vòng hở được xem như vô cùng lớn tuy nhiên thật ra không phải như vậy. Một linh phụ kiện tiêu biểu vượt trội thường có độ lợi vòng hở riêng với một chiều nằm trong mức chừng từ 100.000 đến 1.000.000. Trị số này đủ lớn cho những ứng dụng có độ lợi xác lập bằng lượng hồi tiếp âm. Các mạch khuếch đại thuật toán có những số lượng giới hạn sử dụng mà người thiết kế nên phải nhớ rõ và đôi lúc phải thao tác với chúng. Khi thiết kế rõ ràng độ mất ổn định hoàn toàn có thể xẩy ra trong những mạch khuếch đại một chiều nếu những thành phần xoay chiều bị bỏ qua.

Hoạt động – Đối với xoay chiềuSửa đổi

Độ lợi của mạch khuếch đại thuật toán tính toán ở một chiều sẽ không còn vận dụng được trong xoay chiều tần số cao. Có thể xem gần đúng là thông số khuếch đại sẽ tỷ suất nghịch với tần số. Điều này nghĩa là những mạch khuếch đại thuật toán có đặc tính nhờ vào tích số Độ lợi – Băng thông. Thí dụ như một mạch khuếch đại thuật toán có tích số độ lợi – băng thông bằng 1MHz sẽ có được độ lợi bằng 5 ở 200kHz và độ lợi bằng 1 ở 1MHz. Đặc tính thông hạ này được trình làng có chủ đích vì nó có khuynh hướng tạo ra sự ổn định cho mạch với phương pháp bù tần số.

Các mạch khuếch đại thuật toán thông dụng rẻ tiền thường có tích số độ lợi – băng thông trong mức chừng vài MHz. Các mạch khuếch đại đặc biệt quan trọng và khuếch đại thuật toán vận tốc cao hoàn toàn có thể có tích số độ lợi – băng thông đạt đến hàng trăm MHz. Đối với những ứng dụng tần số rất cao thường sử dụng dạng mạch khác hoàn toàn gọi là mạch khuếch đại thuật toán hồi tiếp dòng điện.

Mạch khuếch đại không hòn đảo cơ bảnSửa đổi

Một mạch khuếch đại thuật toán thông dụng có 2 nguồn vào và 1 đầu ra. Điện áp đầu ra bằng bội số của sai biệt điện áp hai nguồn vào:

Vout = G(V+ − V−)

G là độ lợi vòng hở của mạch khuếch đại thuật toán. Đầu vào được giả định có tổng trở rất cao; Dòng điện đi vào hoặc ra ở nguồn vào sẽ không còn đáng kể. Đầu ra được giả định có tổng trở rất thấp.

Nếu đầu ra được đưa trở về nguồn vào hòn đảo sau khi được chia bằng một bộ phân áp
K
=
R
1
R
1
+
R
2
displaystyle K=frac R_1R_1+R_2
, nên:

Kết cấu của một mạch khuếch đại thuật toán ráp thành mạch khuếch đại không hòn đảo cơ bản.

V
+
=
V
i
n
displaystyle V_+=V_in

V

=
K
V
o
u
t
displaystyle V_-=KV_out

V
o
u
t
=
G
(
V
i
n

K
V
o
u
t
)
displaystyle V_out=Gbigl (V_in-KV_out)

Để tính
V
o
u
t
V
i
n
displaystyle frac V_outV_in
, toàn bộ chúng ta thấy là một thông số khuếch đại tuyến tính với độ lợi là:

Vout/Vin = G /(1 + G K)’

Nếu G rất rộng, Vout/Vin sẽ gần bằng 1/K, bằng 1 + (R2/R1).

Kiểu nối hồi tiếp âm như vậy này được sử dụng rất thường xuyên nhưng hoàn toàn có thể có nhiều biến thể rất khác nhau, làm cho nó trở nên một trong những khối linh hoạt nhất trong toàn bộ những khối lắp đặt điện tử.

Khi được nối trong một vòng hồi tiếp âm, mạch khuếch đại thuật toán sẽ nỗ lực kiểm soát và điều chỉnh Vout sao cho điện áp vào sẽ càng gần nhau. Điều này, cùng với tổng trở nguồn vào cao đôi lúc sẽ là 2 nguyên tắc vàng của thiết kế mạch khuếch đại thuật toán (riêng với những mạch có hồi tiếp âm) đó là::

  • Không có dòng điện đi vào nguồn vào.
  • Điện áp ở cả 2 nguồn vào phải gần bằng nhau.
  • Có ngoại lệ là nếu điện áp ra thiết yếu lại vượt quá nguồn điện cung cáp cho mạch, điện áp ra sẽ gần bằng với mức ngưỡng của nguồn cấp, VS+ hoặc VS−.

    Hầu hết những mạch khuếch đại thuật toán đơn, đôi hoặc bộ tứ đều phải có những thứ tự chân ra theo tiêu chuẩn, được cho phép hoàn toàn có thể lắp thay đổi lẫn nhau mà không cần thay đổi sơ đồ nối dây. Một mạch khuếch đại thuật toán rõ ràng sẽ tiến hành chọn theo độ lợi vòng hở, băng thông, thông số tạp âm, tổng trở nguồn vào, hiệu suất tiêu tán hoặc phối hợp Một trong những hiệu suất cao đó.

    Sơ đồ bên trong của mạch khuếch đại thuật toán 741Sửa đổi

    Mặc dù những thiết kế hoàn toàn có thể rất khác nhau Một trong những thành phầm và những nhà sản xuất, nhưng toàn bộ những mạch khuếch đại thuật toán đều phải có chung những cấu trúc bên trong, gồm có 3 tầng:

  • Mạch khuếch đại vi sai
    • Tầng khuếch đại nguồn vào — tạo ra độ khuếch đại tạp âm thấp, tổng trở vào cao, thường có đầu ra vi sai
  • Mạch khuếch đại điện áp
    • Tầng khuếch đại điện áp, tạo ra thông số khuếch đại điện áp lớn, độ suy giảm tần số đơn cực, và thường có ngõ ra đơn
  • Mạch khuếch đại đầu ra:
    • Tầng khuếch đại đầu ra, tạo ra kĩ năng tải dòng lớn, tổng trở đầu ra thấp, có số lượng giới hạn dòng và bảo vệ ngắn mạch.
  • Gương dòng điệnSửa đổi

    Các phần mạch điện được tô red color cam là những gương dòng điện. Dòng điện ban đầu để hoàn toàn có thể sinh ra những dòng điện khác được xác lập bởi điện áp cấp nguồn và điện trở 39 kΩ cùng với 2 mối nối pn tạo ra. Dòng điện được xem gần đúng bằng:

    (VS+ − VS− − 2Vbe)/39 kΩ.

    Trạng thái của tầng khuếch đại nguồn vào được điều khiển và tinh chỉnh bởi hai gương dòng điện bên phía trái. Q10 and Q11 hình thành một nguồn dòng Widlar trong số đó điện trở 5 kΩ sẽ đặt dòng điện của cực thu Q10 đến một trị số có tỷ suất rất nhỏ so với dòng điện ban đầu. Dòng điện cố định và thắt chặt của Q10 cấp dòng cực nền cho transistor Q3 và Q4 nhưng cũng cấp dòng cực thu cho Q9, trong lúc gương dòng điện Q8 và Q9 sẽ cố bám theo độ lớn của dòng cực thu Q3 và Q4. Dòng nay cũng bằng với dòng điện yêu cầu cho nguồn vào, và sẽ là một tỷ suất nhỏ của dòng điện Q10 vốn đã nhỏ.

    Một cách khác để xem nhận yếu tố là nếu dòng điện của nguồn vào có khuynh hướng tăng dần hơn dòng điện Q10, thì gương dòng điện Q8, Q9 sẽ tháo bớt dòng điện thoát khỏi chực nền chung của Q3 và Q4, hạn chế dòng nguồn vào, và ngược lại. Như vậy, Đk về một chiều của tầng nguồn vào sẽ tiến hành ổn định nhờ một khối mạng lưới hệ thống hồi tiếp âm có độ lợi cao. Vòng hồi tiếp này cũng loại trừ những thay đổi theo hướn đồng pha của những thành phần khác trong mạch bằng phương pháp làm cho điện áp cực nền của Q3/Q4 bám theo 2Vbe thấp hơn trị số của điện áp nguồn vào.

    Gương dòng điện ở góc cạnh trái trên Q12/Q13 tạo ra dòng điện cố định và thắt chặt cho tầng khuếch đại điện áp lớp A qua cực thu của Q13, và độc lập với điện áp ngõ ra.

    Tầng khuếch đại vi sai đầu vàoSửa đổi

    Phần mạch điện tô màu xanh dương đậm là một tầng khuếch đại vi sai. Q1 và Q2 là transistor nguồn vào, lắp theo phong cách theo cực phát (hay kiểu cực thu chung) phối hợp bởi đôi transistor Q3 và Q4 nối cực gốc chung thành mạch vi sai nguồn vào. Ngoài ra, Q3 và Q4 cũng tác động như một bộ dời mức điện áp và tạo ra một độ lợi để kéo tầng khuếch đại lớp A Chúng cũng tăng cường kĩ năng chịu điện áp ngược của Vbe rating cho những transistor nguồn vào.

    Mạch khuếch đại vi sai Q1 – Q4 sẽ kéo một tải tích cực là gương dòng điện Q5 – Q7. Q7 làm tăng độ đúng chuẩn của gương dòng điện bằng phương pháp giảm trị số dòng điện tín hiệu thiết yếu đi từ Q3 để kéo cực nền của Q5 và Q6. Gương dòng điện này sẽ biến hóa tín hiệu vi sai thành tín hiệu đơn Theo phong cách sau:

    Dòng điện tín hiệu của Q3 sẽ là nguồn vào của gương dòng điện trong lúc đầu ra của gương dòng điện (cực thu của Q6) được nối đến cực thu của Q4. Ở đây, dòng tín hiệu của Q3 và Q4 sẽ tiến hành cộng lại với nhau. Đối với nguồn vi sai nguồn vào, tín hiệu của Q3 và Q4 bằng và ngược dấu với nhau. Như thế, tổng này sẽ bằng hai lần dòng điện tín hiệu. Mạch này đã hoàn tất quy trình biến từ tín hiệu vào vi sai thành tín hiệu ra đơn.

    Điện áp tín hiệu hở mạch xuất hiện ở điểm này do tổng dòng điện trên và những điện trở cực thu của Q4 và Q6 nối tuy nhiên tuy nhiên. Do điện trở cực thu của Q4 và Q6 riêng với tín hiệu sẽ rất rộng, nên độ li75 của điện áp hở mạch của tầng này sẽ rất rộng.

    Cần lưu ý rằng dòng điện cực nền của nguồn vào khác không, và tổng trở nguồn vào vi sai của 741 sẽ xấp xỉ 2 MΩ. Chân “offset null” hoàn toàn có thể được sử dụng để lắp những điện trở ngoài tuy nhiên tuy nhiên với điện trở 1 kΩ (thông thường này sẽ là 2 đầu cuối của một biến trở tinh chỉnh) để kiểm soát và điều chỉnh cân đối cho gương dòng điện Q5, Q6, và như vậy sẽ gián tiếp kiểm soát và điều chỉnh điện áp ra khi tín hiệu nguồn vào = 0.

    Tầng khuếch đại điện áp lớp ASửa đổi

    Phần nằm trong khối màu tím là một mạch khuếch đại lớp A. Nó gồm có 2 transistor NPN nối Darlington và sử dụng đầu ra của một gương dòng điện làm tải cực thu nhằm mục đích có độ lợi lớn.
    Tụ điện 30 pF tạo ra hồi tiếp âm tinh lọc tần số cho tầng khuếch đại này, hình thành một bộ bù tần số để tạo sự ổn định. Kỹ thuật này gọi là bù kiểu Miller và hiệu suất cao của nó in như một mạch tích phân dùng mạch khuếch đại thuật toán. Đặc tuyến biên độ tần số của nó có độ dốc bắt nguồn từ 10 Hz và giảm 3 dB / bát độ theo tần số. Nó sẽ kết thúc khi độ lợi giàm xuống một.

    Mạch định thiên đầu raSửa đổi

    Khối màu xanh lá cây (Q16) là một mạch dời mức điện áp, hoặc một mạch nhân Vbe,một dạng của nguồn điện áp. Trong mạch điện như hình vẽ, Q16 tạo ra một sụt áp không đổi giữa cực thu và cực phát bất kể dòng điện qua mạch. Nếu dòng điện cực nền gần bằng không, điện áp giữa hai cực phát và cực nền là 0.625 V (trị số tiêu chuẩn của BJT trong miền tích cực), Do đó dòng điện trải qua điện trở 4.5 kΩ sẽ bằng với dòng trải qua điện trở 7.5 kΩ, và sẽ gây nên ra giảm áp trên đó là 0.375 V. Do đó nó sẽ duy trì điện áp trên 2 đầu transistor và 2 điện trở là 0.625 + 0.375 = 1 V. Nó sẽ định thiên cho 2 transistor đầu ra ở vùng dẫn gần và giảm méo xuyên tâm. Trong một số trong những mạch khuếch đại linh phụ kiện rời, hiệu suất cao này được thực thi với chỉ 2 diode.

    Tầng xuấtSửa đổi

    Tầng xuất (khối màu xanh lạt) là một mạch khuếch đại đầy kéo lớp AB (Q14, Q20) được định thiên bằng bộ nhân điện áp Vbe Q16 và những điện trở cực thu của nó. Tầng này được kéo bằng cực thu của Q13 và Q19. Dải điện áp ra khoảng chừng thấp hơn 1 volt so với nguồn cấp ứng gồm có phần điện áp của Vbe transistors Q14 và Q20.

    Điện trở 25 Ω trong mạch ra tác động như một mạch nhạy dòng, để tạo hiệu suất cao số lượng giới hạn dòng ra của transistor Q14 đến trị số khoảng chừng 25 mA riêng với 741. Giới hạn cho dòng điện ra âm bằng phương pháp sử dụng điện áp ngang qua điện trở cực phát của Q19 và dùng điện áp này để giảm sút dòng điện kéo cực nền của Q15. Với những phiên bản mới hơn hoàn toàn có thể thấy những sai biệt nhỏ trong mạch số lượng giới hạn dòng ra này.

    Điện trở ra không bằng 0 nhưng nếu sử dụng hồi tiếp thì hoàn toàn có thể tiến đến gần 0 nếu có sử dụng hồi tiếp âm.

    Ghi chú: Vì mạch 741 đã từng được sử dụng trong những thiết bị âm thanh và những thiết bị nhạy cảm khác, nhưng giờ đây nó ít được sử dụng hơn, vì những mạch khuếch đại đời mới tân tiến đã có nhiều tiến bộ trong việc loại trừ tạp âm. Bên cạnh những tạp âm phát sinh, 741 và những mạch cũ hơn cũng luôn có thể có tỷ số nén tín hiệu đồng pha không tốt lắm nên chúng cũng sinh ra tiếng hù và những tương tác đồng pha khác thí dụ như tiếng “click” khi đóng ngắt nguồn trong những thiết bị nhạy cảm.

    Tham khảoSửa đổi

  • ^ IC Op-Amp Cookbook, W.G. Jung,(tái bản lần 3 năm 1986. ISBN 0-672-22453-4) trang xvii.
  • ^ Đầu ra của những mạch khuếh đại kiểu cũ hoàn toàn có thể đạt đến một hoặc hai vôn bên trong phạm vi điện áp nguồn Đầu ra của những mạch khuếch đại mới hơn hoàn toàn có thể đạt đến gần điện áp nguồn, chỉ chừng khoảng chừng cỡ mili vôn khi xuất ra dòng tải nhỏ, và được gọi là mạch khuếch đại kiểu “rail to rail”
  • Xem thêmSửa đổi

    • Linh kiện điện tử
    • Ký hiệu điện tử
    • Sơ đồ mạch điện

    Liên kết ngoàiSửa đổi

    Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và phương tiện đi lại truyền tải về Khuếch đại thuật toán.

    Reply
    6
    0
    Chia sẻ

    Video Ic hòn đảo là gì ?

    You vừa đọc nội dung bài viết Với Một số hướng dẫn một cách rõ ràng hơn về Clip Ic hòn đảo là gì tiên tiến và phát triển nhất

    Share Link Cập nhật Ic hòn đảo là gì miễn phí

    You đang tìm một số trong những Chia SẻLink Download Ic hòn đảo là gì Free.

    Hỏi đáp vướng mắc về Ic hòn đảo là gì

    Nếu sau khi đọc nội dung bài viết Ic hòn đảo là gì vẫn chưa hiểu thì hoàn toàn có thể lại Comment ở cuối bài để Admin lý giải và hướng dẫn lại nha
    #hòn đảo #là #gì