âm ly thuật toán là gì là thiết bị tuyến tính có tất cả các đặc tính cần thiết để khuếch đại tín hiệu DC gần như lý tưởng và do đó được sử dụng rộng rãi trong điều hòa tín hiệu, lọc hoặc để thực hiện các phép toán như cộng, trừ, tích phân và vi phân. Hãy tham khảo với Mobitool nhé.
âm ly thuật toán , hoặc op-amp , về cơ bản là một thiết bị khuếch đại điện áp được thiết kế để được sử dụng với các linh kiện phản hồi bên ngoài như điện trở và tụ điện giữa đầu ra và đầu vào của nó. Các linh kiện phản hồi này xác định chức năng kết quả hoặc “hoạt động” của âm ly và nhờ các cấu hình phản hồi khác nhau cho dù điện trở, điện dung hay cả hai, âm ly có thể thực hiện nhiều hoạt động khác nhau, dẫn đến tên gọi là “âm ly thuật toán”.
Một bộ khuếch đaih thuật toán về cơ bản là một thiết bị có ba đầu kết nối bao gồm hai đầu vào trở kháng cao. Một trong các đầu vào được gọi là Đầu vào Đảo , được ký hiệu bằng dấu âm hoặc dấu “trừ”, ( – ). Đầu vào khác được gọi là Đầu vào không đảo , được ký hiệu bằng dấu dương hoặc dấu “cộng” ( + ).
Các bạn đã hiểu âm ly thuật toán là gì chưa ???
Đầu kết nối thứ ba đại diện cho cổng đầu ra của âm ly thuật toán có thể vừa tạo sink vừa tạo source điện áp hoặc dòng điện. Trong âm ly thuật toán tuyến tính, tín hiệu đầu ra là hệ số khuếch đại, được gọi là hệ số khuếch đại ( A ) nhân với giá trị của tín hiệu đầu vào và tùy thuộc vào bản chất của các tín hiệu đầu vào và đầu ra này, có thể có bốn cách phân loại khác nhau về hoạt động khuếch đại khuếch đại.
- Điện áp : Điện áp “vào” và Điện áp “ra”
- Dòng điện : Dòng điện “vào” và Dòng điện”ra”
- Transconductance – Điện áp “vào” và Dòng “ra”
- Transresistance – Dòng điện “vào” và Điện áp “ra”
- ic khuếch đại thuật toán được viết tắt là gì
Giải thích : ” Đối với các mạch điện tử logic, người ta phân biệt sink và source theo trạng thái của tầng ra khi được kích hoạt
(active).
Ic khuếch đại thuật toán có bao nhiêu đầu vào và bao nhiêu đầu ra : Tầng ra sink, sẽ active khi ở mức 0, và trans ngõ ra sẽ là nguồn hút dòng từ bên ngoài. Do đó phải có điện trở tải kéo lên cực dương để cấp dòng cho nó. Nếu không có điện trở tải này, thì khi không kích hoạt (deactive) ngõ ra không lên 1 được. Tầng ra sink thường được thiết kế dạng mạch open collector.
Tầng ra source, sẽ active khi ở mức 1. Trans ngõ ra sẽ là nguồn cấp dòng cho tải bên ngoài. Nếu không có tải, ngõ ra khi không kích hoạt sẽ không xuống 0 được.
Một số tầng ra source, có thêm một tải bên trong, thụ động hay tích cực, nên khi không kích hoạt vẫn xuống 0 được.
Đa số các IC họ TTL và CMOS, ngõ ra vừa có chức năng sink, vừa có chức năng source. Các IC giải mã cho đèn 7 đoạn, thường là sink, hoặc source…”
Vì hầu hết các mạch xử lý âm ly thuật toán là âm ly điện áp, mình sẽ giới hạn các hướng dẫn trong phần này chỉ với âm ly điện áp, (Vin và Vout).
Tín hiệu điện áp đầu ra từ âm ly thuật toán là sự khác biệt giữa các tín hiệu được áp dụng cho hai đầu vào riêng lẻ của nó. Nói cách khác, tín hiệu đầu ra op-amps là sự khác biệt giữa hai tín hiệu đầu vào vì giai đoạn đầu vào của âm ly thuật toán trên thực tế là một âm ly vi sai như hình dưới đây.
Video ic khuếch đại thuật toán
âm ly vi sai – âm ly thuật toán là gì
Mạch dưới đây cho thấy một dạng tổng quát của âm ly vi sai với hai đầu vào V1 và V2 . Hai transistor giống nhau TR1 và TR2 đều được phân cực tại cùng một điểm hoạt động , với Cực E của chúng được kết nối với nhau.
âm ly vi sai
Mạch hoạt động từ nguồn cung cấp kép + Vcc và -Vee đảm bảo cung cấp liên tục. Điện áp ở đầu ra, Vout của âm ly là sự khác biệt giữa hai tín hiệu đầu vào vì hai đầu vào cơ sở ngược pha với nhau.
Vì vậy, khi phân cực thuận của transistor, TR1 tăng lên, phân cực thuận của transistor TR2 giảm và ngược lại. Sau đó, nếu hai transistor được kết hợp ok, dòng điện chạy qua điện trở RE chung.
Giống như tín hiệu đầu vào, tín hiệu đầu ra cũng cân bằng và vì điện áp cực C dao động theo hướng ngược nhau (ngược pha) hoặc cùng hướng (cùng pha) nên tín hiệu điện áp đầu ra, được lấy từ giữa hai cực C, giả sử một đoạn mạch hoàn toàn cân bằng thì hiệu điện thế giữa hai cực C bằng không.
Đây được gọi là Chế độ chung hoạt động với độ lợi chế độ chung của âm ly là độ lợi đầu ra khi đầu vào bằng không.
âm ly thuật toán cũng có một đầu ra (mặc dù có những đầu ra có đầu ra khác biệt bổ sung) trở kháng thấp được nối đất và nó sẽ bỏ qua các tín hiệu chế độ chung nào, nếu một tín hiệu giống hệt nhau được áp dụng cho cả đảo và đầu vào không đảo ngược nên không thay đổi đầu ra.
Tuy nhiên, trong các âm ly thực tế luôn có một số biến thiên và tỷ lệ giữa sự thay đổi của điện áp đầu ra liên quan đến sự thay đổi của điện áp đầu vào chế độ chung được gọi là Tỷ lệ loại bỏ Chế độ Chung hoặc viết tắt là CMRR .(tỷ lệ loại bỏ chế độ chung của âm ly vi sai là một số liệu được sử dụng để định lượng khả năng của thiết bị từ chối các tín hiệu ở chế độ chung, tức là các tín hiệu xuất hiện đồng thời và cùng pha trên cả hai đầu vào)
Bản thân âm ly thuật toán có mức khuếch đại DC vòng hở rất cao và bằng cách áp dụng một số dạng Phản hồi âm, mình có thể tạo ra mạch khuếch đại hoạt động có đặc tính khuếch đại rất chính xác chỉ phụ thuộc vào tính hiệu phản hồi được sử dụng. Lưu ý rằng thuật ngữ “vòng lặp mở” có nghĩa là không có linh kiện phản hồi nào được sử dụng xung quanh âm ly nên đường phản hồi hoặc vòng lặp sẽ mở.
Một âm ly thuật toán chỉ phản hồi sự khác biệt giữa điện áp trên hai đầu vào của nó, thường được gọi là “ Điện áp đầu vào chênh lệch ” chứ không phải điện thế chung của chúng. Sau đó, nếu cùng một hiệu điện thế được áp dụng cho cả hai đầu thì đầu ra kết quả sẽ bằng không. Độ lợi của âm ly hoạt động thường được gọi là Độ lợi vi sai vòng mở và được ký hiệu ( A o ).
Mạch tương đương của một bộ khuếch thuật toán lý tưởng
Tham số Op-amp
Open Loop Gain
- Chức năng chính của âm ly hoạt động là khuếch đại tín hiệu đầu vào và càng có độ lợi vòng hở càng tốt. Độ lợi vòng hở là độ lợi của op-amp không có phản hồi dương hoặc âm và đối với âm ly như vậy, độ lợi sẽ là vô hạn nhưng giá trị thực điển hình nằm trong khoảng 20.000 đến 200.000.
Trở kháng đầu vào, (Z IN )
- Vô hạn – Trở kháng đầu vào là tỷ số của điện áp đầu vào so với dòng điện đầu vào và được giả định là vô hạn để ngăn chặn các dòng điện nào chạy từ nguồn cung cấp vào mạch đầu vào của âm ly ( I IN = 0 ). Op-amps thực có dòng rò đầu vào từ một vài pico-amps đến vài mili-amps.
Trở kháng đầu ra, (Z OUT )
- ZERO – Trở kháng đầu ra của âm ly hoạt động lý tưởng được giả định là bằng không hoạt động như một nguồn điện áp bên trong ok không có điện trở bên trong để nó có thể cung cấp nhiều dòng điện cần thiết cho tải. Nội trở này mắc nối tiếp hiệu quả với tải do đó làm giảm điện áp đầu ra có sẵn cho tải. Op-amps thực có trở kháng đầu ra trong phạm vi 100-20kΩ.
Dải thông, (BW)
- Dải thông – Một âm ly hoạt động lý tưởng có đáp ứng tần số vô hạn và có thể khuếch đại các tín hiệu tần số nào từ tần số DC đến tần số AC cao nhất, do đó nó được giả định là có băng thông vô hạn. Với op-amps thực, băng thông bị giới hạn bởi sản phẩm Độ lợi-Băng thông (GB), bằng với tần số mà độ lợi của âm ly trở nên thống nhất.
Điện áp bù, (V IO )
- Zero – Đầu ra của âm ly sẽ bằng không khi chênh lệch điện áp giữa đầu vào đảo và không đảo bằng 0, giống nhau hoặc khi cả hai đầu vào đều được nối đất. Op-amps thực có một số lượng điện áp bù đầu ra.
Từ các đặc điểm “lý tưởng hóa” ở trên, mình có thể thấy rằng điện trở đầu vào là vô hạn, vì vậy không có dòng điện nào chạy vào một trong hai đầu vào (“quy tắc dòng điện”) và điện áp bù đầu vào vi sai bằng 0 (“quy tắc điện áp”). Điều quan trọng là phải nhớ hai thuộc tính này vì chúng sẽ giúp mình hiểu hoạt động của âm ly hoạt động liên quan đến phân tích và thiết kế mạch op-amp.
Tuy nhiên, các âm ly thuật toán thực tế như uA741 thường có sẵn , chẳng hạn không có độ lợi hoặc băng thông vô hạn nhưng có “Độ lợi vòng lặp mở” điển hình, được định nghĩa là âm ly đầu ra của âm ly mà không có các tín hiệu phản hồi bên ngoài nào được kết nối với nó và cho một âm ly thuật toán là khoảng 100dB tại DC (không Hz). Độ lợi đầu ra này giảm tuyến tính với tần số xuống “Unity Gain” hoặc 1, ở khoảng 1MHz và điều này được thể hiện trong đường cong đáp ứng độ lợi vòng hở sau đây.
Đường cong đáp ứng tần số vòng mở – âm ly thuật toán là gì
Từ đường cong đáp ứng tần số này, mình có thể thấy rằng tích của độ lợi so với tần số là không đổi tại các điểm nào dọc theo đường cong. Ngoài ra, tần số Unity gain (0dB) cũng xác định độ lợi của âm ly tại các điểm nào dọc theo đường cong. Hằng số này thường được gọi là Gain Bandwidth hoặc GBP . Vì thế:
GBP = Gain x Bandwidth = A x BW
Tương tự, các âm ly hoạt động đạt được ở 1kHz = 60dB hoặc 1000, do đó GBP được cho là:
GBP = A x BW = 1.000 x 1.000Hz = 1.000.000 . Giống nhau! .
Các Voltage Gain ( AV ) của âm ly thuật toán có thể được tìm thấy bằng cách sử dụng công thức sau đây:
và tính bằng Decibel hoặc ( dB ) được cho là:
Băng thông của âm ly thuật toán là gì
Băng thông của âm ly hoạt động là dải tần mà độ lợi điện áp của âm ly trên 70,7% hoặc -3dB (trong đó 0dB là cực đại) của giá trị đầu ra tối đa của nó như hình dưới đây.
Ở đây mình đã sử dụng dòng 40dB làm ví dụ. -3dB hoặc 70,7% của Vmax điểm xuống từ đường cong đáp ứng tần số được cho là 37dB . Lấy một đường ngang cho đến khi nó giao với đường cong GBP chính cho mình một điểm tần số ngay trên đường 10kHz vào khoảng 12 đến 15kHz. Bây giờ mình có thể tính toán điều này chính xác hơn vì mình đã biết GBP của âm ly, trong trường hợp cụ thể này là 1MHz.
Ví dụ về âm ly hoạt động số 1 – âm ly thuật toán là gì
Sử dụng công thức 20 log (A) , mình có thể tính toán băng thông của âm ly là:
37 = 20 log (A) Nên A = anti-log (37 ÷ 20) = 70.8
GBP ÷ A = Bandwidth, do đó, 1,000,000 ÷ 70.8 = 14,124Hz, or 14kHz
Sau đó, băng thông của âm ly ở mức tăng 40dB được cho là 14kHz như dự đoán trước đó từ đồ thị.
Ví dụ về âm ly hoạt động số 2.
Nếu mức tăng của âm ly thuật toán được giảm một nửa để nói rằng 20dB trong đường cong đáp ứng tần số ở trên, điểm -3dB bây giờ sẽ ở mức 17dB. Sau đó, điều này sẽ cung cấp cho âm ly hoạt động đạt được tổng thể là 7,08, do đó A = 7,08 .
Nếu mình sử dụng công thức tương tự như trên, độ lợi mới này sẽ cung cấp cho mình một băng thông xấp xỉ 141,2kHz , nhiều hơn mười lần so với tần số được đưa ra tại điểm 40dB. Do đó, có thể thấy rằng bằng cách giảm “độ lợi vòng mở” tổng thể của một âm ly thuật toán, băng thông của nó được tăng lên và ngược lại.
Nói cách khác, băng thông của âm ly hoạt động tỷ lệ nghịch với độ lợi của nó, ( A1/∞BW ). Ngoài ra, điểm tần số góc -3dB này thường được gọi là “điểm nửa công suất”, vì công suất đầu ra của âm ly ở một nửa giá trị lớn nhất của nó như được hiển thị:
Tóm tắt hoạt động của âm ly thuật toán là gì
Công dụng chính của ic khuếch đại thuật toán oa là : Bây giờ mình biết rằng âm ly thuật toán là âm ly vi sai DC có độ lợi rất cao sử dụng một hoặc nhiều mạng phản hồi bên ngoài để điều khiển phản ứng và đặc tính của nó. mình có thể kết nối các điện trở hoặc tụ điện bên ngoài với op-amp theo một số cách khác nhau để tạo thành các mạch “Khối xây dựng” cơ bản như: âm ly loại đảo , không đảo, theo điện áp, tổng, vi sai, tích hợp và âm ly loại khác nhau.
Ký hiệu Op-amp
Một âm ly hoạt động “lý tưởng” hoặc ok là một thiết bị có một số đặc điểm đặc biệt như độ lợi vòng hở vô hạn A O , điện trở đầu vào vô hạn R IN , điện trở đầu ra bằng không R OUT , băng thông vô hạn 0 đến ∞ và độ lệch 0 (đầu ra chính xác 0 khi đầu vào bằng 0).
Có một số lượng rất lớn IC khuếch đại hoạt động có sẵn để phù hợp với mọi ứng dụng có thể từ lưỡng cực tiêu chuẩn, độ chính xác, tốc độ cao, tiếng ồn thấp, điện áp cao, v.v., ở cả cấu hình tiêu chuẩn hoặc với transistor Junction FET bên trong.
âm ly thuật toán có sẵn trong các IC của op-amps đơn, kép hoặc quad trong một thiết bị duy nhất. Phổ biến nhất hiện có và được sử dụng trong tất cả các âm ly thuật toán trong các Project và bộ dụng cụ điện tử cơ bản là tiêu chuẩn công nghiệp μA-741 .
Trong hướng dẫn tiếp theo về âm ly thuật toán, mình sẽ sử dụng phản hồi âm được kết nối xung quanh op-amp để tạo ra mạch khuếch đại vòng kín tiêu chuẩn được gọi là mạch âm ly đảo tạo ra tín hiệu đầu ra 180 o “lệch pha” với đầu vào.
==>> Xem thêm : trong các đặc điểm sau đây đặc điểm nào không liên quan đến ic khuếch đại thuật toán
