Không

Op-Amp, viết tắt của bộ khuếch đại hoạt động là xương sống của thiết bị điện tử Analog. Bộ khuếch đại hoạt động là một thành phần điện tử được ghép nối một chiều với chức năng khuếch đại Điện áp từ đầu vào vi sai 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 băng thông, 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 trong gói mạch tích hợp (IC) khác nhau, một số op-amp ic có hai hoặc nhiều op-amp trong một gói duy nhất. LM358, LM741, LM386 là một số IC Op-amp thường được sử dụng. Bạn có thể tìm hiểu thêm về Op-amps bằng cách theo dõi phần Mạch Op-amp của chúng tôi.

Một 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 ngược hoặc chân âm và chân không đảo ngược hoặc 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 hoặc đầu ra của nó.

Tùy thuộc vào loại đầu vào, op-amp có thể được phân loại là Đảo ngược hoặc Không đảo. Trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ học cách sử dụng op-amp trong cấu hình không đảo ngược.

Trong cấu hình không đảo ngược, các tín hiệu đầu vào được áp dụng trên không đảo ngược đầu vào thiết bị đầu cuối (terminal tích cực) của op-amp. Do đó, đầu ra khuếch đại trở thành “cùng pha ” với tín hiệu đầu vào.

Như chúng ta đã thảo luận trước đây, Op-amp cần phản hồi để khuếch đại tín hiệu đầu vào. Điều này thường đạt được bằng cách áp dụng một phần nhỏ điện áp đầu ra trở lại chân cắm đảo (Trong trường hợp cấu hình không đảo) hoặc vào chân không đảo (Trong trường hợp chân đảo), sử dụng mạng phân áp.

Cấu hình bộ khuếch đại hoạt động không đảo

Trong hình trên, một op-amp có cấu hình Không đảo ngược được hiển thị. Tín hiệu cần được khuếch đại bằng cách sử dụng op-amp được cấp vào chân tích cực hoặc Không đảo ngược của mạch op-amp, trong khi Bộ chia điện áp sử dụng hai điện trở R1 và R2 cung cấp phần nhỏ của đầu ra cho bộ đảo chân của mạch op-amp. Hai điện trở này đang cung cấp phản hồi cần thiết cho op-amp. Trong điều kiện lý tưởng, chân đầu vào của op-amp sẽ cung cấp trở kháng đầu vào cao và chân đầu ra sẽ có trở kháng đầu ra thấp.

Việc khuếch đại phụ thuộc vào hai điện trở phản hồi (R1 và R2) được kết nối như cấu hình bộ chia điện áp. R2 được gọi là Rf (Điện trở phản hồi)

Đầu ra của bộ chia điện áp được đưa vào chân không đảo ngược của bộ khuếch đại bằng Vin, vì các điểm giao nhau của bộ chia điện áp và Vin được đặt trên cùng một nút nối đất.

Do đó, Vout phụ thuộc vào mạng phản hồi, chúng ta có thể tính toán độ lợi điện áp vòng kín như bên dưới.

Đạt được Op-amp không đảo ngược

Khi đầu ra của bộ chia điện áp Điện áp giống như điện áp đầu vào , bộ chia Vout = Vin

Vì vậy, Vin / Vout = R1 / (R1 + Rf) Hoặc, Vout / Vin = (R1 + Rf) / R1

Tổng điện áp đạt được của bộ khuếch đại (Av) là Vout / Vin

Vì vậy, Av = Vout / Vin = (R1 + Rf) / R1

Sử dụng công thức này, chúng ta có thể kết luận rằng mức tăng điện áp vòng kín của bộ khuếch đại hoạt động không đảo là,

Av = Vout / Vin = 1 + (Rf / R1)

Vì vậy, theo yếu tố này, độ lợi op-amp không thể thấp hơn độ lợi thống nhất hoặc 1. Ngoài ra, lợi ích sẽ là dương và nó không thể ở dạng âm. Độ lợi phụ thuộc trực tiếp vào tỷ số của Rf và R1.

Bây giờ, điều thú vị là, nếu chúng ta đặt giá trị của điện trở phản hồi hoặc Rf bằng 0, độ lợi sẽ là 1 hoặc thống nhất. Và nếu R1 trở thành 0, thì độ lợi sẽ là vô cùng. Nhưng nó chỉ có thể về mặt lý thuyết. Trong thực tế, nó phụ thuộc nhiều vào hành vi op-amp và độ lợi vòng lặp mở.

Op-amp cũng có thể được sử dụng hai thêm điện áp đầu vào làm bộ khuếch đại tổng.

Ví dụ thực tế về Bộ khuếch đại không đảo

Chúng tôi sẽ thiết kế một mạch op-amp không đảo ngược sẽ tạo ra độ lợi điện áp 3x ở đầu ra so với điện áp đầu vào.

Chúng tôi sẽ tạo một đầu vào 2V trong op-amp. Chúng tôi sẽ định cấu hình op-amp trong cấu hình không đảo ngược với khả năng tăng gấp 3 lần. Chúng tôi chọn giá trị điện trở R1 là 1.2k, Chúng tôi sẽ tìm ra giá trị của điện trở Rf hoặc R2 và sẽ tính toán điện áp đầu ra sau khi khuếch đại.

Vì độ lợi phụ thuộc vào điện trở và công thức là Av = 1 + (Rf / R1)

Trong trường hợp của chúng ta, độ lợi là 3 và giá trị của R1 là 1. 2k. Vì vậy, giá trị của Rf là, 3 = 1 + (Rf / 1.2k) 3 = 1 + (1.2k + Rf / 1.2k ) 3.6k = 1.2k + Rf 3.6k - 1.2k = Rf Rf = 2.4k

Sau khi khuếch đại, điện áp đầu ra sẽ là

Av = Vout / Vin 3 = Vout / 2V Vout = 6V

Mạch ví dụ được hiển thị trong hình trên. R2 là điện trở hồi tiếp và đầu ra khuếch đại sẽ gấp 3 lần đầu vào.

Bộ khuếch đại tăng điện áp hoặc bộ khuếch đại Unity

Như đã thảo luận trước đây, nếu chúng ta đặt Rf hoặc R2 bằng 0, điều đó có nghĩa là không có điện trở trong R2 và Điện trở R1 bằng vô cùng thì độ lợi của bộ khuếch đại sẽ là 1 hoặc nó sẽ đạt được độ lợi thống nhất. Vì không có điện trở trong R2, đầu ra bị nối tắt với đầu vào âm hoặc đảo ngược của op-amp. Vì độ lợi là 1 hoặc thống nhất, cấu hình này được gọi là cấu hình bộ khuếch đại độ lợi thống nhất hoặc bộ theo điện áp hoặc bộ đệm.

Khi chúng tôi đặt tín hiệu đầu vào qua đầu vào tích cực của op-amp và tín hiệu đầu ra cùng pha với tín hiệu đầu vào có độ lợi 1x, chúng tôi nhận được cùng một tín hiệu qua đầu ra bộ khuếch đại. Do đó điện áp đầu ra giống với điện áp đầu vào. Voltage out = Điện áp vào.

Vì vậy, nó sẽ tuân theo điện áp đầu vào và tạo ra cùng một tín hiệu sao chép trên đầu ra của nó. Đây là lý do tại sao nó được gọi là mạch theo điện áp.

Các trở kháng đầu vào của op-amp là rất cao khi đi theo điện áp hoặc đoàn kết được cấu hình được sử dụng. Đôi khi trở kháng đầu vào cao hơn nhiều so với 1 Megohm. Vì vậy, do trở kháng đầu vào cao, chúng ta có thể áp dụng các tín hiệu yếu trên đầu vào và không có dòng điện nào chạy trong chân đầu vào từ nguồn tín hiệu đến bộ khuếch đại. Mặt khác, trở kháng đầu ra rất thấp, và nó sẽ tạo ra cùng một tín hiệu đầu vào, ở đầu ra.

Trong cấu hình điện áp theo hình trên được hiển thị. Đầu ra được kết nối trực tiếp qua cực âm của op-amp. Mức tăng của cấu hình này là 1x.

Như chúng ta biết, Gain (Av) = Vout / Vin So, 1 = Vout / Vin Vin = Vout.

Do trở kháng đầu vào cao, dòng điện đầu vào là 0, do đó công suất đầu vào cũng bằng 0. Bộ theo điện áp cung cấp mức tăng công suất lớn trên đầu ra của nó. Do hành vi này, người theo dõi điện áp được sử dụng như một mạch đệm.

Ngoài ra, cấu hình bộ đệm cung cấp hệ số cách ly tín hiệu tốt. Do tính năng này, mạch theo điện áp được sử dụng trong các bộ lọc tích cực kiểu Sallen-key, nơi các tầng bộ lọc được cách ly với nhau bằng cách sử dụng cấu hình op-amp theo điện áp.

Ngoài ra còn có các mạch đệm kỹ thuật số, như 74LS125, 74LS244, v.v.

Vì chúng ta có thể kiểm soát độ lợi của bộ khuếch đại không đảo, chúng ta có thể chọn nhiều giá trị điện trở và có thể tạo ra bộ khuếch đại không đảo với dải khuếch đại thay đổi.

Bộ khuếch đại không đảo ngược được sử dụng trong các lĩnh vực điện tử âm thanh, cũng như trong phạm vi, bộ trộn và những nơi khác nhau cần logic kỹ thuật số sử dụng điện tử tương tự.