Mạch+khuếch+đại

MẠCH KHUẾCH ĐẠI **1. Khái niệm**  Mạch khuếch đại là một thiết bị hoặc linh kiện bất kỳ nào, sử dụng một lượng công suất rất nhỏ ở đầu vào để điều khiển một luồng [|công suất] lớn ở đầu ra. Trong các ứng dụng thông dụng, thuật ngữ này hiện nay được dùng chủ yếu cho các bộ khuếch đại [|điện tử] và thông thường là các ứng dụng thu và tái tạo âm thanh. Mối liên quan giữa đầu vào và đầu ra của một bộ khuếch đại, thường được diễn giải như là một hàm của [|tần số], được gọi là [|hàm truyền] và biên độ của hàm truyền được gọi là [|độ lợi]. Mạch khuếch đại có thể dùng tranzito rời rạc hoặc dùng IC. Ở đây chỉ xét mạch khuếch đại dùng IC.

2. Mạch khuếch đại thuật toán (op-amps)
**Mạch khuếch đại thuật toán** ( [|tiếng Anh] : operational amplifier), thường được gọi tắt là **op-amp** là một mạch khuếch đại một chiều nối tầng trực tiếp với hệ số khuếch đại rất cao, có đầu vào vi sai, và thông thường có đầu ra đơn. Trong những ứng dụng thông thường, đầu ra được điều khiển bằng một mạch hồi tiếp âm sao cho có thể xác định độ lợi đầu ra, tổng trở đầu vào và tổng trở đầu ra.

Các mạch khuếch đại thuật toán có những ứng dụng trải rộng trong rất nhiều các thiết bị điện tử thời nay từ các thiết bị điện tử dân dụng, công nghiệp và khoa học. Các mạch khuếch đại thuật toán thông dụng hiện nay có giá bán rất rẻ. Các thiết kế hiện đại đã được điện tử hóa chặt chẽ hơn trước đây, và một số thiết kế cho phép mạch điện chịu đựng được tình trạng ngắn mạch đầu ra mà không làm hư hỏng.

3. Nguyên lý hoạt động
Đầu vào vi sai của mạch khuếch đại gồm có đầu vào đảo và đầu vào không đảo, và mạch khuếch đại thuật toán thực tế sẽ chỉ khuếch đại hiệu số điện thế giữa hai đầu vào này. Điện áp này gọi là điện áp vi sai đầu vào. Trong hầu hết các trường hợp, điện áp đầu ra của mạch khuếch đại thuật toán sẽ được điều khiển bằng cách trích một tỷ lệ nào đó của điện áp ra để đưa ngược về đầu vào đảo. Tác động này được gọi là hồi tiếp âm. Nếu tỷ lệ này bằng 0, nghĩa là không có hồi tiếp âm, mạch khuếch đại được gọi là hoạt động ở vòng hở. Và điện áp ra sẽ bằng với điện áp vi sai đầu vào nhân với độ lợi tổng của mạch khuếch đại, theo công thức sau: Trong đó V+ là điện thế tại đầu vào không đảo, V− là điện thế ở đầu vào đảo và G gọi là độ lợi vòng hở của mạch khuếch đại.

4. Kí hiệu 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 đó: Các chân cấp nguồn (//V//S+ and //V//S−) có thể được ký hiệu bằng nhiều cách khác nhau. Cho dù vậy, chúng luôn có chức năng như cũ. Thông thường những chân này thường được vẽ dồn về góc trái của sơ đồ cùng với hệ thống cấp nguồn cho bản vẽ được rõ ràng. Một số sơ đồ người ta có thể giản lược lại, và không vẽ phần cấp nguồn này. Vị trí của đầu vào đảo và đầu vào không đảo có thể hoán chuyển cho nhau khi cần thiết. Nhưng chân cấp nguồn thường không được đảo ngược lại.
 * //V//+: Đầu vào không đảo
 * //V//−: Đầu vào đảo
 * //V//out: Đầu ra
 * //V//S+: Nguồn cung cấp điện dương
 * //V//S−: Nguồn cung cấp điện âm

5. Mạch khuếch đại không đảo cơ bản Một mạch khuếch đại thuật toán thông dụng có 2 đầu vào và 1 đầu ra. Điện áp đầu ra bằng bội số của sai biệt điện áp hai đầu vào: //V//out = //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 đầu vào sẽ không đáng kể. Đầu ra được giả định có tổng trở rất thấp. Nếu đầu ra được đưa trở về đầu vào đảo sau khi được chia bằng một bộ phân áp //K// = //R//1 / (//R//1 + //R//2), thì: Kết cấu của một mạch khuếch đại thuật toán ráp thành mạch khuếch đại không đảo cơ bản. //V//+ = //V//in //V//− = //K// //V//out //V//out = //G//(//V//in − //K// //V//out) Để tính //V//out / //V//in, chúng ta thấy là một một hệ số khuếch đại tuyến tính với độ lợi là: //V//out///V//in = //G// ///(1 +// G K//)'// Nếu //G// rất lớn, //V//out///V//in sẽ gần bằng 1///K//, bằng 1 + (//R2///R//1).// Kiểu nối hồi tiếp âm như thế này được sử dụng rất thường xuyên nhưng có thể có nhiều biến thể khác nhau, làm cho nó trở nên một trong những khối linh hoạt nhất trong tất cả các khối lắp đặt điện tử. Khi được nối trong một vòng hồi tiếp âm, mạch khuếch đại thuật toán sẽ cố gắng điều chỉnh //V//out sao cho điện áp vào sẽ càng gần nhau. Điều này, cùng với tổng trở đầu vào cao dđôi khi được xem là 2 nguyên tắc vàng của thiết kế mạch khuếch đại thuật toán (đối với những mạch có hồi tiếp âm) đó là:: Có ngoại lệ là nếu điện áp ra cần thiết lại vượt quá nguồn điện cung cáp cho mạch, điện áp ra sẽ gần bằng với mức ngưỡng của nguồn cấp, //V//S+ hoặc //V//S−. Hầu hết các mạch khuếch đại thuật toán đơn, đôi hoặc bộ tứ đều có các thứ tự chân ra theo tiêu chuẩn, cho phép có thể lắp thay đổi lẫn nhau mà không cần thay đổi sơ đồ nối dây. Một mạch khuếch đại thuật toán cụ thể sẽ được chọn theo độ lợi vòng hở, băng thông, hệ số tạp âm, tổng trở đầu vào, công suất tiêu tán hoặc phối hợp giữa những chức năng đó.
 * 1) Không có dòng điện đi vào đầu vào.
 * 2) Điện áp ở 2 đầu vào phải gần bằng nhau.

Họ và tên: Lê Phương Thảo Lớp 12A