Ampli op hoặc Amplifier hoạt động

Electrical4u

Trường dữ liệu: Điện Cơ Bản

China

Một amplifier hoạt động hoặc op amp là một ampli điện áp được ghép nối DC với mức tăng điện áp rất cao.

Op amp cơ bản là một ampli đa giai đoạn trong đó nhiều giai đoạn ampli được kết nối với nhau theo cách rất phức tạp. Mạch nội bộ của nó bao gồm nhiều transistor, FET và điện trở. Tất cả điều này chiếm rất ít không gian.
Vì vậy, nó được đóng gói trong một gói nhỏ và có sẵn dưới dạng Mạch tích hợp (IC). Thuật ngữ Op Amp được sử dụng để chỉ một ampli có thể được cấu hình để thực hiện các phép toán khác nhau như khuếch đại, trừ, phân biệt, cộng, tích phân v.v. Một ví dụ là IC rất phổ biến IC 741.

Biểu tượng và hình thức thực tế của nó dưới dạng IC được hiển thị bên dưới. Biểu tượng xuất hiện dưới dạng mũi tên, biểu thị rằng tín hiệu đang chảy từ đầu ra đến đầu vào. op-amp symbol of op-amp

Các đầu vào và đầu ra của Amplifier Hoạt Động

Một op-amp có hai đầu vào và một đầu ra. Op-amp cũng có hai đầu cắm nguồn điện áp như đã thấy ở trên. Hai đầu vào tạo thành đầu vào sai phân. Chúng ta gọi đầu vào được đánh dấu bằng dấu âm (-) là đầu vào nghịch đảo và đầu vào được đánh dấu bằng dấu dương (+) là đầu vào không nghịch đảo của amplifier hoạt động. Nếu chúng ta áp dụng tín hiệu đầu vào tại đầu vào nghịch đảo (-) thì tín hiệu đầu ra được khuếch đại sẽ lệch pha 180o so với tín hiệu đầu vào được áp dụng. Nếu chúng ta áp dụng tín hiệu đầu vào cho đầu vào không nghịch đảo (+) thì tín hiệu đầu ra thu được sẽ đồng pha, tức là nó sẽ không có sự dịch chuyển pha so với tín hiệu đầu vào.

Nguồn Điện cho Amplifier Hoạt Động

Như đã thấy từ biểu đồ mạch trên, nó có hai đầu cắm nguồn điện áp +VCC và –VCC. Để hoạt động, một op-amp cần có nguồn DC có hai cực. Trong nguồn có hai cực, chúng ta kết nối +VCC với nguồn DC dương và đầu cắm –VCC với nguồn DC âm. Tuy nhiên, một số op-amp cũng có thể hoạt động với nguồn có một cực. Lưu ý rằng không có đầu chung nào trong op-amps, do đó phải thiết lập đất bên ngoài.

Nguyên lý hoạt động của Op-Amp

Hoạt động vòng mở của Amplifier Hoạt Động

Như đã nói ở trên, op-amp có đầu vào sai phân và đầu ra đơn phía. Vì vậy, nếu chúng ta áp dụng hai tín hiệu, một tại đầu vào nghịch đảo và một tại đầu vào không nghịch đảo, một op-amp lý tưởng sẽ khuếch đại sự khác biệt giữa hai tín hiệu đầu vào được áp dụng. Chúng ta gọi sự khác biệt giữa hai tín hiệu đầu vào là điện áp đầu vào sai phân. Phương trình dưới đây cho đầu ra của một amplifier hoạt động.Trong đó, VOUT là điện áp tại đầu ra của op-amp. AOL là hệ số khuếch đại vòng mở cho op-amp cụ thể và là hằng số (lý tưởng). Đối với IC 741, AOL là 2 x 105.
V1 là điện áp tại đầu vào không nghịch đảo.
V2 là điện áp tại đầu vào nghịch đảo.
(V1 – V2) là điện áp đầu vào sai phân.
Rõ ràng từ phương trình trên, đầu ra sẽ không phải là không nếu và chỉ nếu điện áp đầu vào sai phân không phải là không (V1 và V2 không bằng nhau), và sẽ là không nếu cả V1 và V2 đều bằng nhau. Lưu ý rằng đây là điều kiện lý tưởng, thực tế có những mất cân đối nhỏ trong op-amp. Hệ số khuếch đại vòng mở của op-amp rất cao. Do đó, một op-amp vòng mở khuếch đại một điện áp đầu vào sai phân nhỏ thành giá trị lớn.
Ngoài ra, điều đúng là nếu chúng ta áp dụng điện áp đầu vào sai phân nhỏ, op-amp khuếch đại nó thành giá trị đáng kể nhưng giá trị đáng kể này tại đầu ra không thể vượt quá điện áp nguồn của op-amp. Do đó, nó không vi phạm định luật bảo toàn năng lượng.

Hoạt động vòng kín

Hoạt động của op-amp được giải thích ở trên là cho vòng mở, tức là không có phản hồi. Chúng ta giới thiệu phản hồi trong cấu hình vòng kín. Đường dẫn phản hồi này đưa tín hiệu đầu ra đến đầu vào. Do đó, tại đầu vào, có đồng thời hai tín hiệu. Một trong số chúng là tín hiệu gốc được áp dụng, và tín hiệu còn lại là tín hiệu phản hồi. Phương trình dưới đây cho đầu ra của op-amp vòng kín.Trong đó VOUT là điện áp tại đầu ra của op-amp. ACL là hệ số khuếch đại vòng kín. Mạch phản hồi được kết nối với op-amp xác định hệ số khuếch đại vòng kín ACL. VD = (V1 – V2) là điện áp đầu vào sai phân. Chúng ta nói rằng phản hồi là dương nếu đường dẫn phản hồi đưa tín hiệu từ đầu ra về đầu vào không nghịch đảo (+). Phản hồi dương được sử dụng trong oscillators. Phản hồi là âm nếu đường dẫn phản hồi đưa phần tín hiệu từ đầu ra về đầu vào nghịch đảo (-). Chúng ta sử dụng phản hồi âm cho op-amps được sử dụng làm ampli. Mỗi loại phản hồi, âm hay dương, đều có ưu điểm và nhược điểm riêng.