[PDF] Op-amp ứng Dụng - te

Search

• Categories
• Top Downloads
• Login
• Register
Search

• Home
• điện thế offset ngõ vào.

điện thế offset ngõ vào. March 25, 2018 | Author: Anonymous | Category: N/A DOWNLOAD PDF Share Embed Report this link

Short Description

Download điện thế offset ngõ vào....

Description

Chương 5: Op-amp ứng dụng Biên soạn: Nhóm Noname Nhóm Thực Hiện: Nhóm Noname STT Họ & Tên MSSV 1 Lâm Thị Diễm 1020031 2 Nguyễn Tấn Đạt 1020045 3 Trần Khánh Hòa 1020068 4 Trần Lê Bảo Duy 1020033 5 Hồ Quốc Vương 1020278 6 Phan Lý Trúc Anh 1020005 7 Nguyễn Minh Quân 1020171 8 Trần Nguyễn Thúy Anh 1020008 9 Trần Hoàng Bạch Lê 1020100 10 Hứa Thị Ẽn 1020055 11 Ngô Minh Anh 1020003 12 Đặng Đào Trâm Anh 1020002 13 Võ Phan Thanh Duy 1020035 14 Nguyễn Hoàng Minh Trí 1020241 15 Biên soạn: Nhóm Noname Bùi Tuấn 1020250 Phân công Làm Bài tập + Experiment Làm slide thuyết trình Dịch sách Đọc bản dịch, tổng hợp và lập dàn ý cho slide            5-1. Lời mở đầu 5-2. Điện thế offfset ngõ vào 5-3. Dòng phân cực ngõ vào 5-4. Dòng offset ngõ vào 5-5. Điện thế offset ngõ vào tổng cộng 5-6. Độ lệch nhiệt 5-7. Ảnh hường của nguồn tới điện áp offset ngõ vào 5-8. Thay đổi điện thế và dòng offset ngõ vào theo thời gian 5-9. Những thông số nhạy điện thế nguồn và nhiệt độ khác 5-10. Nhiễu 5-11. Cấu hình chế độ chung và tỉ số truất thải chế độ chung Biên soạn: Nhóm Noname    Trong chương trước chúng ta tìm hiểu về Opamps và những tính chất, cũng như ứng dụngcủa nó. Tuy nhiên, ta mới chỉ nghiên cứu op-amp dưới điều kiện lý tưởng với các thuộc tính mong muốn. Trong thực tế không được như vậy, ta sẽ gặp nhiều vấn đề khiến ngõ ra bị nhiễu. Một trong vấn đề ta gặp phải là điện thế offset ngõ vào. VD: micro để yên vẫn phát ra tiếng rè  chứng tỏ có điện thế gây ra  điện thế offset. Biên soạn: Nhóm Noname   Vì vậy, trong chương này chúng ta sẽ bàn luận về thuộc tính của op-amps ứng dụng đã gây ra điện thế ngõ ra offset. Và để xử lí vấn đề này, Chúng ta sẽ nghiên cứu việc thêm vào op-amp một mạch điện một cách hiệu quả, đặc biệt nếu nó được sử dụng trong mạch khếch đại DC. Biên soạn: Nhóm Noname   Điện thế ngõ vào offset Vio là điện thế ngõ vào vi sai tồn tại giữa 2 ngõ vào của một op-amp khi chưa được cấp nguồn.(Nhìn hình 5.1a). Điện thế ngõ ra offset là Voo. Nó được gây ra bởi Vio. Khi Vio qua Op-amp thì được khuếch đại lên nhiều lần gây nên Voo. Hình 5.1 b cho thấy điện thế ngõ ra offset trong op-amps không hồi tiếp. Biên soạn: Nhóm Noname + - +Vcc +Vcc + + - A - A RL RL Vio -VEE Voo -VEE Biên soạn: Nhóm Noname   Điện thế ngõ ra offset Voo là điện thế DC, có thể dương hoặc âm tùy thuộc vào Vio, không thể đoán trước được. Cho nên trên datasheets Vio có giá trị tuyệt đối tối đa. Ví dụ: ở 741 Vio tối đa là 6mV, trong khi con 740 Vio tối đa là 20mV, ở đây nghĩa là điện thế tối đa khác nhau giữa 2 thiết bị ngõ vào trong op-amps 741 có thể lớn đến 6mV DC. Còn 740 thì tối đa là 20mV Biên soạn: Nhóm Noname  Điện thế offset ngõ ra là điện thế ta không mong muốn. Do đó chúng ta cần áp vào điện thế các ngõ vào vi sai ở biên độ và phân cực một cách chính xác, để giảm điện thế ngõ ra offset về 0. Giá trị đó được xem là điện thế offset ngõ vào.  Để làm được điều đó, chúng ta cần mạch điện ở thiết bị đầu vào của op-amps nó sẽ giúp chúng ta linh hoạt để đạt được Vio đúng biên độ và phân cực. Mạch như thế được gọi là mạch bù điện thế ngõ vào offset ( input offset voltage compensating network). Biên soạn: Nhóm Noname • • Tới khi chúng ta đưa ngõ vào chính xác trong op-amps nó sẽ giúp điện thế offset được cân bằng, chúng ta sẽ giảm điện thế ngõ ra offset Voo về 0. Op-amps khi đó được gọi là “nulled” (làm về 0) hoặc “balanced” (làm cân bằng). Giá trị Vio trong op-amps của các loại giống nhau không thể giống về biên độ và phân cực bởi sự sản xuất hàng loạt nhưng nó sẽ cho giá trị tối đa ít hơn trong datasheets. Biên soạn: Nhóm Noname  Trước khi chúng ta bắt đầu thiết kế một mạch bù điện thế, lưu ý đối với những opamps có chân offset null thì không cần mạch bù như 741, 748, 777 và 201. Đối với loại op-amps 741 biến trở 10k Ω làm cầu phân thế được đặt vào chân 1, 5 và con chạy được nối với nguồn âm ở chân 4, được biểu diễn ở hình 5.2. Điều chỉnh nút vặn để đưa ngõ ra về 0 (nulled output). Biên soạn: Nhóm Noname +Vcc 3 2 + 1 6 741 Voo=0V 4 -VEE 10kΩ RL 5 Biên soạn: Nhóm Noname   mạch bù điện thế offset của op-amps được biểu diễn ở hình 5.3 gồm biến trở Ra và các điện trở Rb, Rc . Nếu chúng ta đang có ý định để làm cho việc sử dụng của op-amps như một bộ khếch đại đảo, mạch bù phải kết nối các thiết bị đầu vào không đảo dấu của op-amps. Mạch điện trong hình 5.3 có thể được sử dụng như một bộ khếch đại không đảo dấu khi các mạch bù được kết nối với thiết bị đầu vào đảo dấu của op-amps. Biên soạn: Nhóm Noname      Phân giải mạch bù: Điện trở tối đa theo định lý thevenin xảy ra khi con chạy ở trung tâm biến trở, thể hiện ở hình 54a. Khi đó : Rmax =(Ra /2) // (Ra /2) = Ra /4 Điện áp tương đương Vmax theo định lí thevenin tối đa bằng Vcc hoặc –VEE khi con chạy ở vị trí cao nhất hoặc thấp nhất của biến trở.(Hình 5-4(b) và(c)). Ta có: |Vcc|= |-VEE| nên đặt |Vcc|=|-VEE|= V=Vmax Biên soạn: Nhóm Noname  Tiếp theo chúng ta vẽ lại mạch bù bằng cách sử dụng điện thế và điện trở thevenin tối đa như hình 5-5. Áp dụng quy tắc điện áp trong mạch điện như hình 5-5 chúng ta có được : Rmax T Rb V2 Rc Vmax Hình 5.5 Biên soạn: Nhóm Noname  Ở đây V2 được thể hiện như 1 chức năng thevenin tối đa và trở kháng Rmax nhưng giá trị tối đa của V2 có thể bằng Vio khi |V1-V2| = Vio khi đó phương trình 5-1 trở thành : 𝐕𝐢𝐨 = 𝑹𝒄 𝑹𝒎𝒂𝒙+𝑹𝒃+𝑹𝒄 ∙ Vmax (5-2) Biên soạn: Nhóm Noname 𝐕𝐢𝐨 =  𝑹𝒄 𝑹𝒎𝒂𝒙+𝑹𝒃+𝑹𝒄 ∙ Vmax (5-2) Có quá nhiều ẩn số trong phương trình 5-2, để đơn giản hóa 5-2 chúng ta hãy giả sử rằng Rb > Rmax > Rc. Ở đây Rmax = Ra /4. Có nghĩa là Rb > Rmax khi Rmax= Ra /4. Do đó giả sử trên là hợp lệ. Bằng cách sử dụng giả thiết này chúng ta có thể nói rằng Rmax + Rc+ Rb xấp xỉ Rb . Biên soạn: Nhóm Noname Do đó phương trình 5-2 có thể viết lại:  Vio = Rc . Vmax/Rb (5-3)  Ở đây Vmax =V=|Vcc|=|VEE| (5-4)  Lưu ý rằng Vio phụ thuộc vào cường độ của nguồn điện áp cung cấp + Vcc và –VEE  Phương trình 5-4 sẽ được dùng để thiết kế mạch bù (compensating) . Biên soạn: Nhóm Noname Thiết kế mạch bù dùng op-amps LM307. Op-apms sử dụng có điện thế ± 10V. Bài giải :  Giá trị tối đa của Vio trong bảng datasheet của LM307 là 10mV. Giá trị của: V= |Vcc|=|Vee|=10V.  Áp dụng 5-4 ta có: Biên soạn: Nhóm Noname      Nếu ta chọn Rc= 10Ω , giá trị của Rb sẽ là : Rb = 1000.Rc = 10000Ω. Khi Rb > Rmax , ta chọn Rb=10Rmax , ở đây Rmax=Ra /4. Rb=10Ra / 4. Ra=Rb / 2.5= 4kΩ. Biên soạn: Nhóm Noname      Nếu biến trở 4kΩ không có sẵn chúng ta có thể sử dụng giá trị thấp hơn, chẳng hạn như 3kΩ. Khi đó giá trị của Ra sẽ lớn hơn Rb bởi hệ số của 10 . Nếu ta chọn biến trở Ra 3kΩ là giá trị Ra . Khi đó : Ra= 3kΩ Rb=10k Ω Rc= 10 Ω Mạch điện cuối cùng bao gồm các chân kết nối ở LM307 được biểu diễn ở hình 5-6. Biên soạn: Nhóm Noname +Vcc +10V 7 +10V +Vcc 3 Rb Ra 3kΩ -VEE -10V 2 + LM307 - 4 10kΩ Rc 10Ω -VEE -10V Biên soạn: Nhóm Noname 6 Voo=0V RL >10kΩ  Sau mạch điện ở hình 5-6 đã được test thử, chúng ta sẽ điều chỉnh biến trở Ra để Voo giảm về 0 . Biên soạn: Nhóm Noname   Chúng ta vừa khảo sát mạch bù với op-amp vòng hở (open-loop). Giờ ta sẽ khảo sát về điện thế offset trong Op-amp có hồi tiếp. Bộ khếch đại đảo và không đảo mắc hồi tiếp được biểu diễn như hình 5.7 . Để xác định tác động của Vio trong mỗi trường hợp chúng ta phải giảm điện áp vào Vin về 0 . Biên soạn: Nhóm Noname RF RF +Vcc + R1 - ~ Rin ~0Ω + Vi n A +Vcc Voo= (1+RF/R1)Vio RL -VEE R1 ~ Rin ~0Ω + Vin - + - A Voo= (RF/R1)Vio RL -VEE - Biên soạn: Nhóm Noname  Với mạch hồi tiếp âm, ta tính được công thức liên hệ giữ Vio và Voo là: 𝑅𝐹 𝑉𝑜𝑜 = 1 + = 𝐴𝑜𝑜 . 𝑉𝑖𝑜 (5 − 8) 𝑅1 (quá trình chứng minh : xem sách) Biên soạn: Nhóm Noname  Để null Voo (đưa Voo về 0), chúng ta có thể sử dụng mạch bổ sung giống hệt cái đã sử dụng cho vòng lặp mở. Khuếch đại vòng lặp đóng đảo và không đảo với mạch bổ sung được trình bày ở Hình 5-9. Biên soạn: Nhóm Noname RF +Vcc Rb Ra -VEE +Vcc V1 2 + R1 Rc - V2 A 𝑅𝐹 )Vin 1 +𝑅𝑐 Vo=(1+𝑅 RL Rin ~0Ω ~ + Vin -VEE - Biên soạn: Nhóm Noname RF R1 Rin ~0Ω +Vcc Ra -VEE ~ +Vcc + Vin + - - Rb Voo= (-RF/R1)Vin A RL Rc -VEE Biên soạn: Nhóm Noname    Mạch bổ sung hình 5-9 được thiết kế sử dụng công thức 5-4. Mạch này được kết nối với đầu không đảo cho việc khuếch đại đảo và ngược lại. Chú ý rằng là độ lợi thế của khuếch đại không đảo với mạch bổ sung là : AF = 1 +[RF/(R1 +RC)]. Kết quả này dựa trên việc cho rằng là Rb > Ra > Rc. Trước khi Vin được áp vào, op-amps ở hình 5-9 được null bởi việc điều chỉnh con chạy. Biên soạn: Nhóm Noname   Khuếch đại vòng lặp đóng là khá khó để null vì việc sử dụng mach bổ sung có thể thay đổi CMRR. Hình 5-10 cho thấy khuếch đại vi sai với hệ thống bù trừ. Để nâng cao CMRR, ta nên sử dụng R1 =R2 và RF = R3 + RC. Mạch bù Khuếch đại vi sai (Compentated differential amplifier) ở hình 5-11 sử dụng op-amp với các chân điện thế offset null. Biên soạn: Nhóm Noname RF R1 +Vcc + Vin2 ~ 2 - R2 3 - + 4 Voo= (RF/R1)(Vin1-Vin2) If R1=R2 And RF=R3 A 7 ~ + Vin1 R3 1 -VEE RL 5 - 10kΩ Biên soạn: Nhóm Noname Op-amps trong hình 5-13 với LM307 có Vi0 = 10mV DC(max). Điện áp đầu ra offset tối đa có thể là bao nhiêu ? V00 ? Điện thế ngõ vào gây ra ? Bài giải :  Có thể tìm thấy giá trị có sẳn tối đa của V00 , ta giảm điện thế ngõ vào Vin về 0. Tăng vòng khép kín của bộ khếch đại :  A00 = 𝑅𝐹 1+ 𝑅1 =1+ 10𝑘Ω 1𝑘Ω = 11 Biên soạn: Nhóm Noname    Khi Vi0 = 10mV DC (max). V00 có đô lớn như sau : V00 = A00 . Vi0 =11.(10mV dc)=110mV dc. Ở đây nghĩa là thiết bị ngõ ra có thể âm hoăc dương 110mV DC nếu được nối với mặt đất mặc dù Vin = 0 V . Biên soạn: Nhóm Noname Thiết kế mạng lưới bổ sung điện thế ngõ vào như mạch điện như hình 5-13. Bài giải :  Chúng ta có thể thiết kế mạng lưới bổ sung sử dụng op-amps LM307 trong ví dụ 5-1.  Chúng ta có thể sử dụng cùng mạch điện và kết nối nó trong thiết bị đảo dấu trong hình 514. Biên soạn: Nhóm Noname  Áp dụng định lý thevenin qua Rc, điện thế tương đương RTH=Rc vì Rc Rc . Có nghĩa độ lợi mạch đóng của mạch khuếch đại không đổi dấu sẽ không bị ảnh hưởng bởi mạch bù, đó là: 𝑅𝐹 10𝑘Ω 𝐴𝐹 = 1 + =1+ = 11 𝑅1 +𝑅𝐶 1𝑘Ω + 10Ω Biên soạn: Nhóm Noname   𝑅𝐹 𝑅1 𝐴𝑜𝑜 = 1 + được dùng để tính Voo lớn nhất có thể theo Vio trong cả 2 mạch khuếch đại đảo và không đảo dấu. Còn AF : ◦ AF=1+RF/R1 với khuếch đại không đảo dấu ◦ AF=-RF/R1 với khuếch đại đảo dấu  AF được dùng để tính điện thế ra Vo theo điện thế vào Vin. Biên soạn: Nhóm Noname  Dòng phân cực ngõ vào IB là giá trị trung bình của 2 dòng phân cực ngõ vào là IB1 và IB2 theo hình 5-15, ta có: +Vcc IB1 + IB2    Chú thích: IB1 : dòng phân cực DC vào ngõ vào không đảo dấu. IB2 : dòng phân cực DC vào ngõ vào đảo dấu. - A Voo RL -VEE H5-15. Dòng điện phân cực Ib1 và Ib2 Biên soạn: Nhóm Noname   Thật ra, dòng phân cực IB1 và IB2 là dòng phân cực nền của 2 transitor ở ngõ vào đầu tiên của tần khuếch đại vi sai của Op-amp. Trong phần này, chúng ta chấp nhận rằng dòng IB1 và IB2 bằng nhau và bằng Ib, ta có: IB = IB1 =IB2 (5-10) Biên soạn: Nhóm Noname    Giá trị của dòng phân cực IB là rất nhỏ trong khoảng từ một vài cho đến vài trăm nA. Mặc dù rất nhỏ nhưng dòng phân cực IB có thể gây ra một chênh lệch điện thế ngõ ra VoIB đáng kể trong mạch khi dung điện trở hồi tiếp có giá trị tương đối lớn. VoIB có thể không lớn như khi bị gây ra bởi chênh lệch điện thế đầu vào nhưng phải vẫn cần chú ý để hạn chế nó. Biên soạn: Nhóm Noname     Trước tiên, ta thiết lập biểu thức của điện thế chênh lệch ngõ vào gây ra bởi dòng phân cực IB : VoIB . Sau đó ta sẽ tìm cách loại trừ hoặc hạn chế nó. Mạch khuếch đại với Vin=0V được vẽ lại ở hình 5-16. Ta giả sử: điện thế chênh lệch ngõ vào Vio =0, nên Voo =0. Nên Vo bị chênh lệch điện thế là do dòng phân cực IB. Biên soạn: Nhóm Noname RF V2 I1 R1 +Vcc I2 -VEE IB2 Ri V1 Ro + VoIB RL IB1 Avid=Avio =0V Biên soạn: Nhóm Noname Trong hình, dòng IB1 và IB2 lần lượt vào ngõ vào không đảo và đảo dấu. Ngõ vào không đảo được nối đất nên điện thế V1 =0V. AVin =0 do Vin =0.    Do điện trở ngõ ra Vo không đáng kể, nên dòng phân cực IB2 đi qua 2 điện trở mắc song song là R1 và RF. Ta có điện thế ở đầu vào đảo là: V2 = (R1||RF)IB2 (5-11) 𝑉2 = 𝑅1 𝑅𝐹 𝐼𝐵2 𝑅1 + 𝑅𝐹 (5-12) Biên soạn: Nhóm Noname   Ở nút điện thế V2, ta có biểu thức: I1+I2=IB2 0 −𝑉2  𝑅1      + 𝑉𝑜𝐼𝐵 −𝑉2 𝑅2 = 𝑉2 𝑅𝑖 (5-13) Trong đó: Vo : điện thế chênh lệch ngõ ra gây ra bởi dòng phân cực ngõ vào. Ri : điện trở ngõ vào của op-amp (nhìn hình 5-16) Biểu diễn lại biểu thức (5-13), ta có: VoIB/RF=V2(1/R1+1/RF+1/Ri) Biên soạn: Nhóm Noname        Vì Ri vô cùng lớn ( lý tưởng là vô cùng), nên 1/Ri gần về 0. Nên: 𝑉𝑜𝐼𝐵 𝑅𝐹 = 1 𝑉2 𝑅1 + 1 𝑅1 + 1 𝑅1 (5−14) Thay vào biểu thức 5-14 giái trị của V2 từ biểu thức 5-12 ta có: 𝑉𝑜𝐼𝐵 = 𝑅1 𝑅𝐹 𝐼𝐵2 𝑅1 +𝑅𝐹 𝑅1 +𝑅𝐹 𝑅1 𝑉𝑜𝐼𝐵 =𝑅𝐹 𝐼𝐵2 (5 − 15) Từ 5-10, lại có: 𝑉𝑜𝐼𝐵 =𝑅𝐹 𝐼𝐵 (5 − 16) Biên soạn: Nhóm Noname   Ta thiết lập được công thức: 𝑉𝑜𝐼𝐵 =𝑅𝐹 𝐼𝐵 (5 − 16) Theo hệ thức 5-16, độ lớn của điện thế chênh lệch ở ngõ ra VoIB phụ thuộc vào điện trở hồi tiếp RF và dòng phân cực IB. Nên việc sử dụng điện trở hồi tiếp giá trị nhỏ là được khuyến cáo. Biên soạn: Nhóm Noname   Để loại trừ hoặc làm giảm điện thế chênh lệch ngõ ra VoIB tạo bở dòng phân cực, ta nên làm V1 cân bằng với V2 (gây ra bởi dòng IB1 và IB2 ). Từ 5-12, ta có:   Mà: 𝑉2 =𝑅𝑝 𝐼𝐵2 (5 − 17) 𝑅1 𝑅𝐹 𝑅𝑝 = 𝑅1 + 𝑅𝐹 Biên soạn: Nhóm Noname    Biểu thức 5-17 nói ta phải tăng điện thế V1 tại ngõ vào không đảo theo IB1 và một điện trở ROM nào đó. Ta có thể làm như sau: Dòng phân cực IB1 không sinh ra bất kì điện thế nào ở ngõ vào không đảo vì ngõ vào này được nối đất ( hình 5-16). Nếu ta liên hệ ROM với ngõ vào không đảo, V1 sẽ là: 𝑉1 =𝑅𝑂𝑀 𝐼𝐵1 (5 − 18) Biên soạn: Nhóm Noname      Để cân bằng V1 và V2 thì: 𝑅𝑝 𝐼𝐵2 =𝑅𝑂𝑀 𝐼𝐵1 (5 − 19) Giờ thì IB1 và IB2 bằng nhau nên theo 5-19: 𝑅𝑝 = 𝑅𝑂𝑀 (5−20) Hoặc ROM sẽ hạn chế tối đa giá trị của điện thế chênh lệch ở ngõ ra VoIB. Nên ROM còn được gọi là “điện trở làm giảm sự chênh lệch”. (H 5-17) Biên soạn: Nhóm Noname R1 V2 RF IB2 +Vcc - + 𝑅 𝑅 ROM=𝑅 𝐹 𝑅1 1+ 𝐹 IB1 A VoIB ≅0V If IB1=IB2 RL -VEE H5-17. ROM giảm điện thế offset VoIB ra gây ra bởi dòng IB Biên soạn: Nhóm Noname (a) Ở mạch khuếch đại đảo dấu ở hình 519, xác định giá trị lớn nhất có thể của điện thế chênh lệch ngõ ra gây ra bởi:  Chênh lệch điện thế đầu vào Vin  Dòng phân cực IB (*) Op-amp được sử dụng là loại 741. (b) Tìm giá trị của ROM để giảm thiểu ảnh hưởng của dòng phân cực IB ? Biên soạn: Nhóm Noname V2 R1 ~ + Vin 470Ω RF 47kΩ IB2 +Vcc - + 741 Vo RL 10kΩ IB1 -VEE Biên soạn: Nhóm Noname Bài giải (a) Từ data sheet của op-amp 741, ta có:  Vin max =6 mV dc  IB max =500nA dc ở TA=25ºC và VS= ± 15V 1. Vì R1 =470Ω và R2=47 kΩ, điện thế offset ở ngõ ra do Vio có độ lớn:  Voo =(1+RF/R1)Vio =(1+47/470)(6 mV) = 606 mV  Biên soạn: Nhóm Noname      2, Giá trị của điện trở hồi tiếp RF=47kΩ, nên: VoIB= RF.IB = (47kΩ)(500nA) = 23.5 µV dc Nhớ rằng, kết quả này có nghĩa là điện thế tại ngõ ra có thể lớn hoặc nhỏ hơn so với đất khi không có tín hiệu nào khác ngoài Vin. Biên soạn: Nhóm Noname  Từ kết quả ở hai câu 1 và 2, cho thấy rằng , Voo >> VoIB , nên chênh lệch điện thế ngõ vào Vio là một vấn đề phức tạp hơn dòng phân cực IB. (b) Giá trị của ROM được dùng là:  𝑅𝑂𝑀 = 𝑅1 𝑅𝐹 𝑅1 +𝑅𝐹 = 470.47000 Ω 470+47000 = 470Ω Biên soạn: Nhóm Noname    Chúng ta vừa được thấy trong mục 5-3 cách sử dụng ROM trong mạch nối tiếp có cực k đảo dấu làm giảm diện thế offset ngõ ra VoIB bởi IB. Tuy nhiên, giá trị của ROM nhận đc dựa vào việc giả sử dòng điện dịch IB1 và IB2 bằng nhau. Trong thực tế, những dòng này không bằng nhau vì sự không cân bằng bên trong của mạch op-amp. Ta định nghĩa: Iio=|Ib1-Ib2| (5-22) Biên soạn: Nhóm Noname   Ví dụ: op-apm 741 , Iio max = 200 nA. Điều này có nghĩa là IB1 có thể lớn hơn IB2 hoặc IB2 lớn hơn IB1, tối đa là 200 nA. Mặt khác, hiệu giữa IB1 và IB2 lớn nhất có thể là 200 nA. Ở ngõ vào op-amp loại FET, giá trị của Iio cực kì nhỏ. Ví dụ, Iio max = 0.3 mA đối với op-amp µA740C. Biên soạn: Nhóm Noname Định nghĩa VoIio là điện thế offset ngõ ra được gây ra bởi dòng offset ngõ vào Iio.  Tìm liên hệ giữ VoIio và Iio:  ◦ Để tách rời ảnh hưởng của dòng offset ngõ vào khỏi điện thế offset ngõ vào, ta giả sử là Vio = 0V. ◦ Ta lần lượng tính VoIB1 và VoIB2 gây ra bởi Ib1 và Ib2. Sau đó tính VoIio. Biên soạn: Nhóm Noname R1 V2 RF IB2 +Vcc V1 𝑅 𝑅 ROM=𝑅 𝐹 𝑅1 1+ 𝐹 IB1 + A VoIio RL -VEE Dựa vào hình 5-20 , ta sẽ biểu diễn điện thế V1 và V2 như một hàm của IB1 và IB2, biết giá trị của R1và RF như sau: V1 = ROMIB1 (5-18) V2 = RpIB2 (5-12) Trong đó, ROM = Rp = R1Rf/(R1 + RF) Biên soạn: Nhóm Noname       Chúng ta sẽ tìm điện thế offset ngõ ra dựa vào V1 và V2 trong gây ra bởi IB1, IB2 và RF. Ta biết, từ phương trình (5-15), rằng VoIB2 = – RFIB2 Ở đây dấu âm đc dùng bở vì V2 là điện thế tại ngõ vào đảo đấu. Điện thế ngõ ra offset VoIB2 được biểu diển bởi V2, IB2 và RF. Tương tự, điện thế ngõ vào offset VoIB2 được biểu diễn bởi V1 IB1 và RF có thể thu được như sau: VoIB2 = V1(1 + RF/R1) (5-23) Trong đó V1 là điện thế tại ngõ vào không đảo dấu. Biên soạn: Nhóm Noname (1 + RF/R1) là độ lợi của khuếch đại k đảo dấu.  Thay vào phương trình (5-23) giá trị V1 từ phương trình (5-18), ta được  VoIB2= ROMIB1(1 + RF/R1) = R1RF/(R1 + RF)IB1(R1 + RF)/R1 (524)  VoIB2 = RFIB1 (5-25)  Biên soạn: Nhóm Noname     Do đó, độ lớn của điện thế offset ngõ ra biểu diễn bởi IB1 và IB2 là VoIB1 + VoIB2 = RFIB1 – RFIB2 = RF(IB1 – IB2) (5-26) Trong đó VoIB1 + VoIB2 = VoIio là điện thế offset ngõ ra gây ra bởi Iio và Iio = |IB1 – IB2| (dòng offset ngõ vào) Biên soạn: Nhóm Noname  Ta rút ra được nhận xét về VoIio: ◦ Phụ thuộc RF với Iio cho trước. ◦ Là diện thế DC, có thể âm hoặc dương. ◦ Nhỏ hơn điện thế VoIB gây ra bởi dòng IB. Biên soạn: Nhóm Noname Đối với khuếch đại đảo không dấu, xác định điện thế offset ngõ ra VoIos gây ra bởi dòng offset ngõ ra Iio. Op-amp này là loại 741. Giải:  Đối với op-amp 741, Iio max = 200nA. Do đó  VoIos = RFIo = 100 kΩ. 200 nA = 20 mV DC. R1 ~ 2 RF + Vi +Vcc n _ 3 + A VoIio RL RO -VEE M H5-21 (Ví dụ 5-6) Biên soạn: Nhóm Noname   Ví dụ 5-6 minh họa rằng ta không thể loại trừ hoàn toàn điện thế offset ngõ ra do sự không bằng nhau giữa hai dòng điện phân cực IB, mặc dù ROM đang được sử dụng. Tuy nhiên, điện thế offset ngõ ra bị giảm xuống từ 50 mV xuống 20 mV bằng cách dùng ROM, điều này là một sự thay đổi đáng kể. Biên soạn: Nhóm Noname   Ta biết rằng một mạch như hình 5-19, điện thế offset ngõ ra VOO được gây ra bởi VIO có thể âm hoặc dương đối với mass. Tương tự, điện thế offset ngõ ra VOIB gây ra bởi IB cũng có thể âm hoặc dương đối với mass. Nếu những điện thế offset ngõ ra trên khác dấu thì tổng hợp của điện thế offset ngõ ra sẽ rất nhỏ. Mặt khác, nếu các điện thế offset ngõ ra cùng dấu thì tổng offset ngõ ra sẽ là: VooT = VOO + VoIB VooT = (1 + Rf/R1)VIO + RfIB (5-27) Biên soạn: Nhóm Noname    Vì vậy, trong một mạch như là ở hình 5-21, ta có: VooT = Voo + VOIB VooT = (1 + RF/R1)VIO + RFIIO (5-28) Chú ý sự khác biệt giữa phương trình (5-27) và (5-28). Sự khác biệt duy nhất là mạch ở hình 5-19 và 5-21 là điện trở ROM. Do đó, vì IIO < IB, cách sử dụng điện trở ROM trong khuếch đại đảo dấu hoặc không đảo dấu chắc chắn giảm dòng điện sinh ra điện thế offset ngõ ra. Biên soạn: Nhóm Noname Tính tổng điện thế offset tối đa có thể có ở mạch khuếch đại trong hình 5-22. Op-amp là con MC1536 với những đặc điểm sau:  VIO max = 7.5  IIO max = 50 nA  IB max = 250 nA tại TA =25oC Biên soạn: Nhóm Noname Biên soạn: Nhóm Noname     Giải: trong mạch ở hình 5-22, điện thế offset ngõ ra được tạo ra do dòng dịch IB ở ngõ vào đảo pha sớm. Do đó, để tính tổng điện thế offset ngõ ra, ta phải dùng phương trình (5-27): VOOT = (1 + RF/R1)VIO + RFIB = (1 + 10kΩ/1kΩ)(7.5mA) + (10kΩ)(250nA) = 82.5mV + 2.5mV = 85mV Biên soạn: Nhóm Noname      ROM được dùng trong mạch 5-22(b), có nghĩa dòng offset được sinh ra ở ngõ ra thì được gây ra bởi dòng offset ngõ vào Iio. Do đó, sử dụng phương trình (5.28) ta được VOOT = (1 + RF/R1)VIO + RFIB = (1 + 10kΩ/1kΩ)(7.5mA) + (10kΩ)(50nA) = 82.5mV + 0.5mV = 83mV Do đó, hiển nhiên là điện thế offset ngõ vào tạo ra một vấn để tiềm ẩn rắc rối hơn dòng dịch ngõ vào IB và dòng offset ngõ vào Iio. Biên soạn: Nhóm Noname    Trong thảo luận trước đó ta đã giả định các tham số Vio, IB và Iio là không đổi trong một op-amp cho trước. Tuy nhiên trong thực hành, giá trị của Vio, IB và Iio thay đổi cùng với: Thay đổi trong nhiệt độ Thay đổi trong điện áp nguồn: +VCC và –VEE Thời gian Biên soạn: Nhóm Noname Hầu hết những sự thay đổi nghiêm trọng trong giá trị của Vio, IB và Iio là do sự thay đổi của nhiệt độ. Vài Định nghĩa: độ lệch nhiệt điện thế là tỉ lệ trung bình của sự thay đổi điện thế ngõ vào trên đơn vị thay đỏi nhiệt độ  được biểu diễn bằng Vio/T, với đơn vị µV/ºC.  Biên soạn: Nhóm Noname  Tương tự, có thể định nghĩa độ lệch nhiệt trong dòng offset ngõ vào và dòng điện phân cực ngõ vào như sau:  I io độ lệch nhiệt trong dòng ngõ vào offset  (pA/ºC) T I B T  độ lệch nhiệt trong dòng ngõ vào phân cực (pA/ºC) Biên soạn: Nhóm Noname   Độ lệch không phải là một giá trị không đổi; nó không đồng đều trong tầm nhiệt độ vận hành cụ thể. Hơn thế, giá trị của điện thế ngõ vào dòng điện có thể được tăng lên hay giảm xuống khi nhiệt độ tăng. Như biểu diễn ở hình 5-23 (a) và (b). Biên soạn: Nhóm Noname Điện thế offset ngõ vào (V) 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -55 -25 0 25 50 75 -0.4 -0.6 -0.8 -1 Nhiệt độ (°C) Biên soạn: Nhóm Noname 100 125 Dòng offset ngõ vào (nA) 3 2 1 0 -1 -55 -25 0 25 50 75 -2 -3 -4 -5 -6 Nhiệt độ (°C) Biên soạn: Nhóm Noname 100 125 Dòng offset ngõ vào (nA) 100 80 60 40 20 0 -55 -25 0 25 50 75 100125 Nhiệt độ (°C)  Xem xét một đoạn trong hình 5-23 (c) chúng ta thấy rằng dòng điện phân cực ngõ vào không giảm xuống ở một tỉ lệ không đổi, cùng với sự tăng nhiệt độ. Biên soạn: Nhóm Noname  Trên thực tế, ngay khi chúng ta tính những giá trị từ các phần trong hình 5-23, trong một tầm nhiệt độ vận hành mong muốn , chúng ta có: ∆𝑉𝑖𝑜  = độ 𝑙ệ𝑐ℎ 𝑛ℎ𝑖ệ𝑡 đ𝑖ệ𝑛 á𝑝 ∆𝑉𝑇 ∆𝐼𝑖𝑜  = độ 𝑙ệ𝑐ℎ 𝑛ℎ𝑖ệ𝑡 𝑑ò𝑛𝑔 ∆𝑉𝑇 Biên soạn: Nhóm Noname   Những công thức này làm tốn thời gian và nó bao gồm nhiều thao tác Toán học phức tạp. Do đó một số nhà sản xuất đã ghi rõ giá trị trung bình của độ lệch nhiệt điện áp offset và dòng offset thay thế hoàn toàn cho tầm nhiệt độ vận hành. Biên soạn: Nhóm Noname    Ví dụ: cho op-amp LM101A, hệ số nhiệt độ trung bình của điện thế ngõ vào là: Và hệ số nhiệt độ trung bình của dòng ngõ vào là: Biên soạn: Nhóm Noname   Tiếp theo chúng ta sẽ tìm hiểu sự thay đổi trong tổng điện thế ngõ ra gây ra bởi độ lệch nhiệt của điện thế và dòng ngõ vào offset. Xét mạch khuếch đại đảo dấu với điện trở ROM và mạch bù như ở hình 5-24. Chúng ta giả sử rằng mạch khuếch đại là được nulled tại nhiệt độ phòng (25ºC), tức là ảnh hưởng của Vio và Iio đã giảm về 0. Biên soạn: Nhóm Noname RF R1 Rin ~0Ω +Vcc Ra -VEE ~ +Vcc + Vin - - Rb ROM Rc + A -VEE Biên soạn: Nhóm Noname Voo= (-RF/R1)Vin VooT=0V tại 25°C RL    Đầu tiên chúng ta tìm hiểu sự thay đổi trung bình trong tổng điện áp offset ngõ ra trên một đơn vị thay đổi nhiệt độ. Giá trị này có được từ công thức 5-28 cho bởi phương trình sau:  V oot  R F    V io    1   T R 1      I io   T   R F    T    T (5-29)  Voot/T là sự thay đổi trung bình trong tổng điện áp ngõ ra trên đơn vị thay đổi nhiệt độ, đơn vị µV/ºC. Biên soạn: Nhóm Noname Ta định nghĩa sự thay đổi tối đa có thể trong tổng điện áp ngõ ra offset Voot là điện áp sai số (error voltage), kí hiệu là Ev. Từ phương trình (5-29) chúng ta có:  V oot  R F    V io    I io     1     T   R F  T  R1    T   T    R F    V io    I io    Ev   1     T   R F  T  R1    T   T   Biên soạn: Nhóm Noname (5-30) Như chúng ta đã đề cập trước đó, Ev có thể là âm hoặc dương. Theo cách đó, biểu thức cho điện áp ngõ ra của khuếch đại đảo dấu trong hình (5-24) có thể được viết như sau:  Rf V o    R1   V in  E v   Với Ev là sai số điện áp. Biên soạn: Nhóm Noname (5-31)   Thực tế, độ lệch điện áp và dòng điện có thể là một vấn đề nghiêm trọng trong khuếch đại AC, đặc biệt nếu điện áp ngõ vào là tương đối lớn. Ev khá nhỏ . Tuy nhiên nếu muốn Ev thật nhỏ, chúng ta có thể dùng loại op-amp chính xác. Loại op-amp này hoạt động cao, chính xác có độ lệch điện áp và dòng điện cực kì thấp. Dĩ nhiên, loại này sẽ tốn nhiều tiền hơn! Biên soạn: Nhóm Noname Cho mạch khuếch đại đảo dấu (5-24) op-amp LM307 được ghi rõ:  V to o  30  V / C cực đại T  I to T  300 pA / C o cực đại Vs= ±15V R1=1 kΩ, RF=100 kΩ, và RL=10 kΩ Giả sử sự khuếch đại là được nulled tại 25ºC. tính toán giá trị sai số điện áp Ev và điện áp ngõ ra tại 35ºC nếu (a) V in=1mV dc (b) V in=10mV dc Biên soạn: Nhóm Noname Giải: Sự thay đổi trong nhiệt độ là T = 35-25 = 10ºC. Ta có thể tính Ev và Vo như sau. R f    V to   E v   1   T R 1      I to   T  R f    T 100 k    30  V   1   o 1k    1 C   T   o  300 pA 10 C  100 k   o   1 C  30 . 3 mV  0 . 3 mV  30 . 6 mV Biên soạn: Nhóm Noname  o 10 C  Với V in=1mV dc, dùng phương trình (5-31) điện áp ngõ ra là:  Rf  V in  E v V o      R1   100 k    1k    1mV  30 . 6 mV    100 mV  30 . 6 mV Vo  - 130.6mV ho?c - 69.4mV. Biên soạn: Nhóm Noname Theo cách đó sai số điện áp ±30.6 mV dc làm điện áp ngõ ra bằng 130.6 mV dc hoặc 69.4 mV dc do sự thay đổi nhiệt độ từ 25ºC đến 35ºC. (b) Tất cả các yếu tố không đổi trừ Vin; do đó giá trị sai số điện áp vẫn bằng ±30.6. thay vào phương trình (5-31), ta có: Biên soạn: Nhóm Noname  Rf  V in  E v V o     R 1    100 k    1k    10 mV  30 . 6 mV    100 mV  30 . 6 mV => Vo = -1030.6mV hoặc 969.4mV. Điều này có nghĩa Vo có thể bằng -1030.6mV hoặc -969.4mV do nhiệt độ thay đổi giữa 25ºC và 35ºC. Biên soạn: Nhóm Noname Nhìn vào kết quả ở phần (a) và (b), mặc dù lượng sai số là giống nhau ở hai trường hợp, nhưng tỉ lệ phần trăm sai số trong Vo ở (a) là lớn hơn vì biên độ ngõ vào nhỏ hơn. Tỉ lệ phần trăm sai số của điện áp ngõ ra có thể bị giảm đáng kể nếu chúng ta dùng op-amp loại chính xác. Biên soạn: Nhóm Noname Tham khảo mạch khuếch đại hình 5-24, dùng các chi tiết mạch điện giống nhau. Liệt kê đặc điểm kĩ thuật, dùng các mạch điện có đặc tính giống nhau như ví dụ 5-8. Giả sử mạch khuếch đại cân bằng tại 25ºC. nếu Vin là 10mV đạt đỉnh khi tần số sóng tại 1kHz. (a) Tính Ev và Vo tại 25ºC. (b) Vẽ dạng sóng ngõ ra tại 55ºC Biên soạn: Nhóm Noname Giải: Sự thay đổi trong nhiệt độ T là (5525)ºC=30ºC. Đầu tiên ta tính sai số điện áp và sau đó tính điện áp ngõ ra. R f    V to   E v   1   T R 1      I to T  R f    T  T  100 k    30  V  o   300 pA  o  1   o  30 C  100 k   o  30 C 1k    1 C    1 C   90 . 9 mV  0 . 9 mV  91 . 8 mV Biên soạn: Nhóm Noname Vo Rf     R 1   V in  E v   100 k      10 mV  91 . 8 mV 1k      1000 mV  91 . 8 mV Có nghĩa là tín hiệu điện thế ngõ ra AC đỉnh 1000mV được đưa lên tầng +91.8mV dc hoặc xuống tầng -91.8mV dc. Khi mà tín hiệu được đưa lên tầng dương dc được gọi là dịch lên. Ngược lại nếu nó được đưa xuống tầng âm dc thì được gọi là dịch xuống. Biên soạn: Nhóm Noname Trong ví dụ 5-9, sai số điện áp gây ra sự dịch chuyển tầng dc trong khuếch đại ac. Một sự chuyển dịch dc tương đối nhỏ có thể được cho phép. Tuy nhiên sự dịch chuyển tương đối đó lớn trong một mạch khuếch đại ac có thể gây ra sự biến dạng ở dạng sóng ngõ ra cụ thể là sự dịch chuyển tầng dc phụ thuộc vào tính phân cực của nó, có thể xén nhiều phần ở đỉnh dương hoặc đỉnh âm của dạng sóng ngõ ra ac. Biên soạn: Nhóm Noname Hình 5-26 trình bày đầy đủ mạch khuếch đại bù không đảo. RF +Vcc +Vcc Rb Ra -VEE - R1 ROM Rc + A 𝑅𝐹 )Vin 1 +𝑅𝑐 Vo=(1+𝑅 VooT=0V tại 25°C RL Rin ~0Ω ~ + Vin - -VEE Biên soạn: Nhóm Noname Ta đã thấy rằng độ lợi của khuếch đại không đảo với một mạng lưới bù điện thế bằng 1+[RF/(R1+Rc)] (hình 5-26). Do đó, biểu thức điện áp ngõ ra của mạch khuếch đại không đảo được R f viết  như sau: V in  E v V o   1   R  R 1 c   Với: R f    V to   E v   1   T R 1      I to T  R f    T  T  Ghi nhớ rằng nếu Rc < R1, độ lợi thế của khuếch đại không đảo sẽ trở thành (1+RF/R1). Biên soạn: Nhóm Noname  Phần này chúng ta sẽ quan tâm đến sự ảnh hưởng của sự biến thiên của điện áp nguồn cấp +Vcc và -Vee trong giá trị của Vio, Iio, và Ib vả cả sự ảnh hương của việc thay đổi Vio, Vio, Ib trong địên áp ngõ ra OFFSET. Biên soạn: Nhóm Noname  Một khi chúng ta chọn những giá trị đặc trưng cho điện áp nguồn cấp +Vcc và -Vee trong một op-amp khuếch đại cho sẵn, chúng ta càng không thể thay đổi nó. Tuy nhiên, thỉnh thoảng, những điện áp trên có thể dược thay đổi qua kết quả của việc điều chỉnh và lọc một cách tệ. Một nguồn biến áp đơn giản cho những giá trị khác nhau dựa vào kích thước và loại tải được kết nối với nó. Mặt khác, một nguồn cấp có lọc có điện áp dạng sóng trong một vài cấp DC chi tiết. Biên soạn: Nhóm Noname 80 60 TA=- 7 TA= 56°C 6 56°C TA= 25°C 40 TA= 20 125° 0 C 5 10 15 20 Điện áp Nguồn (V) Hình 5.27a Dòng lệch ngõ vào (nA) Dòng phân cực ngõ vào (nA) 100 5 TA= 4 25°C 3 TA= 2 125° 1 C 0 5 10 15 20 Điện áp Nguồn (V) Hình 5.27b Biên soạn: Nhóm Noname   Với một op-amp có sẵn, bất cứ sự thay đổi nào với giá trị của điện áp nguồn cấp sẽ dẫn kết quả là một sự thay đổi trong điện áp ngõ vào OFFSET, điều nãy sẽ gây ra sự thay đổi của điện áp ngõ ra OFFSET. Sự thay đổi trong điện áp ngõ vào OFFSET của op-amp gây ra bởi sự chênh lệch điện áp nguồn cấp thì được ghi chi tiết trong bảng data sheet bằng nhiều thuật ngữ kĩ thuật. Ở đây ta sẽ gọi là hệ số truất thải nguồn, kí hiệu là SVRR. Biên soạn: Nhóm Noname  SVRR (Supply Voltage Rejection Ratio) được xác định: (𝜇V/V)  Cho tỉ suất loại bỏ điện áp nguồn cấp trong uV trong mỗi Volt, chúng ta đạt được một giá trị tương đương bằng decibendvà ngược lại. Ví dụ như SVRR của 150 uV/V thì tương đương với  Biên soạn: Nhóm Noname  Chú ý giá trị cao hơn của SVRR trong đơn vị dB, gía trị thấp là sự thay đổi điện áp ngõ vào OFFSET do sự thay đổi ở điện áp được cấp, hoặc nói cách khác, giá trị nhỏ hơn của SVRR là dơn vị uV/V, thích hợp cho việc thể hiện op-amp. Sự thật là giá trị lý tưởng của SVRR ở đơn vị uV/V là 0. Biên soạn: Nhóm Noname  Bây giờ chúng ta nghiên cứu việc khuyếch đại sự thay đổi trong điện áp ngõ ra OFFSET nhờ vào tỉ suất loại bỏ điện áp cấp nguồn. Ta có:  Suy ra:  (5-33) Biên soạn: Nhóm Noname       Nhân cả hai vế với phương trình 5 -33 với , ta được : (5-34) Chú thích: : độ thay đổi điện áp ngõ ra OFFSET : Độ thay đổi diện áp nguồn cấp và : tỉ suất loại bỏ điện áp nguồn cấp Nhớ rằng là điện áp DC, và nó có thể mang giá trị âm hoặc dương. Vì vậy, những op-amp thực tế thì đềy bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi trong nguồn cấp, vì thế nguồn được ổn định thì được yêu cầu sử dụng. Biên soạn: Nhóm Noname     Mạch khuyếch đại trong hình 28(b) thì rỗng khi nguồn cấp DC thấp là 20V [Xem hình 528(a)]. Bởi vì điều chỉnh kém, Điện áp thấp DC thay đổi từ 18 tới 22V. Xác định SỰ thay đổi ở điện áp ngõ ra OFFSET gây ra bởi sự thay đổi điện áp. Điện áp ngõ ra nếu DC. Op-amp là LM307 với SVRR = 96dB. Giải đáp A) Các giá trị của điện áp DC thấp thay đổi từ 18 đến 22V, so sánh với giá trị yêu cầu là 20V ( và ) áp dụng cho sự thay đổi điện áp cấp . Biên soạn: Nhóm Noname   Tỉ suất loại bỏ điện áp cấp ở tương đương 96dB là 1 4.8 => SVRR = 10   Đó là  Giá trị cần biết thêm trong phương trình (5-34) là Biên soạn: Nhóm Noname  Điều đáng quan tâm là giá trị thì tương tự nhau dù cho sự thay đổi ở nguồn cấp thấp DC hay thay đổi. Ví dụ như trường hợp xấu nhất, giả sử duy trì hằng tại -10V, sau đó thay đổi từ 8 tới 12V là kết quả của điện áp DC thấp. Điều này nghĩa là sự thay đổi ở điện áp cấp là 2V trong khi yêu cầu 10V. Sự thật là ở một vài op-amp, điện áp dương và âm cung cấp tỉ suất loại bỏ điện áp được một tả chi tiết trong Data sheet. Ví dụ, Op-amp có độ nhạy với nguồn cấp điện dương = 30 và độ nhạy nguồn cấp điện âm là 30 Biên soạn: Nhóm Noname     Tổng điện áp ngõ ra, bao gồm sự thay đổi ở điện áp ngõ ra OFFSET được tính bởi: = -1000mV ± 3.2mV = -1003.2mV hay -996.8mV Có thể thấy từ ví dụ 5-11 rằng sự chênh lệch điện áp nguồn cấp là một vấn đề trong khuyếch đại Op-amp tín hiệu nhỏ. Biên soạn: Nhóm Noname    Tương tự hình 5-28, giả sử rằng mạch thì rỗng khi điện áp cực là và đo 20V DC. Cũng giả sử rằng, do lọc kém, 10mV rms Acđược đo nút và . Khi tín hiêu vào , có bao nhêi điện áp gợn sóng chúng ta mong đợi từ ngõ ra nếu Opamp- là LM307. Giải đáp: SVRR = 15.58 cho LM307, và do bộ lọc kém =10mV rms. Gía trị khác được tính theo công thức 5-34, ta có điện áp gợn sóng của Biên soạn: Nhóm Noname    Ở những điều kiện khác nhau, đặc tính của các thiết bị bán dẫn như transistor hay điode thay đổi đến một mức độ nào đó theo thời gian. Vio và Iio của op-amp thay đổi theo thời gian (vì op-amp được cấu tạo từ các transistor hay diode và một số linh kiện khác). Sự thay đổi Vio và Iio theo thời gian được quy định và biểu diễn bằng (2nA/week). ∆Vio Δt (μV/week) và Biên soạn: Nhóm Noname ∆Iio Δt ∆Vio Δt  Lưu y’:  Ví dụ: Đối với LH0041C các giá trị điển hình ∆Vio Δt và ∆Iio Δt là những giá trị tuyệt đối. ∆Iio Δt của = 5 μV/week và = 2nA/week. Có nghĩa là ∆Vio có thể làm tăng hoặc giảm là 5 μV trong một tuần. Tương tự như vậy, sự thay đổi của ∆Iio có thể là +2nA hay -2nA một tuần. Biên soạn: Nhóm Noname    Sự thay đổi tối đa có thể có trong điện áp offset đầu ra: VooT = 1 + RF R1 Vio + R F Iio Vì vậy, sự thay đổi trung bình của 𝐕𝐨𝐨𝐓 trên mỗi đơn vị thời gian là: 𝐕𝐨𝐨𝐓  ∆𝐭 = 𝟏+ 𝐑 𝐅 ∆𝐕𝐢𝐨 𝐑 𝟏 ∆𝐭 (5 – 35) + ∆𝐈𝐢𝐨 𝐑𝐅 ∆𝐭 Biên soạn: Nhóm Noname  Nhân cả hai bên của phương trình (5 – 35) với ∆𝐓 ta có: 𝐑𝐅 𝐑𝟏 ∆𝐕𝐢𝐨 ∆𝐭  ∆𝐕𝐨𝐨𝐓 = 𝟏 + ∆𝐭 + 𝐑 𝐅  Với ∶ ∆𝐭 = thời gian trôi qua (week) ∆𝐈𝐢𝐨 ∆𝐭 ∆𝐭 (5 – 36) ∆𝐕𝐢𝐨  ∆𝐭 = Điện áp offset vào thay đổi theo thời gian (Volts/week) ∆𝐈𝐢𝐨 ∆𝐭 = Dòng điện offset vào thay đổi theo thời gian (Amperes/week) ∆ 𝐕𝐨𝐨𝐓 = Thay đổi trong điện áp offset ra (volts) Biên soạn: Nhóm Noname   Lưu y’: phương trình (5 – 36) được áp dụng cho các bộ khuếch đại không đảo dấu cũng như đảo dấu. Như vậy, trong thực tế, đầu ra điện áp offset trong tất cả các mạch op-amp sẽ thay đổi theo thời gian. Để duy trì độ chính xác mong muốn và tuyến tính của một hệ thống ta cần phải hiệu chỉnh tất định kỳ tất cả các op-amps trong hệ thống. Biên soạn: Nhóm Noname A. Nhiệt độ Biên soạn: Nhóm Noname   Sự thay đổi nhiệt độ không chỉ gây ra sai số điện thế trong điện áp ra của op-amp mà còn ảnh hưởng đến một số đặc tính khác của op-amp (thể hiện trong hình 5 – 29). Các thông số bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ: ◦ Điện trở ◦ Điện năng tiêu thụ ◦ Dòng ra ngắn mạch Biên soạn: Nhóm Noname  Đường cong trong hình 5 – 29 (a) cho thấy điện trở của opamp 741 tăng lên khi nhiệt độ tăng (điện thế cung cấp bằng ±15V). Biên soạn: Nhóm Noname   Điện trở tải trên các nguồn tín hiệu thay đổi và một số thành phần bên ngoài có thể gây ra sự thay đổi biên độ tín hiệu đầu vào. Vì vậy để giảm tối thiểu sự thay đổi trong biên độ tín hiệu đầu vào mà không gây ảnh hưởng đến việc thực hiện nhiệm vụ của các mạch, ta nên chọn các giá trị tương đối nhỏ cho các thành phần bên ngoài. Biên soạn: Nhóm Noname  Xét op-amp 741C, tại điện thế 20V ta thấy khi nhiệt độ tăng thì điện năng tiêu thụ giảm (5 – 29 (b)) Biên soạn: Nhóm Noname  Trong hình 5 – 29 (c), dòng điện ra ngắn mạch của 741C op-amp giảm khi tăng nhiệt độ môi trường. Biên soạn: Nhóm Noname  Các thông số bị ảnh hưởng bởi độ nhạy điện thế: ◦ ◦ ◦ ◦ Độ lợi thế vòng lặp mở Sự dao động điện áp đầu ra Giá trị điện áp đầu chung Việc tiêu thụ điện năng Biên soạn: Nhóm Noname   Độ lợi thế vòng lặp mở (dB) tăng theo giá trị điện áp cung cấp như thể hiện trong hình 5 – 30 (a). Lưu ý rằng độ lợi điện thế trong dB thì bằng Vout với 20log( ). Vin Biên soạn: Nhóm Noname Đường cong trên hình 5 – 30 (b) cho thấy sự dao động điện áp đầu ra (V) là một hàm của điện thế cung cấp là +Vcc và −VEE .  Sự dao động điện thế đỉnh đỉnh phụ thuộc vào giá trị của điện thế cung cấp và luôn luôn nhỏ hơn giá trị đó.  Ví dụ, khi điện áp cung cấp là ± 15V, điện thế đỉnh đỉnh là 26V.  Biên soạn: Nhóm Noname   Hình 5 – 30 (c) cho thấy phạm vi điện áp đầu vào ở chế độ chung (V) (CMVR) tăng với các giá trị tăng của điện áp cung cấp. CMVR thay đổi từ ± 2𝐕 đế𝐧 ± 14𝐕 đến khi điện áp cung cấp thay đổi từ ± 𝟓𝐕 đế𝐧 ± 𝟏𝟕. 𝟓𝐕, tương ứng (hình 5 – 30 (c)). Biên soạn: Nhóm Noname  Sự tiêu thụ điện năng (mW) theo đường cong điện áp cung cấp được thể hiện trong hình 5 – 30 (d). Biên soạn: Nhóm Noname Trong hệ thống điện tử, sự giao thoa của các tín hiệu có thể gây ra nhiễu. Nhiễu là hiện tượng kết hợp nhiều nguồn tín hiệu, cả tín hiệu mong muốn lẫn tín hiệu không mong muốn. Nhiễu có thể đến từ nhiều nguồn bên ngoài cũng như do tự cảm.  Ví dụ: Nguồn nhiễu bên ngoài: việc đóng ngắt mạch điện làm quay máy móc, hệ thống đánh lửa, hàng tá mạch điều khiển và tia chớp.  Biên soạn: Nhóm Noname Hiện tượng tự cảm hay tự nhiễu có thể gây nên bởi điện thế ngẫu nhiên AC và dòng sinh ra bên trong dây dẫn hoặc chất bán dẫn của mạch như là kết quả của việc đóng ngắt mạch khác.   Những nhân tố quyết định đến độ nhiễu trong mạch: ◦ Tỉ lệ thay đổi dòng và thế trong một đơn vị thời gian ◦ Tốc độ của mạch ◦ cách kết nối giữa 2 mạch Biên soạn: Nhóm Noname Có nhiều loại nhiễu như: nhiễu schottky, nhiễu nhiệt và nhiễu 1/f.  ◦ Nhiễu nhiệt tăng khi nhiệt độ tăng. ◦ Nhiễu schottky tăng khi băng tần rộng và điện trở lớn, mặt khác, nhiễu 1/f tăng khi tần số f giảm. Biên soạn: Nhóm Noname  Hình 5-31(a) thể hiện đầu vào là bình phương điện thế (V2) theo tần số của op-amp A741. Biên soạn: Nhóm Noname  Hình 5-31 (b) thể hiện đầu vào bình phương dòng điện (A2) theo tần số của op-amp A741. Biên soạn: Nhóm Noname  Sự nhiễu trong băng tần rộng (𝜇V rms) chống lại điện trở nguồn của opamp 741 thể hiện ở hình 5-31(c) Biên soạn: Nhóm Noname  Phương pháp giảm nhiễu trong IC: ◦ Sử dụng vỏ chắn vật lý kèm theo hệ thống mạng điện ngăn bức xạ điện tử bên ngoài. ◦ Mạch ngăn cách và mạch lọc giữa các mạch điện tử và tín hiệu truyền dẫn. ◦ Giảm chiều dài dây dẫn.  Mạch khuếch đại đảo dấu, không đảo dấu và khuếch đại vi sai là những mạch có độ miễn nhiễm cao nhất hiện nay. Biên soạn: Nhóm Noname   Hình 5- 32 là một ví dụ về nhiễu trong mạch vi sai. Ta nên sử dụng điện trở ở ngõ vào đảo dấu và không đảo dấu bằng nhau để điện thế nhiễu vni cùng biên độ và cùng pha  giảm điện thế nhiễu đầu ra. Biên soạn: Nhóm Noname Khi áp cùng một điện thế vào các ngõ vào, opamp được hoạt động ở cấu hình chung. Ta gọi điện thế đã áp vào đó là vcm.  Op-amp lý tưởng chỉ khuếch đại điện thế sai lệch giữa 2 ngõ vào, nên ở cấu hình chung thì V0=0, không có điện thế ra chung.  Tuy nhiên một op-amp thực tế bao giờ cũng xuất hiện điện thế chung vocm.  Biên soạn: Nhóm Noname Tỉ lệ giữa vocm và vcm được gọi là độ lợi thế chung Acm thường nhỏ hơn 1 nhiều.   Công thức: 𝑣𝑜𝑐𝑚 𝐴𝑐𝑚 = (5-37) 𝑣𝑐𝑚  Op-amp lý tưởng Acm = 0.  Hệ số truất thải chung CMRR được định nghĩa cơ bản là tỉ lệ giữa độ lợi vi sai với độ lợi chung Acm, đó là: 𝐶𝑀𝑅𝑅 = 𝐴𝐷 𝐴𝑐𝑚 Biên soạn: Nhóm Noname (5-38) CMRR cũng có thể biểu diễn bằng tỉ lệ giữa sự thay đổi điện thế vào offset với tổng thay đổi điện thế chung. Vì vậy  𝐶𝑀𝑅𝑅 =  Từ phương trình (5-37) và (5-38), ta có: 𝐶𝑀𝑅𝑅 = 𝐴𝐷 𝐴𝑐𝑚 𝑣𝑜𝑐𝑚 =  𝑉𝑖𝑜 𝑣𝑐𝑚 = 𝐴𝐷 𝑣𝑜𝑐𝑚 𝑣𝑐𝑚 = 𝐴𝐷 𝑣𝑐𝑚 𝑣𝑜𝑐𝑚 𝐴𝐷 𝑣𝑐𝑚 𝐶𝑀𝑅𝑅 (5-40) Từ phương trình (5 - 40) ta thấy CMRR tỉ lệ nghịch so với 𝑣𝑜𝑐𝑚 Biên soạn: Nhóm Noname Nói chung, giá trị CMRR là rất lớn và do đó thường được tình bằng dB, khi đó  𝐶𝑀𝑅𝑅 𝑑𝐵 =  (5-41a) hoặc từ phương trình (5-39), 𝐶𝑀𝑅𝑅 𝑑𝐵 =  𝐴𝐷 20𝑙𝑜𝑔 𝐴𝑐𝑚 1 20𝑙𝑜𝑔 𝑉𝑖𝑜 𝑣𝑐𝑚 (5-41b) CMRR có trị càng lớn , Op.amp càng tốt ( 741 là 90dB) Biên soạn: Nhóm Noname Biên soạn: Nhóm Noname View more...

Comments

Report "điện thế offset ngõ vào."

Please fill this form, we will try to respond as soon as possible.

Your name Email Reason -Select Reason- Pornographic Defamatory Illegal/Unlawful Spam Other Terms Of Service Violation File a copyright complaint Description Close Submit Share & Embed "điện thế offset ngõ vào."

Please copy and paste this embed script to where you want to embed

Embed Script Size (px) 750x600 750x500 600x500 600x400 URL Close Copyright © 2017 DOCUMEN Inc.