Khái niệm cơ bản về bộ khuếch đại hoạt động

Bộ khuếch đại hoạt động, còn được gọi là Op-Amp, là một mạch tích hợp, có thể được sử dụng để thực hiện các phép toán tuyến tính, phi tuyến tính và toán học khác nhau. Op-amp là mộtdirect coupled high gain amplifier. Bạn có thể vận hành op-amp cả với tín hiệu AC và DC. Chương này thảo luận về các đặc điểm và các loại op-amps.

Xây dựng bộ khuếch đại hoạt động

Một op-amp bao gồm (các) bộ khuếch đại vi sai, một bộ dịch mức và một tầng đầu ra. Một bộ khuếch đại vi sai có mặt ở giai đoạn đầu vào của op-amp và do đó op-amp bao gồmtwo input terminals. Một trong những thiết bị đầu cuối đó được gọi làinverting terminal và cái còn lại được gọi là non-inverting terminal. Các thiết bị đầu cuối được đặt tên dựa trên mối quan hệ pha giữa đầu vào và đầu ra tương ứng của chúng.

Đặc điểm của Bộ khuếch đại hoạt động

Các đặc tính hoặc thông số quan trọng của bộ khuếch đại hoạt động như sau:

Tăng điện áp vòng hở
Điện áp bù đầu ra
Tỷ lệ từ chối chế độ chung
Tốc độ quay

Phần này thảo luận chi tiết về những đặc điểm này như được đưa ra dưới đây:

Tăng điện áp vòng hở

Độ lợi điện áp vòng hở của một op-amp là độ lợi vi sai của nó mà không có bất kỳ đường phản hồi nào.

Về mặt toán học, độ lợi điện áp vòng hở của một op-amp được biểu diễn dưới dạng:

$$ A_ {v} = \ frac {v_0} {v_1-v_2} $$

Điện áp bù đầu ra

Điện áp hiện tại ở đầu ra của một op-amp khi điện áp đầu vào vi sai của nó bằng 0 được gọi là output offset voltage.

Tỷ lệ từ chối chế độ chung

Tỷ lệ từ chối chế độ chung (CMRR) của op-amp được định nghĩa là tỷ số của độ lợi vi phân vòng kín, $ A_ {d} $ và độ lợi chế độ chung, $ A_ {c} $.

Về mặt toán học, CMRR có thể được biểu diễn dưới dạng:

$$ CMRR = \ frac {A_ {d}} {A_ {c}} $$

Lưu ý rằng độ lợi chế độ chung, $ A_ {c} $ của op-amp là tỷ số giữa điện áp đầu ra chế độ chung và điện áp đầu vào chế độ chung.

Tốc độ quay

Tốc độ quay của op-amp được định nghĩa là tốc độ thay đổi tối đa của điện áp đầu ra do điện áp đầu vào bước.

Về mặt toán học, tốc độ quay vòng (SR) có thể được biểu diễn dưới dạng:

$$ SR = Tối đa \: trong tổng số \: \ frac {\ text {d} V_ {0}} {\ text {d} t} $$

Trong đó, $ V_ {0} $ là điện áp đầu ra. Nói chung, tỷ lệ xoay vòng được đo bằng $ V / \ mu \: Sec $ hoặc $ V / m \: Sec $.

Các loại bộ khuếch đại hoạt động

Một op-amp được biểu thị bằng biểu tượng tam giác có hai đầu vào và một đầu ra.

Op-amps có hai loại: Ideal Op-Amp và Practical Op-Amp.

Chúng được thảo luận chi tiết như dưới đây -

Op-Amp lý tưởng

Một op-amp lý tưởng chỉ tồn tại trên lý thuyết và không tồn tại trên thực tế. Cácequivalent circuit của một op-amp lý tưởng được hiển thị trong hình bên dưới:

An ideal op-amp thể hiện các đặc điểm sau:

Trở kháng đầu vào $ Z_ {i} = \ infty \ Omega $
Trở kháng đầu ra $ Z_ {0} = 0 \ Omega $
Mở gaine điện áp vòng lặp $ A_ {v} = \ infty $
Nếu (chênh lệch) điện áp đầu vào $ V_ {i} = 0V $, thì điện áp đầu ra sẽ là $ V_ {0} = 0V $
Băng thông là infinity. Nó có nghĩa là, một op-amp lý tưởng sẽ khuếch đại tín hiệu của bất kỳ tần số nào mà không bị suy giảm.
Tỷ lệ từ chối chế độ chung (CMRR) Là infinity.
Tốc độ quay (SR) Là infinity. Nó có nghĩa là, op-amp lý tưởng sẽ tạo ra sự thay đổi đầu ra ngay lập tức để đáp ứng với điện áp bước đầu vào.

Op-Amp thực tế

Trên thực tế, op-amps không lý tưởng và lệch khỏi đặc tính lý tưởng của chúng vì một số điểm không hoàn hảo trong quá trình sản xuất. Cácequivalent circuit của một op-amp thực tế được hiển thị trong hình sau: