Mổ nội soi

Bộ khuếch đại hoạt động, hoặc op-amp, là bộ khuếch đại vi sai có độ lợi rất cao với trở kháng đầu vào cao và trở kháng đầu ra thấp. Bộ khuếch đại hoạt động thường được sử dụng để cung cấp thay đổi biên độ điện áp, bộ dao động, mạch lọc, v.v. Một op-amp có thể chứa một số tầng khuếch đại vi sai để đạt được mức tăng điện áp rất cao.

Đây là bộ khuếch đại vi sai độ lợi cao sử dụng ghép nối trực tiếp giữa đầu ra và đầu vào. Điều này phù hợp cho các hoạt động DC cũng như AC. Các bộ khuếch đại hoạt động thực hiện nhiều chức năng điện tử như thiết bị đo đạc, bộ tạo tín hiệu, bộ lọc tích cực, v.v. bên cạnh các phép toán khác nhau. Thiết bị đa năng này cũng được sử dụng trong nhiều ứng dụng phi tuyến tính, chẳng hạn như bộ so sánh điện áp, bộ chuyển đổi Analog-to-digital và bộ chuyển đổi Digital-to-Analog, bộ khuếch đại Logarit, bộ tạo hàm phi tuyến tính, v.v.

Bộ khuếch đại vi sai cơ bản

Hình minh họa sau đây cho thấy một bộ khuếch đại vi sai cơ bản:

Trong hình trên -

V_DI = đầu vào khác biệt
V_DI= V ₁ - V ₂
V_DO = đầu ra khác biệt
V_DO= V _C1 - V _C2

Bộ khuếch đại này khuếch đại sự khác biệt giữa hai tín hiệu đầu vào, V ₁ và V ₂ .

Tăng điện áp vi sai,

$$ A_d = \ frac {V_ {DO}} {V_ {DI}} $$

và

$$ A_d = \ frac {(V_ {C1} - V_ {C2})} {V_ {DI}} $$

Như thể hiện trong hình sau, bộ khuếch đại hoạt động cơ bản bao gồm ba giai đoạn:

Giai đoạn đầu vào

Đây là giai đoạn đầu tiên và có các đặc điểm sau.

CMR cao (Từ chối chế độ chung)
Trở kháng đầu vào cao
Chiều rộng dải rộng
Độ lệch đầu vào (DC) thấp

Đây là một số đặc điểm quan trọng đối với hiệu suất của bộ khuếch đại hoạt động. Giai đoạn này bao gồm một tầng khuếch đại vi sai và một bóng bán dẫn được phân cực để nó hoạt động như một nguồn dòng điện không đổi. Nguồn dòng không đổi làm tăng đáng kể CMR của bộ khuếch đại vi sai.

Sau đây là hai đầu vào cho bộ khuếch đại vi sai -

V ₁ = Đầu vào không đảo
V ₂ = Đảo ngược đầu vào

Giai đoạn trung gian

Đây là giai đoạn thứ hai và được thiết kế để tăng điện áp và dòng điện tốt hơn. Độ lợi dòng điện được yêu cầu để cung cấp đủ dòng điện để điều khiển tầng đầu ra, nơi phần lớn công suất bộ khuếch đại hoạt động được tạo ra. Giai đoạn này bao gồm một hoặc nhiều bộ khuếch đại vi sai, tiếp theo là một bộ theo bộ phát và một tầng chuyển đổi mức DC. Mạch chuyển mức cho phép bộ khuếch đại có hai đầu vào vi sai với một đầu ra duy nhất.

V _out = + ve	khi V ₁ > V ₂
V _out = -ve	khi V ₂ <V ₁
V _out = 0	khi V ₁ = V ₂

Giai đoạn đầu ra

Đây là giai đoạn cuối cùng của op-amp và được thiết kế để có trở kháng đầu ra thấp. Điều này cung cấp dòng điện cần thiết để truyền tải. Dòng điện nhiều hơn hoặc ít hơn sẽ được rút ra từ giai đoạn đầu ra khi và khi tải thay đổi. Do đó, điều cần thiết là giai đoạn trước hoạt động mà không bị ảnh hưởng bởi tải đầu ra. Yêu cầu này được đáp ứng bằng cách thiết kế giai đoạn này để có trở kháng đầu vào cao và độ lợi dòng điện cao, tuy nhiên với trở kháng đầu ra thấp.

Bộ khuếch đại hoạt động có hai đầu vào: Non-inverting input và Inverting input.

Hình trên cho thấy kiểu đảo ngược của bộ khuếch đại hoạt động. Một tín hiệu được áp dụng tại cực đầu vào đảo ngược được khuếch đại tuy nhiên tín hiệu đầu ra lệch pha với tín hiệu đầu vào 180 độ. Tín hiệu được áp dụng tại cực đầu vào không đảo được khuếch đại và tín hiệu đầu ra cùng pha với tín hiệu đầu vào.

Op-amp có thể được kết nối với số lượng lớn mạch để cung cấp các đặc tính hoạt động khác nhau.