Nguyên lý làm việc cơ bản của IC khuếch đại thuật toán

IC khuếch đại thuật toán đã mang lại rất nhiều ứng dụng cho các thiết bị điện tử từ những món đồ dân dụng đến công nghiệp. Hiện nay IC này có giá thành khá rẻ và được thiết kế chặt chẽ, bền bỉ hơn trước đây. Vậy nguyên lý làm việc cơ bản của IC khuếch đại thuật toán như thế nào? Cùng Xuyên Việt Media đi tìm hiểu ở bài viết dưới đây nhé.

Đôi nét về IC khuếch đại thuật toán

Mạch khuếch đại thuật toán có ứng dụng rộng rãi trong nhiều thiết bị điện tử hiện đại từ điện tử dân dụng, công nghiệp và khoa học. Các mạch khuếch đại thuật toán phổ biến hiện nay có giá thành rất rẻ. Các thiết kế hiện đại được điện khí hóa chặt chẽ hơn so với trước đây và một số cho phép mạch chịu được ngắn mạch đầu ra mà không bị hư hại.

1. IC mạch khuếch đại thuật toán là gì?

Bộ khuếch đại hoạt động, thường được gọi tắt là op-amp, là một mạch khuếch đại “DC-coupled” (tín hiệu đầu vào bao gồm tín hiệu BIAS) với mức tăng rất cao. cao, có đầu vào vi sai và thông thường có một đầu ra duy nhất. Trong các ứng dụng phổ biến, đầu ra được điều khiển bởi mạch phản hồi âm để có thể xác định được mức tăng đầu ra, trở kháng đầu vào và trở kháng đầu ra.

2. Một số đặc điểm của mạch khuếch đại thuật toán

Đây là những đặc điểm quan trọng nhất của Op amp.

• Trở kháng đầu vào cao – Điều này cho phép Op amp tạo dòng điện thấp trong các chân đầu vào của nó và làm cho nó phù hợp để hoạt động như một âm ly.
• Trở kháng đầu ra thấp – Điều này cho phép Opamp cung cấp dòng điện tối đa cho nó là chân đầu ra của nó để thúc đẩy tải công suất cao. Đây một lần nữa là một chất lượng cần thiết cho một âm ly.
• Độ lợi cao – âm ly Opamp có độ lợi cao có nghĩa là nó có khả năng khuếch đại tín hiệu đầu vào điện áp thấp yếu một cách hiệu quả thành tín hiệu đầu ra điện áp cao.
• Đáp ứng tần số cao – âm ly Opamp rất linh hoạt để hoạt động trên nhiều dải tần số tín hiệu đầu vào.

>> Con đường tơ lụa ở đâu? Hiện nay con đường tơ lụa như thế nào?

Cấu tạo của IC khuếch đại thuật toán

• Khối 1: Đây là tầng khuếch đại vi sai (Differential Amplifier), nhiệm vụ khuếch đại độ sai lệch tín hiệu giữa hai ngõ vào V+ và V-. Nó hội đủ các ưu điểm của mạch khuếch đại vi sai như: độ miễn nhiễu cao; khuếch đại được tín hiệu biến thiên chậm; tổng trở ngõ vào lớn …
• Khối 2: Tầng khuếch đại trung gian, bao gồm nhiều tầng khuếch đại vi sai mắc nối tiếp nhau tạo nên một mạch khuếch đại có hệ số khuếch đại rất lớn, nhằm tăng độ nhay cho Op Amp. Trong tầng này còn có tầng dịch mức DC để đặt mức phân cực DC ở ngõ ra.
• Khối 3: Đây là tầng khuếch đại đệm, tần này nhằm tăng dòng cung cấp ra tải, giảm tổng trở ngõ ra giúp Op-Amps phối hợp dễ dàng với nhiều dạng tải khác nhau.

Xem thêm:

• Dịch vụ quản trị website
• Dịch vụ đăng báo điện tử

Nguyên lý hoạt động cơ bản của IC khuếch đại thuật toán

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. 

Do giá trị của độ lợi vòng hở rất lớn và thường không được quản lý chặt chẽ ngay từ khi chế tạo, các mạch khuếch đại thuật toán thường ít khi làm việc ở tình trạng không có hồi tiếp âm. Ngoại trừ trường hợp điện áp vi sai đầu vào vô cùng bé, độ lợi vòng hở quá lớn sẽ làm cho mạch khuếch đại làm việc ở trạng thái bão hòa trong các trường hợp khác. Một thí dụ cách tính toán điện áp ra khi có hồi tiếp âm sẽ được thể hiện trong phần Mạch khuếch đại không đảo.

Ứng dụng của IC khuếch đại thuật toán 

Sử dụng mạch khuếch đại thuật toán như một khối mạch điện sẽ dễ dàng và sáng sủa hơn nhiều so với việc tính toán xác định tất cả các thông số của các phần tử trong mạch (transistor, điện trở, vv…), cho dù mạch khuếch đại là mạch tích hợp hay linh kiện rời. Những mạch khuếch đại thuật toán đầu tiên có thể được sử dụng như thế nếu nó là một khối khuếch đại vi sai thực sự có độ lợi đủ lớn. Trong các mạch sau này, những giới hạn của các tầng khuếch đại sẽ áp đặt vào những dải thông số của mỗi mạch.

Việc thiết kế mạch được tiến hành theo một số trình tự giống nhau cho mọi mạch. Những đặc tính sẽ được vẽ ra trước định ra những gì mà mạch phải thực hiện, với những giới hạn cho phép. Thí dụ, độ lợi có thể cần là 100 lần, với sai số thấp hơn 5%, nhưng thay đổi ít hơn 1% khi nhiệt độ thay đổi trong một phạm vi định trước; tổng trở đầu vào không nhỏ hơn 1 MΩ vv…

Một mạch điện được thiết kế thường với sự trợ giúp của các công cụ mô phỏng trên máy tính. Những mạch khuếch đại thuật toán thông dụng và các linh kiện khác sẽ được chọn lựa sao cho phù hợp với những yêu cầu của mạch và nằm trong sai số cho phép với giá cả hợp lý. Nếu không đạt tất cả các yêu cầu của mạch, các giá trị có thể được thay đổi.

Sản phẩm mẫu sau đó sẽ được thực hiện và thử nghiệm. Các thay đổi sẽ được thực hiện để đạt hay tăng cường các đặc tính, thay đổi chức năng hoặc giảm giá thành.

>> Top 10+ trung tâm thương mại ở Hà Nội cực vui hiện nay

Lời kết

Như vậy bài viết trên đây Xuyên Việt Media đã tổng hợp các vấn đề về IC khuếch đại thuật toán. Hy vọng từ những thông tin này giúp bạn hiểu rõ hơn về IC khuếch đại thuật toán và hãy chia sẻ nội dung hữu dụng đến cho mọi người nhé.