Ứng dụng mạch tuyến tính Ứng dụng mạch khuếch đại thuật toán

Mạch khuếch đại vi sai

Mạch khuếch đại vi sai
Bài chi tiết: Khuếch đại vi sai

Mạch điện này dùng để tìm ra hiệu số, hoặc sai số giữa 2 điện áp mà mỗi điện áp có thể được nhân với một vài hằng số nào đó. Các hằng số này xác định nhờ các điện trở.

Thuật ngữ "Mạch khuếch đại vi sai" không được nhầm lẫn với thuật ngữ "Mạch vi phân" cũng trong bài này.

V o u t = V 2 ( ( R f + R 1 ) R g ( R g + R 2 ) R 1 ) − V 1 ( R f R 1 ) {\displaystyle V_{\mathrm {out} }=V_{2}\left({\left(R_{\mathrm {f} }+R_{1}\right)R_{\mathrm {g} } \over \left(R_{\mathrm {g} }+R_{2}\right)R_{1}}\right)-V_{1}\left({R_{\mathrm {f} } \over R_{1}}\right)}
  • Tổng trở vi sai Z i n {\displaystyle Z_{\mathrm {in} }} (giữa 2 chân đầu vào) = R 1 + R 2 {\displaystyle R_{1}+R_{2}}

Hệ số khuếch đại vi sai

Nếu R 1 = R 2 {\displaystyle R_{1}=R_{2}} và R f = R g {\displaystyle R_{\mathrm {f} }=R_{\mathrm {g} }} ,

V o u t = A ( V 2 − V 1 ) {\displaystyle V\mathrm {out} =A(V_{\mathrm {2} }-V_{\mathrm {1} })} và A = R f / R 1 {\displaystyle A=R_{\mathrm {f} }/R_{\mathrm {1} }}

Mạch khuếch đại đảo

Mạch khuếch đại đảo

Dùng để đổi dấu và khuếch đại một điện áp (nhân với một số âm)

V o u t = − V i n ( R f / R i n )   {\displaystyle V_{\mathrm {out} }=-V_{\mathrm {in} }(R_{\mathrm {f} }/R_{\mathrm {in} })\!\ }
  • Z i n = R i n {\displaystyle Z_{\mathrm {in} }=R_{\mathrm {in} }} (vì V − {\displaystyle V_{-}} là một điểm đất ảo)
  • Một điện trở thứ ba, có trị số R f ‖ R i n = R f R i n / ( R f + R i n ) {\displaystyle R_{\mathrm {f} }\|R_{\mathrm {in} }=R_{\mathrm {f} }R_{\mathrm {in} }/(R_{\mathrm {f} }+R_{\mathrm {in} })} , được thêm vào giữa đầu vào không đảo và đất mặc dù đôi khi không cần thiết lắm, nhưng nó sẽ giảm thiểu sai số do dòng định thiên đầu vào.

Mạch khuếch đại không đảo

Mạch khuếch đại không đảo

Dùng để khuếch đại một điện áp (nhân với một hằng số lớn hơn 1)

V o u t = V i n ( 1 + R 2 R 1 ) {\displaystyle V_{\mathrm {out} }=V_{\mathrm {in} }\left(1+{R_{2} \over R_{1}}\right)}
  • Z i n = ∞ {\displaystyle Z_{\mathrm {in} }=\infty } (thực ra, tổng trở bản thân của đầu vào op-amp có giá trị từ 1 MΩ đến 10 TΩ. Trong nhiều trường hợp tổng trở đầu vào có thể được xem như cao hơn, do ảnh hưởng của mạch hồi tiếp.)
  • Một điện trở thứ ba, có giá trị bằng R f ‖ R i n {\displaystyle R_{\mathrm {f} }\|R_{\mathrm {in} }} , được thêm vào giữa nguồn tín hiệu vào V i n {\displaystyle V_{\mathrm {in} }} và đầu vào không đảo trong khi thực ra không cần thiết, nhưng nó sẽ làm giảm thiểu những sai số do dòng điện định thiên đầu vào.

Mạch theo điện áp

Mạch theo điện áp

Được sử dụng như một bộ khuếch đại đệm, để giới hạn những ảnh hưởng của tải hay để phối hợp tổng trở (nối giữa một linh kiện có tổng trở nguồn lớn với một linh kiện khác có tổng trở vào thấp). Do có hồi tiếp âm sâu, mạch này có khuynh hướng không ổn định khi tải có tính dung cao. Điều này có thể ngăn ngừa bằng cách nối với tải qua 1 điện trở.

V o u t = V i n   {\displaystyle V_{\mathrm {out} }=V_{\mathrm {in} }\!\ }
  • Z i n = ∞ {\displaystyle Z_{\mathrm {in} }=\infty } (thực ra, tổng trở bản thân của đầu vào op-amp có giá trị từ 1 MΩ đến 10 TΩ.)

Mạch khuếch đại cộng đảo

Mạch khuếch đại tổng

Mach được sử dụng để làm phép cộng một số tín hiệu điện áp

V o u t = − R f ( V 1 R 1 + V 2 R 2 + ⋯ + V n R n ) {\displaystyle V_{\mathrm {out} }=-R_{\mathrm {f} }\left({V_{1} \over R_{1}}+{V_{2} \over R_{2}}+\cdots +{V_{n} \over R_{n}}\right)}
  • nếu R 1 = R 2 = ⋯ = R n {\displaystyle R_{1}=R_{2}=\cdots =R_{n}} , và R f {\displaystyle R_{\mathrm {f} }} độc lập thì
V o u t = − ( R f R 1 ) ( V 1 + V 2 + ⋯ + V n )   {\displaystyle V_{\mathrm {out} }=-\left({R_{\mathrm {f} } \over R_{1}}\right)(V_{1}+V_{2}+\cdots +V_{n})\!\ }
  • Nếu R 1 = R 2 = ⋯ = R n = R f {\displaystyle R_{1}=R_{2}=\cdots =R_{n}=R_{\mathrm {f} }}
V o u t = − ( V 1 + V 2 + ⋯ + V n )   {\displaystyle V_{\mathrm {out} }=-(V_{1}+V_{2}+\cdots +V_{n})\!\ }
  • Ngõ ra sẽ đổi dấu
  • Tổng trở đầu vào Z n = R n {\displaystyle Z_{n}=R_{n}} , cho mỗi đầu vào ( V − {\displaystyle V_{-}} xem như điểm đất ảo)

Mạch tích phân

Mạch tích phân

Mạch này dùng để tích phân (có đảo dấu) một tín hiệu theo thời gian.

V o u t = ∫ 0 t − V i n R C d t + V i n i t i a l {\displaystyle V_{\mathrm {out} }=\int _{0}^{t}-{V_{\mathrm {in} } \over RC}\,dt+V_{\mathrm {initial} }}

(Trong đó, V i n {\displaystyle V_{\mathrm {in} }} và V o u t {\displaystyle V_{\mathrm {out} }} là các hàm số theo thời gian, V i n i t i a l {\displaystyle V_{\mathrm {initial} }} là điện áp ngõ ra của mạch tích phân tại thời điểm t = 0.)

  • Lưu ý rằng cấu trúc của mạch này cũng được xem là mạch lọc thông thấp, một dạng của mạch lọc tích cực.

Mạch vi phân

Mạch vi phân

Mạch này để lấy vi phân (có đảo dấu) một tín hiệu theo thời gian.

Thuật ngữ "Mạch vi phân" tránh không nên nhầm lẫn với "mạch khuếch đại vi sai", cũng trong trang này.

V o u t = − R C ( d V i n d t ) {\displaystyle V_{\mathrm {out} }=-RC\left({dV_{\mathrm {in} } \over dt}\right)}

(Trong đó, V i n {\displaystyle V_{\mathrm {in} }} và V o u t {\displaystyle V_{\mathrm {out} }} là các hàm số theo thời gian)

  • Lưu ý rằng cấu trúc của mạch này có thể xem như một mạch lọc thông thường, một dạng của mạch lọc tích cực.

Mạch so sánh

Mạch so sánh

Mạch này để so sánh hai tín hiệu điện áp, và sẽ chuyển mạch ngõ ra để hiển thị mạch nào có điện áp cao hơn.

  • V o u t = { V S + V 1 > V 2 V S − V 1 < V 2 {\displaystyle V_{\mathrm {out} }=\left\{{\begin{matrix}V_{\mathrm {S+} }&V_{1}>V_{2}\\V_{\mathrm {S-} }&V_{1}<V_{2}\end{matrix}}\right.}

(Trong đó V s {\displaystyle V_{\mathrm {s} }} là điện áp nguồn, và mach sẽ được cấp nguồn từ + V s {\displaystyle +V_{\mathrm {s} }} và − V s {\displaystyle -V_{\mathrm {s} }} .)

Mạch khuếch đại đo lường

Mạch khuếch đại đo lường

Người ta kết hợp các đặc tính tổng trở vào rất cao, độ suy giảm tín hiệu đồng pha cao, điện áp bù đầu vào thấp và các đặc tính khác để thiết kế mạch đo lường chính xác, độ nhiễu thấp.

Mạch chuyển đổi kiểu Schmitt (Schmitt trigger)

Mạch giả lập cuộn cảm

Mạch phát hiện mức không

Mạch biến đổi tổng trở âm