Trả lời nhanh
Nhận định này ĐÚNG. IC khuếch đại thuật toán (OA, op-amp) là mạch tích hợp tương tự, hoạt động như bộ khuếch đại dòng một chiều (các tầng ghép trực tiếp, không dùng tụ ghép nên khuếch đại được cả tín hiệu biến thiên chậm lẫn một chiều). Nó có hệ số khuếch đại rất lớn, có hai đầu vào (đảo, không đảo) và một đầu ra.
Vì sao gọi là bộ khuếch đại “dòng một chiều”?
Trong các mạch khuếch đại thông thường, các tầng thường được nối với nhau qua tụ điện. Tụ chặn thành phần một chiều nên mạch không khuếch đại được tín hiệu biến đổi rất chậm hoặc không đổi.
Ở IC khuếch đại thuật toán, các tầng bên trong được ghép trực tiếp với nhau. Nhờ vậy mạch khuếch đại được cả điện áp một chiều lẫn xoay chiều tần số thấp. Đó là lý do sách gọi nó là bộ khuếch đại dòng một chiều có hệ số khuếch đại rất lớn.
Cấu tạo và ký hiệu
OA có 3 cực tín hiệu và 2 chân cấp nguồn đối xứng:
- Đầu vào đảo (IN−, dấu “−”): tín hiệu ra ngược pha với tín hiệu đưa vào đầu này.
- Đầu vào không đảo (IN+, dấu “+”): tín hiệu ra cùng pha với tín hiệu đưa vào đầu này.
- Đầu ra (OUT).
- Chân nguồn +VCC và −VCC: thường vẽ hoặc không vẽ trên sơ đồ nguyên lý.
Các thông số đặc trưng
| Thông số | OA thực tế | OA lí tưởng |
|---|---|---|
| Hệ số khuếch đại hở mạch A0 | Rất lớn (cỡ 105) | Vô cùng lớn |
| Điện trở vào | Rất lớn | Vô cùng lớn (dòng vào bằng 0) |
| Điện trở ra | Rất nhỏ | Bằng 0 |
Quan hệ cơ bản: Ura = A0·(U+ − U−), nhưng Ura không thể vượt quá điện áp bão hoà (xấp xỉ ±VCC).
Hai mạch ứng dụng thường gặp
- Khuếch đại đảo (tín hiệu vào qua R1 đến IN−, IN+ nối đất, R2 hồi tiếp từ OUT về IN−): Ura = −(R2/R1)·Uvào.
- Khuếch đại không đảo (tín hiệu vào IN+): Ura = (1 + R2/R1)·Uvào.
Khi không có hồi tiếp, OA dùng làm mạch so sánh: nếu U+ > U− thì Ura ≈ +Ubão hoà; nếu U+ < U− thì Ura ≈ −Ubão hoà.
Lỗi sai thường gặp
- Nhầm “một chiều” với “chỉ khuếch đại điện áp một chiều”. OA khuếch đại được cả tín hiệu xoay chiều tần số thấp.
- Nhầm đầu đảo với đầu không đảo. Mẹo nhớ: dấu “−” là đảo, dấu “+” là cùng pha.
- Quên dấu “−” ở công thức mạch khuếch đại đảo.
- Cho rằng điện áp ra tăng vô hạn. Thực tế ra bị chặn ở mức bão hoà gần ±VCC.
Bài luyện tập (ví dụ tự đặt)
Bài 1. Mạch khuếch đại đảo có R1 = 10 kΩ, R2 = 100 kΩ, Uvào = 0,2 V. Tính Ura.
Đáp án: Ura = −(100/10)·0,2 = −2 V.
Bài 2. Mạch khuếch đại không đảo có R1 = 1 kΩ, R2 = 9 kΩ, Uvào = 0,3 V (nguồn ±12 V). Tính Ura.
Đáp án: hệ số = 1 + 9/1 = 10, nên Ura = 3 V, nhỏ hơn mức bão hoà nên mạch hoạt động bình thường.
Bài 3. OA làm mạch so sánh, U+ = 2 V, U− = 3 V. Điện áp ra ở mức nào?
Đáp án: U+ < U− nên Ura ≈ −Ubão hoà (mức thấp, gần −VCC).
Câu hỏi thường gặp
IC khuếch đại thuật toán là bộ khuếch đại dòng một chiều đúng hay sai?
Đúng. Các tầng bên trong ghép trực tiếp nên OA khuếch đại được cả tín hiệu một chiều, với hệ số khuếch đại rất lớn, hai đầu vào và một đầu ra.
IC khuếch đại thuật toán có mấy đầu vào, mấy đầu ra?
Có hai đầu vào là đầu vào đảo (−) và đầu vào không đảo (+), cùng một đầu ra. Ngoài ra có hai chân cấp nguồn +VCC và −VCC.
Công thức mạch khuếch đại đảo dùng OA là gì?
Ura = −(R2/R1)·Uvào, trong đó R1 là điện trở nối đầu vào và R2 là điện trở hồi tiếp. Dấu trừ thể hiện tín hiệu ra ngược pha với tín hiệu vào.
Khi nào OA dùng làm mạch so sánh?
Khi không có hồi tiếp âm. Nếu U+ lớn hơn U− thì đầu ra ở mức bão hoà dương, ngược lại ở mức bão hoà âm.