Mạch cộng điện áp
Như phần trên, chúng ta có thể khuếch đại tỉ lệ tín hiệu điện áp, tức là nhân nó với 1 hằng số thông qua việc lựa chọn các điện trở bên ngoài, các điện trở này quyết định độ lợi vòng kín của 1 mạch khuếch đại. Điều này đều có thể được thực hiện trên mạch khuếch đại đảo và không đảo. Ta cũng có thể cộng các tín hiệu điện áp trên 1 opamp cùng 1 lúc với hệ số tỉ lệ khác nhau. Ví dụ, với tín hiệu ngõ vào v[SUB]1[/SUB], v[SUB]2[/SUB], và v[SUB]3[/SUB], ta có thể tạo biểu thức ngõ ra như sau: 2v[SUB]1 [/SUB]+ 0.5v[SUB]2[/SUB] + 4v[SUB]3[/SUB], gọi là
tổ hợp tuyến tính của v[SUB]1[/SUB], v[SUB]2[/SUB], và v[SUB]3[/SUB], và mạch này được gọi là
mạch tổ hợp tuyến tính.
Hình 8 – 7 trình bày 1 mạch khuếch đại đảo có thể được sử dụng để cộng tỉ lệ 3 tín hiệu ngõ vào. Chú ý rằng 3 tín hiệu ngõ vào v[SUB]1[/SUB], v[SUB]2[/SUB], và v[SUB]3[/SUB] được cung cấp qua 3 điện trở R[SUB]1[/SUB], R[SUB]2[/SUB], và R[SUB]3[/SUB] vào mạch khuếch đại với R[SUB]f[/SUB] là điện trở hồi tiếp (R[SUB]c[/SUB] là điện trở bù offset).
Ta có phương trình dòng điện tại 3 ngõ vào bộ khuếch đại :
i[SUB]1 [/SUB]+ i[SUB]2[/SUB] + i[SUB] 3[/SUB] = i[SUB]f[/SUB][SUB]
[/SUB]
(8 – 16)
Hình 8 – 7: Mạch khuếch đại opamp cho ngõ ra là tổng (đảo) của các tỉ lệ tín hiệu vào
Điện áp tại ngõ vào (-) opamp bằng 0, kết hợp với phương trình 8 – 16 , ta có:
[SUB]
[/SUB]
(8 – 17)
Ta tính được v[SUB]o [/SUB]:
[SUB]
[/SUB]
(8 – 18)
Phương trình 8 – 18 cho thấy ngõ ra là tổng đảo của các ngõ vào đã được tỉ lệ khác nhau, gọi lả
tổng có trọng số, hoặc là tổ hợp tuyến tính các ngõ vào. Bằng cách chọn các giá trị hợp lý cho R[SUB]1[/SUB], R[SUB]2[/SUB] và R[SUB]3[/SUB], ta có thể tạo ra các hệ số tỉ lệ cần thiết và phù hợp thực tế. Nếu chọn R[SUB]1[/SUB] = R[SUB]2[/SUB] = R[SUB]3[/SUB] = R, ta có:
[SUB]
[/SUB]
(8 – 19)
và nếu R[SUB]f[/SUB] = R,
[SUB]
[/SUB]
(8 – 20)
Theo lý thuyết, có thể mở rộng thành 2, 3 hay bao nhiêu ngõ vào cũng được. Tỉ lệ hồi tiếp của mạch là:
[SUB]
[/SUB]
(8 – 21)
với R[SUB]p[/SUB] = R[SUB]1 [/SUB]|| R[SUB]2 [/SUB]|| R[SUB]3[/SUB]. Với giá trị [SUB]
[/SUB] này, ta có thể áp dụng phần lý thuyết ở chương trước để xác định tất cả các đặc tính phụ thuộc vào [SUB]
[/SUB], bao gồm băng thông vòng kín và offset ngõ ra V[SUB]OS[/SUB](V[SUB]io[/SUB]). Giá trị tốt nhất của điện trở bù dòng phân cực là:
R[SUB]c[/SUB] = R[SUB]f[/SUB] || R[SUB]p[/SUB] = R[SUB]f[/SUB] || R[SUB]1[/SUB] || R[SUB]2[/SUB] || R[SUB]3[/SUB]
(8 – 22)
Ví dụ 8 – 2:
[TABLE="align: left"]
[TR]
[TD][/TD]
[TD][/TD]
[/TR]
[TR]
[TD][/TD]
[TD="align: left"]
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD][/TD]
[/TR]
[TR]
[TD][/TD]
[TD="align: left"]
[/TD]
[/TR]
[/TABLE]
- Thiết kế một mạch khuếch đại opamp cho phương trình sóng ngõ ra là –(4v[SUB]1[/SUB] + v[SUB]2[/SUB] + 0.1v[SUB]3[/SUB]).
- Viết biểu thức và vẽ dạng sóng ngõ ra khi v[SUB]1[/SUB] = 2sin[SUB]
[/SUB]t, v[SUB]2[/SUB] = +5V dc, và v[SUB]3[/SUB] = - 100V dc.
Giải:
- Chúng ta chọn tùy ý R[SUB]f[/SUB] = 60 k[SUB]
[/SUB]
[SUB]
[/SUB]
[SUB]
[/SUB]
[SUB]
[/SUB]
Với phương trình 8 – 22, giá trị tốt nhất cho điện trở bù là R[SUB]c[/SUB] = R[SUB]f[/SUB] || R[SUB]1[/SUB] || R[SUB]2[/SUB] || R[SUB]3[/SUB] = (60k[SUB]
[/SUB]) || (15k[SUB]
[/SUB]) || (60k[SUB]
[/SUB]) || (600k[SUB]
[/SUB]) = 9.8 k[SUB]
[/SUB]. Sơ đồ mạch như hình 8 – 8:
Hình 8 – 8 (Thí dụ 8 – 2)
Hình 8 – 9: (Thí dụ 8 – 2)
- [SUB]
[/SUB]
Ngõ ra có dạng sin với offset là -5V và thay đổi giữa 5- 8 = -3V và 5 + 8 = 13V. Dạng sóng như hình 8 – 9.
Hình 8 – 10 là mạch tổ hợp tuyến tính không đảo dùng opamp. Ở ví dụ này, chỉ có hai ngõ vào với áo ngõ ra là:
[SUB]
[/SUB]
(8 – 22)
Hình 8 – 10 : Mạch tổ hợp tuyến tính không đảo
Mặc dù mạch này không đảo tổng các tỉ lệ ngõ vào, nhưng nó lại phiền hà hơn mạch đảo, chẳng hạn như việc chọn giá trị các điện trở để cho các hệ số tỉ lệ chính xác. Cũng như vậy, dạng sóng ngõ ra bị giới hạn bởi phương trình K[av[SUB]1[/SUB] + (1 – a)v[SUB]2[/SUB]] với K và a các hằng số dương. Việc đảo pha thường không quan trọng, ngoại trừ trong 1 số ứng dụng đòi hỏi tổng không đảo, khi đó ta chỉ cần sử dụng 1 mạch cộng đảo nối với 1 mạch đảo với độ lợi đơn vị (bằng 1).