Ứng dụng của bộ khuếch đại thuật toán

Ứng dụng của bộ khuếch đại thuật toán : Trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ tìm hiểu về các Ứng dụng khác nhau của Bộ khuếch đại thuật toán. Op-Amps là một trong những mạch tương tự cơ bản có nhiều cách triển khai. Chúng ta sẽ tìm hiểu một số Ứng dụng Bộ khuếch đại thuật toán quan trọng nhưng được sử dụng phổ biến hơn trong bài đăng này.

Mục lục bài viết

Bộ so sánh Op-amp

Bộ so sánh, trong điện tử, là một thông số kỹ thuật mạch so sánh hai điện áp ( hoặc dòng điện ) và cho biết điện áp nào lớn hơn. Do đó, những nguồn vào cho bộ so sánh phải khác về thực chất. Các bộ so sánh hoàn toàn có thể thuận tiện được định thông số kỹ thuật bằng cách sử dụng op-amps, vì op-amps có đầu vào độ lợi cao và chênh lệch cân đối. Về mặt triết lý, một op-amp trong thông số kỹ thuật vòng hở ( không có phản hồi ) hoàn toàn có thể được sử dụng làm bộ so sánh. Khi điện áp đầu vào tại cực không nghịch đảo V + lớn hơn điện áp tại cực đầu vào hòn đảo V –, đầu ra của op-amp bão hòa ở cực dương của nó. Khi điện áp đầu vào không hòn đảo giảm xuống dưới điện áp đầu vào hòn đảo, đầu ra op-amp chuyển sang mức bão hòa âm của nó. Mạch so sánh được sử dụng thoáng rộng nhất trong những bộ chuyển đổi tương tự-kỹ thuật số ( ADC ) và trong những bộ xê dịch.

Bộ so sánh đảo dùng Op-amp

Trong bộ so sánh hòn đảo, điện áp đầu vào V in được vận dụng cho đầu vào hòn đảo của op-amp và nguồn vào không hòn đảo được liên kết với điện áp chuẩn, trải qua điện trở R 1 và R 2. Miễn là điện áp đầu vào V trong nhỏ hơn điện áp tham chiếu V ref, đầu ra của op-amp vẫn bão hòa dương. Khi V in cao hơn điện áp tham chiếu, đầu ra của op-amp chuyển sang mức bão hòa âm của nó và vẫn bão hòa âm miễn là V in nhỏ hơn V ref. Mạch của bộ so sánh sử dụng op-amp được hiển thị trong hình bên dưới.

Bộ khuếch đại không đảo ngược Op-amp

Bằng cách chọn những giá trị của điện trở R 1 và R 2, điện áp tham chiếu V ref hoàn toàn có thể được kiểm soát và điều chỉnh và bộ so sánh hoàn toàn có thể được sử dụng để so sánh điện áp nguồn vào với điện áp tham chiếu tương ứng.

đồ thị Bộ so sánh đảo Op-amp

V ra = + V sat ; nếu V trong  = – V sat ; nếu V in > V ref Các dạng sóng nguồn vào và đầu ra của bộ so sánh hòn đảo op-amp được bộc lộ trong hình bên dưới.

Bộ so sánh không đảo dùng Op-amp

Trong trường hợp bộ so sánh op-amp không hòn đảo, điện áp đầu vào V in được vận dụng cho nguồn vào đầu vào không hòn đảo và điện áp tham chiếu, V ref, được liên kết với nguồn vào đầu vào hòn đảo. Khi điện áp đầu vào V trong lớn hơn điện áp tham chiếu V ref, thì đầu ra op-amp được bão hòa dương. Trong thực tiễn, sự độc lạ ( V trong – V ref ) sẽ là một giá trị dương. Vì không có phản hồi đến đầu vào op-amp, độ lợi vòng mở của op-amp sẽ là vô cùng. Do đó đầu ra sẽ chuyển sang giá trị lớn nhất hoàn toàn có thể, + Vsat. Khi điện áp nguồn vào giảm xuống dưới điện áp tham chiếu, đầu ra sẽ chuyển sang điện áp bão hòa âm của nó.

Bộ khuếch đại không đảo ngược Op-amp

V ra = + V sat ; nếu V in > V ref

Xem thêm  Top 6 phần mềm xem tivi trên Android Box miễn phí tốt nhất

        = -V sat ; nếu V trong 

Bộ khuếch đại lôgarit Op-amp Ứng dụng của bộ khuếch đại thuật toán

Một bộ khuếch đại thuật toán hoàn toàn có thể được thông số kỹ thuật để thuật toán như một bộ khuếch đại Logarit, hoặc đơn thuần là bộ khuếch đại Log. Bộ khuếch đại log là một thông số kỹ thuật mạch phi tuyến tính, trong đó đầu ra là K nhân với giá trị logarit của điện áp nguồn vào được vận dụng. Bộ khuếch đại nhật ký tìm thấy những ứng dụng trong thống kê giám sát như nhân và chia tín hiệu, tính lũy thừa và gốc, nén và giải nén tín hiệu, cũng như trong điều khiển và tinh chỉnh quy trình trong những ứng dụng công nghiệp. Một bộ khuếch đại log hoàn toàn có thể được kiến thiết xây dựng bằng cách sử dụng một bóng bán dẫn đường giao nhau lưỡng cực trong phản hồi tới op-amp, vì dòng điện thu của BJT có tương quan đến logarit với điện áp phát gốc của nó.

Bộ khuếch đại lôgarit Op-amp Ứng dụng của bộ khuếch đại thuật toán

Mạch của một bộ khuếch đại log cơ bản sử dụng op-amp được hiển thị trong hình trên. Điều kiện thiết yếu của bộ khuếch đại log để hoạt động giải trí là điện áp nguồn vào luôn phải dương. Có thể thấy rằng V out = – V be. Vì đầu cực thu của bóng bán dẫn được giữ ở mặt đất ảo và đầu cuối cơ sở cũng được nối đất, mối quan hệ điện áp-dòng điện trở thành mối quan hệ của một diode và được cho bởi, I E = I S. [ e q ( Vbe ) / kT – 1 ]Ở đâu, I S = dòng bão hòa, k = hằng số Boltzmann T = nhiệt độ tuyệt đối ( tính bằng K ) Vì I E = I C so với bóng bán dẫn cơ sở nối đất, Tôi C = I S. [ e q ( Vbe ) / kT – 1 ]( I C / I S ) = [ e q ( Vbe ) / kT – 1 ]( I C / I S ) + 1 = [ e q ( Vbe ) / kT ]( I C + I S ) / I S = e q ( Vbe ) / kT e q ( Vbe ) / kT = ( I C / I S ) vì I C >> I S Lấy log tự nhiên trên cả hai vế của phương trình trên, tất cả chúng ta nhận được V be = ( kT / q ) ln [ I C / I S ]Dòng thu I C = V in / R 1 và V out = – V be Vì thế,

V ra = – (kT / q) ln [V in / R 1 .I S ]

Do đó, đầu ra của mạch tỷ suất với log của điện áp nguồn vào. Tuy nhiên, đầu ra phụ thuộc vào vào dòng điện bão hòa biến hóa từ bóng bán dẫn này sang bóng bán dẫn khác và cũng với nhiệt độ. Các mạch bù hoàn toàn có thể được thêm vào để không thay đổi đầu ra chống lại những biến thể này.

Bộ khuếch đại chống lôgarit hoặc Bộ khuếch đại hàm mũ

Bộ khuếch đại chống logarit hoặc khuếch đại hàm mũ ( hoặc đơn thuần là bộ khuếch đại antilog ) là một thông số kỹ thuật mạch op-amp, có đầu ra tỷ suất với giá trị hàm mũ hoặc giá trị phản log của nguồn vào. Bộ khuếch đại Antilog trọn vẹn ngược lại với bộ khuếch đại log. Bộ khuếch đại Antilog cùng với bộ khuếch đại log được sử dụng để triển khai những phép tính tương tự như trên tín hiệu nguồn vào. Mạch của bộ khuếch đại antilog sử dụng op-amp được hiển thị trong hình bên dưới.

Bộ khuếch đại chống lôgarit hoặc Bộ khuếch đại hàm mũ Ứng dụng của bộ khuếch đại thuật toán

Cần quan tâm rằng bằng cách hoán đổi vị trí của bóng bán dẫn và điện trở, bộ khuếch đại log hoàn toàn có thể được triển khai như bộ khuếch đại antilog. Điện áp cực thu cơ sở của bóng bán dẫn được duy trì ở điện thế mặt đất, từ khái niệm mặt đất ảo. Dòng điện I E cho bóng bán dẫn được đưa ra bởi, I E = I S. [ e q ( Vbe ) / kT – 1 ]

Đối với một transistor cơ sở căn cứ, tôi E = I C . Vì thế,

Xem thêm: Ứng dụng đo huyết áp được hàng trăm người sử dụng cho kết quả sai, không thể dùng để chẩn đoán bệnh | Tinh tế

Xem thêm  Trọn bộ ảnh nền Pantheon sau khi được làm lại ✩ Liên Minh Zio | Chia sẻ có ích về game mới nhất từ Bem2

I C = I S. [ E q ( Vbe ) / kT – 1 ]Trong đó, I S = dòng điện bão hòa của bóng bán dẫn, V ra = I C. R 1 V out = I S. [ E q ( Vbe ) / kT – 1 ]. R 1 Ngoài ra, so với đoạn mạch trên, V in = – V be. Vì thế,

V ra = R 1 .I S. [E q (-V in ) / kT – 1]

Bộ khuếch đại Antilog cũng có đầu ra không không thay đổi, do những biến thể trong I S so với những bóng bán dẫn khác nhau và sự phụ thuộc vào vào nhiệt độ. Mạch bù hoàn toàn có thể được thêm vào để không thay đổi đầu ra chống lại những biến thể như vậy.

Bộ chuyển đổi dòng điện sang điện áp – Ứng dụng của bộ khuếch đại thuật toán

Bộ chuyển đổi dòng điện sang điện áp bộ khuếch đại thuật toán, còn được gọi là bộ khuếch đại trở kháng xuyên, là một mạch quy đổi sự đổi khác của dòng điện nguồn vào thành điện áp đầu ra tương ứng. Mạch quy đổi dòng điện sang điện áp được sử dụng thông dụng nhất để khuếch đại đầu ra hiện tại của điốt quang, máy dò quang, máy đo tần suất và những thiết bị cảm ứng khác đến mức điện áp hoàn toàn có thể sử dụng được. Mạch biến hóa dòng điện thành điện áp đơn thuần sẽ có một điện trở hồi tiếp, có giá trị điện trở lớn. Độ lợi của bộ khuếch đại nhờ vào vào điện trở này. Tùy thuộc vào ứng dụng, bộ chuyển đổi dòng điện sang điện áp hoàn toàn có thể được cấu trúc theo những cách khác nhau. Tất cả những thông số kỹ thuật quy đổi đầu ra dòng điện mức thấp của thiết bị cảm ứng thành mức điện áp đáng kể. Độ lợi và băng thông của mạch biến hóa với những loại cảm ứng khác nhau.

Bộ chuyển đổi dòng điện sang điện áp Ứng dụng của bộ khuếch đại thuật toán

Mạch của một bộ đổi khác điện áp cơ bản được hiển thị trong hình trên. Thiết bị cảm ứng, trong trường hợp này là một diode quang, và nó được liên kết với đầu cuối đầu vào hòn đảo và đầu cuối đầu vào không hòn đảo được nối đất. Điều này cung ứng tải trở kháng thấp cho diode quang, giúp giữ điện áp trên diode quang thấp. Độ lợi cao của op-amp giữ cho dòng quang diode, Ip, bằng dòng phản hồi qua điện trở R f. Điện áp bù đầu vào do diode quang rất thấp, vì diode quang không có phân cực bên ngoài. Điều này cung ứng một mức khuếch đại đầu ra lớn, không có bất kể điện áp bù đầu ra nào. Điện áp đầu ra của mạch trên hoàn toàn có thể được cho là,

V ra = – I P .R f

Phương trình trên chỉ thỏa mãn nhu cầu so với bộ biến hóa dòng điện thành điện áp độ lợi tần số thấp và DC. Nếu độ lợi lớn, bất kể điện áp bù đầu vào nào ở đầu vào không hòn đảo của op-amp sẽ dẫn đến điện áp bù đầu ra. Để giảm thiểu những ảnh hưởng tác động này, những bộ chuyển đổi dòng điện sang điện áp thường được phong cách thiết kế với FET ở đầu vào op-amp, có điện áp bù đầu vào rất thấp.

Op-amp Inverter – Ứng dụng của bộ khuếch đại thuật toán

Hình trên cho thấy mạch của một bộ khuếch đại nghịch hòn đảo nổi bật sử dụng một op-amp. Đoạn mạch dùng nối tiếp âm, qua điện trở R f. Tín hiệu nguồn vào được vận dụng cho đầu cuối đầu vào hòn đảo và đầu cuối đầu vào không hòn đảo được nối đất.

Xem thêm  Loạt ứng dụng cực hữu ích sau khi cài Windows 10 khiến bạn ước giá như mình biết sớm hơn

Op-amp Inverter Ứng dụng của bộ khuếch đại thuật toán

Vì dòng điện nguồn vào cho op-amp lý tưởng là bằng không, nên dòng điện I do điện áp nguồn vào chạy qua những điện trở R 1 và R f. Điện áp nguồn vào và đầu ra hoàn toàn có thể được tính bằng, V in = IR 1 V out = – IR f Do đó, thông số khuếch đại vòng kín của mạch, A CL, là A CL = V ra / V vào = – ( IR f / IR 1 ) = – R f / R 1 Do đó, điện áp đầu vào V in được khuếch đại bởi – R f / R 1 lần ở đầu ra. Có thể chú ý quan tâm rằng nếu điện trở của cả hai điện trở, R 1 và R f, bằng nhau thì điện áp đầu ra là, V ra = – V vào Một mạch như vậy được gọi là bộ đệm hòn đảo, hoặc đơn thuần là Biến tần.

Bộ khuếch đại không hòn đảo Op-amp

Bộ khuếch đại không hòn đảo là thông số kỹ thuật mạch op-amp tạo ra tín hiệu đầu ra được khuếch đại cùng pha với tín hiệu nguồn vào được vận dụng. Bộ khuếch đại không hòn đảo sử dụng liên kết phản hồi âm, nhưng thay vì cấp hàng loạt tín hiệu đầu ra cho nguồn vào, chỉ một phần của điện áp tín hiệu đầu ra được đưa trở lại làm đầu vào cho đầu vào hòn đảo của op-amp. Hình trên cho thấy một bộ khuếch đại không nghịch đảo nổi bật. Tín hiệu nguồn vào được vận dụng cho thiết bị đầu cuối đầu vào không hòn đảo và đầu ra được đưa đến thiết bị đầu cuối đầu vào hòn đảo trải qua mạng phân loại tiềm năng điện trở.

Bộ khuếch đại không đảo ngược Op-amp

Khi tín hiệu đầu vào thuận chiều được vận dụng cho cực đầu vào không hòn đảo, điện áp đầu ra sẽ biến hóa để giữ cho cực đầu vào hòn đảo bằng với điện áp nguồn vào được vận dụng. Do đó, sẽ có một điện áp phản hồi được tăng trưởng trên điện trở R 2, V R2 = V IN = I 2 R 2 Trong đó, I 2 là dòng điện chạy tại điểm nối của điện trở R 1 và R 2. V RA = I 2 ( R 1 + R 2 ) Từ những phương trình trên của V IN và V OUT, độ lợi điện áp vòng kín của bộ khuếch đại không hòn đảo hoàn toàn có thể được tính như sau : A CL = V OUT / V IN = I 2 ( R 1 + R 2 ) / I 2 R 2 = ( R 1 + R 2 ) / R 2

A CL = 1 + (R 1 / R 2 )

Phương trình khuếch đại trên là dương, cho thấy rằng đầu ra sẽ cùng pha với tín hiệu nguồn vào được vận dụng. Độ lợi điện áp vòng kín của bộ khuếch đại không hòn đảo được xác lập bằng tỷ số của điện trở R 1 và R 2 được sử dụng trong mạch. Các bộ khuếch đại không nghịch đảo trong thực tiễn sẽ có một điện trở mắc tiếp nối đuôi nhau với nguồn điện áp nguồn vào, để giữ cho dòng điện nguồn vào bằng nhau ở cả hai đầu cuối nguồn vào.

Tóm tắt các Ứng dụng của bộ khuếch đại thuật toán

Bài viết này trình diễn tổng quan về nhiều ứng dụng của bộ khuếch đại thuật toán. Một op-amp hoàn toàn có thể được sử dụng để thực thi những phép toán khác nhau như cộng, trừ, nhân cùng với những phép tính toán như phân biệt và tích hợp. Op-amps được sử dụng cho nhiều ứng dụng như khuếch đại tín hiệu AC và DC, bộ lọc, bộ giao động, bộ kiểm soát và điều chỉnh điện áp, bộ so sánh trong hầu hết những thiết bị gia dụng và công nghiệp. Ngày nay, op-amps là khối thiết kế xây dựng rất thông dụng trong những mạch điện tử tựa như.

Rate this post

Bài viết liên quan

Để lại ý kiến của bạn:

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *