điện thế offset ngõ vào.

Report
Chương 5:
Op-amp ứng dụng
Biên soạn: Nhóm Noname
Nhóm Thực Hiện: Nhóm Noname
STT
Họ & Tên
MSSV
1
Lâm Thị Diễm
1020031
2
Nguyễn Tấn Đạt
1020045
3
Trần Khánh Hòa
1020068
4
Trần Lê Bảo Duy
1020033
5
Hồ Quốc Vương
1020278
6
Phan Lý Trúc Anh
1020005
7
Nguyễn Minh Quân
1020171
8
Trần Nguyễn Thúy Anh
1020008
9
Trần Hoàng Bạch Lê
1020100
10
Hứa Thị Ẽn
1020055
11
Ngô Minh Anh
1020003
12
Đặng Đào Trâm Anh
1020002
13
Võ Phan Thanh Duy
1020035
14
Nguyễn Hoàng Minh Trí
1020241
15
Biên soạn: Nhóm Noname
Bùi Tuấn
1020250
Phân công
Làm Bài tập + Experiment
Làm slide thuyết trình
Dịch sách
Đọc bản dịch, tổng hợp và lập
dàn ý cho slide











5-1. Lời mở đầu
5-2. Điện thế offfset ngõ vào
5-3. Dòng phân cực ngõ vào
5-4. Dòng offset ngõ vào
5-5. Điện thế offset ngõ vào tổng cộng
5-6. Độ lệch nhiệt
5-7. Ảnh hường của nguồn tới điện áp offset ngõ vào
5-8. Thay đổi điện thế và dòng offset ngõ vào theo
thời gian
5-9. Những thông số nhạy điện thế nguồn và nhiệt độ
khác
5-10. Nhiễu
5-11. Cấu hình chế độ chung và tỉ số truất thải chế độ
chung
Biên soạn: Nhóm Noname



Trong chương trước chúng ta tìm hiểu về Opamps và những tính chất, cũng như ứng dụngcủa
nó.
Tuy nhiên, ta mới chỉ nghiên cứu op-amp dưới
điều kiện lý tưởng với các thuộc tính mong muốn.
Trong thực tế không được như vậy, ta sẽ gặp
nhiều vấn đề khiến ngõ ra bị nhiễu. Một trong vấn
đề ta gặp phải là điện thế offset ngõ vào.
VD: micro để yên vẫn phát ra tiếng rè  chứng tỏ
có điện thế gây ra  điện thế offset.
Biên soạn: Nhóm Noname


Vì vậy, trong chương này chúng ta sẽ bàn
luận về thuộc tính của op-amps ứng dụng đã
gây ra điện thế ngõ ra offset.
Và để xử lí vấn đề này, Chúng ta sẽ nghiên
cứu việc thêm vào op-amp một mạch điện
một cách hiệu quả, đặc biệt nếu nó được sử
dụng trong mạch khếch đại DC.
Biên soạn: Nhóm Noname


Điện thế ngõ vào offset Vio là điện thế ngõ vào vi
sai tồn tại giữa 2 ngõ vào của một op-amp khi
chưa được cấp nguồn.(Nhìn hình 5.1a).
Điện thế ngõ ra offset là Voo. Nó được gây ra bởi
Vio. Khi Vio qua Op-amp thì được khuếch đại lên
nhiều lần gây nên Voo. Hình 5.1 b cho thấy điện
thế ngõ ra offset trong op-amps không hồi tiếp.
Biên soạn: Nhóm Noname
+
-
+Vcc
+Vcc
+
+
-
A
-
A
RL
RL
Vio
-VEE
Voo
-VEE
Biên soạn: Nhóm Noname


Điện thế ngõ ra offset Voo là điện thế DC, có
thể dương hoặc âm tùy thuộc vào Vio, không
thể đoán trước được. Cho nên trên
datasheets Vio có giá trị tuyệt đối tối đa.
Ví dụ: ở 741 Vio tối đa là 6mV, trong khi con
740 Vio tối đa là 20mV, ở đây nghĩa là điện
thế tối đa khác nhau giữa 2 thiết bị ngõ vào
trong op-amps 741 có thể lớn đến 6mV DC.
Còn 740 thì tối đa là 20mV
Biên soạn: Nhóm Noname

Điện thế offset ngõ ra là điện thế ta không
mong muốn. Do đó chúng ta cần áp vào điện
thế các ngõ vào vi sai ở biên độ và phân cực
một cách chính xác, để giảm điện thế ngõ ra
offset về 0. Giá trị đó được xem là điện thế
offset ngõ vào.

Để làm được điều đó, chúng ta cần mạch điện ở
thiết bị đầu vào của op-amps nó sẽ giúp chúng
ta linh hoạt để đạt được Vio đúng biên độ và
phân cực. Mạch như thế được gọi là mạch bù
điện thế ngõ vào offset ( input offset voltage
compensating network).
Biên soạn: Nhóm Noname
•
•
Tới khi chúng ta đưa ngõ vào chính xác
trong op-amps nó sẽ giúp điện thế offset
được cân bằng, chúng ta sẽ giảm điện thế
ngõ ra offset Voo về 0. Op-amps khi đó được
gọi là “nulled” (làm về 0) hoặc “balanced”
(làm cân bằng).
Giá trị Vio trong op-amps của các loại giống
nhau không thể giống về biên độ và phân
cực bởi sự sản xuất hàng loạt nhưng nó sẽ
cho giá trị tối đa ít hơn trong datasheets.
Biên soạn: Nhóm Noname

Trước khi chúng ta bắt đầu thiết kế một
mạch bù điện thế, lưu ý đối với những opamps có chân offset null thì không cần
mạch bù như 741, 748, 777 và 201. Đối với
loại op-amps 741 biến trở 10k Ω làm cầu
phân thế được đặt vào chân 1, 5 và con chạy
được nối với nguồn âm ở chân 4, được biểu
diễn ở hình 5.2. Điều chỉnh nút vặn để đưa
ngõ ra về 0 (nulled output).
Biên soạn: Nhóm Noname
+Vcc
3
2
+
1
6
741
Voo=0V
4
-VEE
10kΩ
RL
5
Biên soạn: Nhóm Noname


mạch bù điện thế offset của op-amps được
biểu diễn ở hình 5.3 gồm biến trở Ra và các
điện trở Rb, Rc .
Nếu chúng ta đang có ý định để làm cho việc
sử dụng của op-amps như một bộ khếch đại
đảo, mạch bù phải kết nối các thiết bị đầu vào
không đảo dấu của op-amps. Mạch điện trong
hình 5.3 có thể được sử dụng như một bộ
khếch đại không đảo dấu khi các mạch bù
được kết nối với thiết bị đầu vào đảo dấu của
op-amps.
Biên soạn: Nhóm Noname





Phân giải mạch bù:
Điện trở tối đa theo định lý thevenin xảy ra khi
con chạy ở trung tâm biến trở, thể hiện ở hình 54a. Khi đó :
Rmax =(Ra /2) // (Ra /2) = Ra /4
Điện áp tương đương Vmax theo định lí thevenin
tối đa bằng Vcc hoặc –VEE khi con chạy ở vị trí cao
nhất hoặc thấp nhất của biến trở.(Hình 5-4(b)
và(c)).
Ta có: |Vcc|= |-VEE| nên đặt |Vcc|=|-VEE|= V=Vmax
Biên soạn: Nhóm Noname

Tiếp theo chúng ta vẽ lại mạch bù bằng cách sử
dụng điện thế và điện trở thevenin tối đa như hình
5-5. Áp dụng quy tắc điện áp trong mạch điện như
hình 5-5 chúng ta có được :
Rmax
T
Rb
V2
Rc
Vmax
Hình 5.5
Biên soạn: Nhóm Noname

Ở đây V2 được thể hiện như 1 chức năng
thevenin tối đa và trở kháng Rmax nhưng giá
trị tối đa của V2 có thể bằng Vio khi |V1-V2| =
Vio khi đó phương trình 5-1 trở thành :
 =

++
∙ Vmax (5-2)
Biên soạn: Nhóm Noname
 =


++
∙ Vmax (5-2)
Có quá nhiều ẩn số trong phương trình 5-2,
để đơn giản hóa 5-2 chúng ta hãy giả sử rằng
Rb > Rmax > Rc. Ở đây Rmax = Ra /4. Có nghĩa là
Rb > Rmax khi Rmax= Ra /4. Do đó giả sử trên
là hợp lệ. Bằng cách sử dụng giả thiết này
chúng ta có thể nói rằng Rmax + Rc+ Rb xấp xỉ
Rb .
Biên soạn: Nhóm Noname
Do đó phương trình 5-2 có thể viết lại:
 Vio = Rc . Vmax/Rb
(5-3)
 Ở đây Vmax =V=|Vcc|=|VEE|
(5-4)
 Lưu ý rằng Vio phụ thuộc vào cường độ của
nguồn điện áp cung cấp + Vcc và –VEE
 Phương trình 5-4 sẽ được dùng để thiết kế
mạch bù (compensating) .
Biên soạn: Nhóm Noname
Thiết kế mạch bù dùng op-amps LM307.
Op-apms sử dụng có điện thế ± 10V.
Bài giải :
 Giá trị tối đa của Vio trong bảng datasheet của
LM307 là 10mV. Giá trị của: V= |Vcc|=|Vee|=10V.
 Áp dụng 5-4 ta có:
Biên soạn: Nhóm Noname





Nếu ta chọn Rc= 10Ω , giá trị của Rb sẽ là :
Rb = 1000.Rc = 10000Ω.
Khi Rb > Rmax , ta chọn Rb=10Rmax , ở đây
Rmax=Ra /4.
Rb=10Ra / 4.
Ra=Rb / 2.5= 4kΩ.
Biên soạn: Nhóm Noname





Nếu biến trở 4kΩ không có sẵn chúng ta có
thể sử dụng giá trị thấp hơn, chẳng hạn như
3kΩ. Khi đó giá trị của Ra sẽ lớn hơn Rb bởi hệ
số của 10 . Nếu ta chọn biến trở Ra 3kΩ là giá
trị Ra . Khi đó :
Ra= 3kΩ
Rb=10k Ω
Rc= 10 Ω
Mạch điện cuối cùng bao gồm các chân kết nối
ở LM307 được biểu diễn ở hình 5-6.
Biên soạn: Nhóm Noname
+Vcc
+10V
7
+10V
+Vcc
3
Rb
Ra
3kΩ
-VEE
-10V
2
+
LM307
-
4
10kΩ
Rc
10Ω
-VEE
-10V
Biên soạn: Nhóm Noname
6 Voo=0V
RL >10kΩ

Sau mạch điện ở hình 5-6 đã được test thử,
chúng ta sẽ điều chỉnh biến trở Ra để Voo giảm
về 0 .
Biên soạn: Nhóm Noname


Chúng ta vừa khảo sát mạch bù với op-amp
vòng hở (open-loop). Giờ ta sẽ khảo sát về
điện thế offset trong Op-amp có hồi tiếp. Bộ
khếch đại đảo và không đảo mắc hồi tiếp được
biểu diễn như hình 5.7 .
Để xác định tác động của Vio trong mỗi trường
hợp chúng ta phải giảm điện áp vào Vin về 0 .
Biên soạn: Nhóm Noname
RF
RF
+Vcc
+
R1
-
~
Rin
~0Ω
+
Vi
n
A
+Vcc
Voo=
(1+RF/R1)Vio
RL
-VEE
R1
~
Rin
~0Ω
+
Vin
-
+
-
A
Voo= (RF/R1)Vio
RL
-VEE
-
Biên soạn: Nhóm Noname

Với mạch hồi tiếp âm, ta tính được công
thức liên hệ giữ Vio và Voo là:

 = 1 +
=  .  (5 − 8)
1
(quá trình chứng minh : xem sách)
Biên soạn: Nhóm Noname

Để null Voo (đưa Voo về 0), chúng ta có thể sử
dụng mạch bổ sung giống hệt cái đã sử dụng
cho vòng lặp mở. Khuếch đại vòng lặp đóng
đảo và không đảo với mạch bổ sung được
trình bày ở Hình 5-9.
Biên soạn: Nhóm Noname
RF
+Vcc
Rb
Ra
-VEE
+Vcc
V1
2
+
R1
Rc
-
V2
A

)Vin
1 +
Vo=(1+
RL
Rin
~0Ω
~
+
Vin
-VEE
-
Biên soạn: Nhóm Noname
RF
R1
Rin
~0Ω
+Vcc
Ra
-VEE
~
+Vcc
+
Vin
+
-
-
Rb
Voo= (-RF/R1)Vin
A
RL
Rc
-VEE
Biên soạn: Nhóm Noname



Mạch bổ sung hình 5-9 được thiết kế sử dụng
công thức 5-4. Mạch này được kết nối với đầu
không đảo cho việc khuếch đại đảo và ngược
lại.
Chú ý rằng là độ lợi thế của khuếch đại không
đảo với mạch bổ sung là :
AF = 1 +[RF/(R1 +RC)].
Kết quả này dựa trên việc cho rằng là Rb > Ra
> Rc. Trước khi Vin được áp vào, op-amps ở
hình 5-9 được null bởi việc điều chỉnh con
chạy.
Biên soạn: Nhóm Noname


Khuếch đại vòng lặp đóng là khá khó để null
vì việc sử dụng mach bổ sung có thể thay đổi
CMRR. Hình 5-10 cho thấy khuếch đại vi sai
với hệ thống bù trừ. Để nâng cao CMRR, ta
nên sử dụng R1 =R2 và RF = R3 + RC.
Mạch bù Khuếch đại vi sai (Compentated
differential amplifier) ở hình 5-11 sử dụng
op-amp với các chân điện thế offset null.
Biên soạn: Nhóm Noname
RF
R1
+Vcc
+
Vin2
~
2
-
R2
3
-
+
4
Voo= (RF/R1)(Vin1-Vin2)
If R1=R2
And RF=R3
A
7
~
+
Vin1
R3
1
-VEE
RL
5
-
10kΩ
Biên soạn: Nhóm Noname
Op-amps trong hình 5-13 với LM307 có
Vi0 = 10mV DC(max).
Điện áp đầu ra offset tối đa có thể là bao
nhiêu ? V00 ? Điện thế ngõ vào gây ra ?
Bài giải :
 Có thể tìm thấy giá trị có sẳn tối đa của V00 , ta
giảm điện thế ngõ vào Vin về 0. Tăng vòng
khép kín của bộ khếch đại :

A00 =

1+
1
=1+
10Ω
1Ω
= 11
Biên soạn: Nhóm Noname



Khi Vi0 = 10mV DC (max). V00 có đô lớn như
sau :
V00 = A00 . Vi0 =11.(10mV dc)=110mV dc.
Ở đây nghĩa là thiết bị ngõ ra có thể âm hoăc
dương 110mV DC nếu được nối với mặt đất
mặc dù Vin = 0 V .
Biên soạn: Nhóm Noname
Thiết kế mạng lưới bổ sung điện thế ngõ
vào như mạch điện như hình 5-13.
Bài giải :
 Chúng ta có thể thiết kế mạng lưới bổ sung sử
dụng op-amps LM307 trong ví dụ 5-1.
 Chúng ta có thể sử dụng cùng mạch điện và
kết nối nó trong thiết bị đảo dấu trong hình 514.
Biên soạn: Nhóm Noname

Áp dụng định lý thevenin qua Rc, điện thế
tương đương RTH=Rc vì Rc <Ra <Rb. Đồng thời,
R1>>Rc . Có nghĩa độ lợi mạch đóng của mạch
khuếch đại không đổi dấu sẽ không bị ảnh
hưởng bởi mạch bù, đó là:

10Ω
 = 1 +
=1+
= 11
1 +
1Ω + 10Ω
Biên soạn: Nhóm Noname



1
 = 1 +
được dùng để tính Voo lớn nhất
có thể theo Vio trong cả 2 mạch khuếch đại
đảo và không đảo dấu.
Còn AF :
◦ AF=1+RF/R1 với khuếch đại không đảo dấu
◦ AF=-RF/R1 với khuếch đại đảo dấu

AF được dùng để tính điện thế ra Vo theo điện
thế vào Vin.
Biên soạn: Nhóm Noname

Dòng phân cực ngõ vào
IB là giá trị trung bình
của 2 dòng phân cực ngõ
vào là IB1 và IB2 theo hình
5-15, ta có:
+Vcc
IB1
+
IB2



Chú thích:
IB1 : dòng phân cực DC
vào ngõ vào không đảo
dấu.
IB2 : dòng phân cực DC
vào ngõ vào đảo dấu.
-
A
Voo
RL
-VEE
H5-15. Dòng điện phân cực
Ib1 và Ib2
Biên soạn: Nhóm Noname


Thật ra, dòng phân cực IB1 và IB2 là dòng phân
cực nền của 2 transitor ở ngõ vào đầu tiên của
tần khuếch đại vi sai của Op-amp. Trong phần
này, chúng ta chấp nhận rằng dòng IB1 và IB2
bằng nhau và bằng Ib, ta có:
IB = IB1 =IB2
(5-10)
Biên soạn: Nhóm Noname



Giá trị của dòng phân cực IB là rất nhỏ trong
khoảng từ một vài cho đến vài trăm nA.
Mặc dù rất nhỏ nhưng dòng phân cực IB có
thể gây ra một chênh lệch điện thế ngõ ra
VoIB đáng kể trong mạch khi dung điện trở
hồi tiếp có giá trị tương đối lớn.
VoIB có thể không lớn như khi bị gây ra bởi
chênh lệch điện thế đầu vào nhưng phải vẫn
cần chú ý để hạn chế nó.
Biên soạn: Nhóm Noname




Trước tiên, ta thiết lập biểu thức của điện thế
chênh lệch ngõ vào gây ra bởi dòng phân cực
IB : VoIB .
Sau đó ta sẽ tìm cách loại trừ hoặc hạn chế nó.
Mạch khuếch đại với Vin=0V được vẽ lại ở hình
5-16.
Ta giả sử: điện thế chênh lệch ngõ vào Vio =0,
nên Voo =0. Nên Vo bị chênh lệch điện thế là
do dòng phân cực IB.
Biên soạn: Nhóm Noname
RF
V2
I1
R1
+Vcc
I2
-VEE
IB2
Ri
V1
Ro
+
VoIB
RL
IB1
Avid=Avio
=0V
Biên soạn: Nhóm Noname
Trong hình,
dòng IB1 và
IB2 lần lượt
vào ngõ vào
không đảo
và đảo dấu.
Ngõ vào
không đảo
được nối đất
nên điện thế
V1 =0V. AVin
=0 do Vin
=0.



Do điện trở ngõ ra Vo không đáng kể, nên
dòng phân cực IB2 đi qua 2 điện trở mắc song
song là R1 và RF. Ta có điện thế ở đầu vào đảo
là:
V2 = (R1||RF)IB2
(5-11)
2 =
1 
2
1 + 
(5-12)
Biên soạn: Nhóm Noname


Ở nút điện thế V2, ta có biểu thức:
I1+I2=IB2
0 −2

1





+
 −2
2
=
2

(5-13)
Trong đó:
Vo : điện thế chênh lệch ngõ ra gây ra bởi dòng
phân cực ngõ vào.
Ri : điện trở ngõ vào của op-amp (nhìn hình 5-16)
Biểu diễn lại biểu thức (5-13), ta có:
VoIB/RF=V2(1/R1+1/RF+1/Ri)
Biên soạn: Nhóm Noname







Vì Ri vô cùng lớn ( lý tưởng là vô cùng), nên
1/Ri gần về 0. Nên:


=
1
2
1
+
1
1
+
1
1
(5−14)
Thay vào biểu thức 5-14 giái trị của V2 từ biểu
thức 5-12 ta có:
 =
1  2 1 +
1 +
1
 = 2 (5 − 15)
Từ 5-10, lại có:
 =  (5 − 16)
Biên soạn: Nhóm Noname


Ta thiết lập được công thức:
 =  (5 − 16)
Theo hệ thức 5-16, độ lớn của điện thế chênh
lệch ở ngõ ra VoIB phụ thuộc vào điện trở hồi
tiếp RF và dòng phân cực IB. Nên việc sử dụng
điện trở hồi tiếp giá trị nhỏ là được khuyến
cáo.
Biên soạn: Nhóm Noname


Để loại trừ hoặc làm giảm điện thế chênh lệch
ngõ ra VoIB tạo bở dòng phân cực, ta nên làm
V1 cân bằng với V2 (gây ra bởi dòng IB1 và IB2 ).
Từ 5-12, ta có:


Mà:
2 = 2 (5 − 17)
1 
 =
1 + 
Biên soạn: Nhóm Noname



Biểu thức 5-17 nói ta phải tăng điện thế V1 tại
ngõ vào không đảo theo IB1 và một điện trở ROM nào đó.
Ta có thể làm như sau: Dòng phân cực IB1
không sinh ra bất kì điện thế nào ở ngõ vào
không đảo vì ngõ vào này được nối đất ( hình
5-16). Nếu ta liên hệ ROM với ngõ vào không
đảo, V1 sẽ là:
1 = 1 (5 − 18)
Biên soạn: Nhóm Noname





Để cân bằng V1 và V2 thì:
 2 = 1 (5 − 19)
Giờ thì IB1 và IB2 bằng nhau nên theo 5-19:
 =  (5−20)
Hoặc
ROM sẽ hạn chế tối đa giá trị của điện thế chênh
lệch ở ngõ ra VoIB. Nên ROM còn được gọi là “điện
trở làm giảm sự chênh lệch”. (H 5-17)
Biên soạn: Nhóm Noname
R1
V2
RF
IB2
+Vcc
-
+
 
ROM=  1
1+ 
IB1
A
VoIB ≅0V
If IB1=IB2
RL
-VEE
H5-17. ROM giảm
điện thế offset VoIB
ra gây ra bởi dòng
IB
Biên soạn: Nhóm Noname
(a) Ở mạch khuếch đại đảo dấu ở hình 519, xác định giá trị lớn nhất có thể của điện thế
chênh lệch ngõ ra gây ra bởi:
 Chênh lệch điện thế đầu vào Vin
 Dòng phân cực IB
(*) Op-amp được sử dụng là loại 741.
(b) Tìm giá trị của ROM để giảm thiểu ảnh
hưởng của dòng phân cực IB ?
Biên soạn: Nhóm Noname
V2
R1
~
+
Vin
470Ω
RF
47kΩ
IB2
+Vcc
-
+
741
Vo
RL
10kΩ
IB1
-VEE
Biên soạn: Nhóm Noname
Bài giải
(a)
Từ data sheet của op-amp 741, ta có:
 Vin max =6 mV dc
 IB max =500nA dc ở TA=25ºC và VS= ± 15V
1. Vì R1 =470Ω và R2=47 kΩ, điện thế offset ở
ngõ ra do Vio có độ lớn:
 Voo =(1+RF/R1)Vio
=(1+47/470)(6 mV)
= 606 mV

Biên soạn: Nhóm Noname





2, Giá trị của điện trở hồi tiếp RF=47kΩ, nên:
VoIB= RF.IB
= (47kΩ)(500nA)
= 23.5 µV dc
Nhớ rằng, kết quả này có nghĩa là điện thế tại
ngõ ra có thể lớn hoặc nhỏ hơn so với đất khi
không có tín hiệu nào khác ngoài Vin.
Biên soạn: Nhóm Noname

Từ kết quả ở hai câu 1 và 2, cho thấy rằng , Voo >> VoIB , nên chênh lệch điện thế ngõ vào
Vio là một vấn đề phức tạp hơn dòng phân cực
IB.
(b) Giá trị của ROM được dùng là:

 =
1 
1 +
=
470.47000
Ω
470+47000
= 470Ω
Biên soạn: Nhóm Noname



Chúng ta vừa được thấy trong mục 5-3 cách
sử dụng ROM trong mạch nối tiếp có cực k đảo
dấu làm giảm diện thế offset ngõ ra VoIB bởi IB.
Tuy nhiên, giá trị của ROM nhận đc dựa vào
việc giả sử dòng điện dịch IB1 và IB2 bằng nhau.
Trong thực tế, những dòng này không bằng
nhau vì sự không cân bằng bên trong của
mạch op-amp.
Ta định nghĩa: Iio=|Ib1-Ib2| (5-22)
Biên soạn: Nhóm Noname


Ví dụ: op-apm 741 , Iio max = 200 nA. Điều
này có nghĩa là IB1 có thể lớn hơn IB2 hoặc IB2
lớn hơn IB1, tối đa là 200 nA. Mặt khác, hiệu
giữa IB1 và IB2 lớn nhất có thể là 200 nA.
Ở ngõ vào op-amp loại FET, giá trị của Iio
cực kì nhỏ. Ví dụ, Iio max = 0.3 mA đối với
op-amp µA740C.
Biên soạn: Nhóm Noname
Định nghĩa VoIio là điện thế offset ngõ
ra được gây ra bởi dòng offset ngõ
vào Iio.
 Tìm liên hệ giữ VoIio và Iio:

◦ Để tách rời ảnh hưởng của dòng offset ngõ
vào khỏi điện thế offset ngõ vào, ta giả sử
là Vio = 0V.
◦ Ta lần lượng tính VoIB1 và VoIB2 gây ra bởi
Ib1 và Ib2. Sau đó tính VoIio.
Biên soạn: Nhóm Noname
R1
V2
RF
IB2
+Vcc
V1
 
ROM=  1
1+ 
IB1
+
A
VoIio
RL
-VEE
Dựa vào hình 5-20
, ta sẽ biểu diễn
điện thế V1 và V2
như một hàm của
IB1 và IB2, biết giá
trị của R1và RF như
sau:
V1 = ROMIB1 (5-18)
V2 = RpIB2 (5-12)
Trong đó,
ROM = Rp =
R1Rf/(R1 + RF)
Biên soạn: Nhóm Noname






Chúng ta sẽ tìm điện thế offset ngõ ra dựa vào V1
và V2 trong gây ra bởi IB1, IB2 và RF. Ta biết, từ
phương trình (5-15), rằng
VoIB2 = – RFIB2
Ở đây dấu âm đc dùng bở vì V2 là điện thế tại ngõ
vào đảo đấu. Điện thế ngõ ra offset VoIB2 được
biểu diển bởi V2, IB2 và RF.
Tương tự, điện thế ngõ vào offset VoIB2 được biểu
diễn bởi V1 IB1 và RF có thể thu được như sau:
VoIB2 = V1(1 + RF/R1)
(5-23)
Trong đó V1 là điện thế tại ngõ vào không đảo
dấu.
Biên soạn: Nhóm Noname
(1 + RF/R1) là độ lợi của khuếch đại k đảo
dấu.
 Thay vào phương trình (5-23) giá trị V1 từ
phương trình (5-18), ta được
 VoIB2= ROMIB1(1 + RF/R1)
= R1RF/(R1 + RF)IB1(R1 + RF)/R1
(524)
 VoIB2 = RFIB1 (5-25)

Biên soạn: Nhóm Noname




Do đó, độ lớn của điện thế offset ngõ ra biểu
diễn bởi IB1 và IB2 là
VoIB1 + VoIB2 = RFIB1 – RFIB2
= RF(IB1 – IB2)
(5-26)
Trong đó VoIB1 + VoIB2 = VoIio là điện thế
offset ngõ ra gây ra bởi Iio và Iio = |IB1 – IB2|
(dòng offset ngõ vào)
Biên soạn: Nhóm Noname
 Ta
rút ra được nhận xét về VoIio:
◦ Phụ thuộc RF với Iio cho trước.
◦ Là diện thế DC, có thể âm hoặc
dương.
◦ Nhỏ hơn điện thế VoIB gây ra bởi dòng
IB.
Biên soạn: Nhóm Noname
Đối với khuếch đại
đảo không dấu, xác định
điện thế offset ngõ ra
VoIos gây ra bởi dòng
offset ngõ ra Iio. Op-amp
này là loại 741.
Giải:
 Đối với op-amp 741, Iio
max = 200nA. Do đó
 VoIos = RFIo = 100 kΩ.
200 nA = 20 mV DC.
R1
~
2
RF
+
Vi
+Vcc
n
_
3
+
A
VoIio
RL
RO
-VEE
M
H5-21 (Ví dụ 5-6)
Biên soạn: Nhóm Noname


Ví dụ 5-6 minh họa rằng ta không thể loại trừ
hoàn toàn điện thế offset ngõ ra do sự không
bằng nhau giữa hai dòng điện phân cực IB,
mặc dù ROM đang được sử dụng.
Tuy nhiên, điện thế offset ngõ ra bị giảm
xuống từ 50 mV xuống 20 mV bằng cách
dùng ROM, điều này là một sự thay đổi đáng
kể.
Biên soạn: Nhóm Noname


Ta biết rằng một mạch như hình 5-19, điện
thế offset ngõ ra VOO được gây ra bởi VIO có
thể âm hoặc dương đối với mass. Tương tự,
điện thế offset ngõ ra VOIB gây ra bởi IB cũng
có thể âm hoặc dương đối với mass.
Nếu những điện thế offset ngõ ra trên khác
dấu thì tổng hợp của điện thế offset ngõ ra
sẽ rất nhỏ. Mặt khác, nếu các điện thế offset
ngõ ra cùng dấu thì tổng offset ngõ ra sẽ là:
VooT = VOO + VoIB
VooT = (1 + Rf/R1)VIO + RfIB
(5-27)
Biên soạn: Nhóm Noname



Vì vậy, trong một mạch như là ở hình 5-21, ta
có: VooT = Voo + VOIB
VooT = (1 + RF/R1)VIO + RFIIO
(5-28)
Chú ý sự khác biệt giữa phương trình (5-27)
và (5-28). Sự khác biệt duy nhất là mạch ở
hình 5-19 và 5-21 là điện trở ROM. Do đó, vì
IIO < IB, cách sử dụng điện trở ROM trong
khuếch đại đảo dấu hoặc không đảo dấu chắc
chắn giảm dòng điện sinh ra điện thế offset
ngõ ra.
Biên soạn: Nhóm Noname
Tính tổng điện thế offset tối đa có thể có ở
mạch khuếch đại trong hình 5-22. Op-amp là
con MC1536 với những đặc điểm sau:

VIO max = 7.5

IIO max = 50 nA

IB max = 250 nA tại TA =25oC
Biên soạn: Nhóm Noname
Biên soạn: Nhóm Noname




Giải:
trong mạch ở hình 5-22, điện thế offset ngõ
ra được tạo ra do dòng dịch IB ở ngõ vào đảo
pha sớm. Do đó, để tính tổng điện thế offset
ngõ ra, ta phải dùng phương trình (5-27):
VOOT = (1 + RF/R1)VIO + RFIB
= (1 + 10kΩ/1kΩ)(7.5mA) +
(10kΩ)(250nA)
= 82.5mV + 2.5mV = 85mV
Biên soạn: Nhóm Noname





ROM được dùng trong mạch 5-22(b), có
nghĩa dòng offset được sinh ra ở ngõ ra thì
được gây ra bởi dòng offset ngõ vào Iio. Do
đó, sử dụng phương trình (5.28) ta được
VOOT = (1 + RF/R1)VIO + RFIB
= (1 + 10kΩ/1kΩ)(7.5mA) +
(10kΩ)(50nA)
= 82.5mV + 0.5mV = 83mV
Do đó, hiển nhiên là điện thế offset ngõ vào
tạo ra một vấn để tiềm ẩn rắc rối hơn dòng
dịch ngõ vào IB và dòng offset ngõ vào Iio.
Biên soạn: Nhóm Noname



Trong thảo luận trước đó ta đã giả định các
tham số Vio, IB và Iio là không đổi trong một
op-amp cho trước. Tuy nhiên trong thực
hành, giá trị của Vio, IB và Iio thay đổi cùng với:
Thay đổi trong nhiệt độ
Thay đổi trong điện áp nguồn: +VCC và –VEE
Thời gian
Biên soạn: Nhóm Noname
Hầu hết những sự thay đổi nghiêm trọng
trong giá trị của Vio, IB và Iio là do sự thay đổi
của nhiệt độ.
Vài Định nghĩa:
độ lệch nhiệt điện thế là tỉ lệ trung bình
của sự thay đổi điện thế ngõ vào trên đơn vị
thay đỏi nhiệt độ
 được biểu diễn bằng Vio/T, với đơn vị
µV/ºC.

Biên soạn: Nhóm Noname

Tương tự, có thể định nghĩa độ lệch nhiệt
trong dòng offset ngõ vào và dòng điện phân
cực ngõ vào như sau:
 I io độ lệch nhiệt trong dòng ngõ vào offset
 (pA/ºC)
T
I B
T

độ lệch nhiệt trong dòng ngõ vào phân
cực (pA/ºC)
Biên soạn: Nhóm Noname


Độ lệch không phải là một giá trị không
đổi; nó không đồng đều trong tầm nhiệt độ
vận hành cụ thể.
Hơn thế, giá trị của điện thế ngõ vào dòng
điện có thể được tăng lên hay giảm xuống khi
nhiệt độ tăng. Như biểu diễn ở hình 5-23 (a)
và (b).
Biên soạn: Nhóm Noname
Điện thế offset ngõ vào (V)
0.6
0.4
0.2
0
-0.2
-55
-25
0
25
50
75
-0.4
-0.6
-0.8
-1
Nhiệt độ (°C)
Biên soạn: Nhóm Noname
100
125
Dòng offset ngõ vào (nA)
3
2
1
0
-1
-55
-25
0
25
50
75
-2
-3
-4
-5
-6
Nhiệt độ (°C)
Biên soạn: Nhóm Noname
100
125
Dòng offset ngõ vào (nA)
100
80
60
40
20
0
-55 -25 0
25 50 75 100125
Nhiệt độ (°C)

Xem xét một đoạn trong hình 5-23 (c) chúng
ta thấy rằng dòng điện phân cực ngõ vào
không giảm xuống ở một tỉ lệ không đổi, cùng
với sự tăng nhiệt độ.
Biên soạn: Nhóm Noname

Trên thực tế, ngay khi chúng ta tính những
giá trị từ các phần trong hình 5-23, trong một
tầm nhiệt độ vận hành mong muốn , chúng ta
có:
∆

= độ ệℎ ℎệ đệ á
∆
∆

= độ ệℎ ℎệ ò
∆
Biên soạn: Nhóm Noname


Những công thức này làm tốn thời gian và nó
bao gồm nhiều thao tác Toán học phức tạp.
Do đó một số nhà sản xuất đã ghi rõ giá trị
trung bình của độ lệch nhiệt điện áp offset và
dòng offset thay thế hoàn toàn cho tầm nhiệt
độ vận hành.
Biên soạn: Nhóm Noname



Ví dụ:
cho op-amp LM101A, hệ số nhiệt độ trung
bình của điện thế ngõ vào là:
Và hệ số nhiệt độ trung bình của dòng ngõ
vào là:
Biên soạn: Nhóm Noname


Tiếp theo chúng ta sẽ tìm hiểu sự thay
đổi trong tổng điện thế ngõ ra gây ra bởi độ
lệch nhiệt của điện thế và dòng ngõ vào
offset.
Xét mạch khuếch đại đảo dấu với điện trở
ROM và mạch bù như ở hình 5-24. Chúng ta
giả sử rằng mạch khuếch đại là được nulled
tại nhiệt độ phòng (25ºC), tức là ảnh hưởng
của Vio và Iio đã giảm về 0.
Biên soạn: Nhóm Noname
RF
R1
Rin
~0Ω
+Vcc
Ra
-VEE
~
+Vcc
+
Vin
-
-
Rb
ROM
Rc
+
A
-VEE
Biên soạn: Nhóm Noname
Voo= (-RF/R1)Vin
VooT=0V tại 25°C
RL



Đầu tiên chúng ta tìm hiểu sự thay đổi
trung bình trong tổng điện áp offset ngõ ra
trên một đơn vị thay đổi nhiệt độ. Giá trị này
có được từ công thức 5-28 cho bởi phương
trình sau:
 V oot
 R F    V io

  1 
 T
R
1 


  I io
  T   R F 

 T

  T (5-29)

Voot/T là sự thay đổi trung bình trong
tổng điện áp ngõ ra trên đơn vị thay đổi nhiệt
độ, đơn vị µV/ºC.
Biên soạn: Nhóm Noname
Ta định nghĩa sự thay đổi tối đa có thể trong
tổng điện áp ngõ ra offset Voot là điện áp sai
số (error voltage), kí hiệu là Ev.
Từ phương trình (5-29) chúng ta có:
 V oot
 R F    V io 
  I io 


 1 

  T   R F 
T

R1    T 
 T 

 R F    V io 
  I io 


Ev   1 

  T   R F 
T

R1    T 
 T 

Biên soạn: Nhóm Noname
(5-30)
Như chúng ta đã đề cập trước đó, Ev có thể là
âm hoặc dương. Theo cách đó, biểu thức cho
điện áp ngõ ra của khuếch đại đảo dấu trong
hình (5-24) có thể được viết như sau:
 Rf
V o   
R1


V in  E v


Với Ev là sai số điện áp.
Biên soạn: Nhóm Noname
(5-31)


Thực tế, độ lệch điện áp và dòng điện có thể
là một vấn đề nghiêm trọng trong khuếch
đại AC, đặc biệt nếu điện áp ngõ vào là
tương đối lớn.
Ev khá nhỏ . Tuy nhiên nếu muốn Ev thật
nhỏ, chúng ta có thể dùng loại op-amp
chính xác. Loại op-amp này hoạt động cao,
chính xác có độ lệch điện áp và dòng điện
cực kì thấp. Dĩ nhiên, loại này sẽ tốn nhiều
tiền hơn!
Biên soạn: Nhóm Noname
Cho mạch khuếch đại đảo dấu (5-24) op-amp
LM307 được ghi rõ:
 V to
o
 30  V / C cực đại
T
 I to
T
 300 pA / C
o
cực đại
Vs= ±15V
R1=1 kΩ, RF=100 kΩ, và RL=10 kΩ
Giả sử sự khuếch đại là được nulled tại 25ºC. tính
toán giá trị sai số điện áp Ev và điện áp ngõ ra tại
35ºC nếu
(a) V in=1mV dc
(b) V in=10mV dc
Biên soạn: Nhóm Noname
Giải:
Sự thay đổi trong nhiệt độ là T = 35-25 =
10ºC. Ta có thể tính Ev và Vo như sau.
R f    V to


E v   1 
 T
R
1 


  I to
  T  R f 

 T
100 k    30  V

 1 
 o
1k    1 C


T

 o
 300 pA
10 C  100 k   o

 1 C
 30 . 3 mV  0 . 3 mV  30 . 6 mV
Biên soạn: Nhóm Noname
 o
10 C

Với V in=1mV dc, dùng phương trình (5-31)
điện áp ngõ ra là:
 Rf 
V in  E v
V o   

 R1 
 100 k 
 
1k 


1mV  30 . 6 mV

  100 mV  30 . 6 mV
Vo  - 130.6mV
ho?c - 69.4mV.
Biên soạn: Nhóm Noname
Theo cách đó sai số điện áp ±30.6 mV dc
làm điện áp ngõ ra bằng 130.6 mV dc hoặc
69.4 mV dc do sự thay đổi nhiệt độ từ 25ºC
đến 35ºC.
(b) Tất cả các yếu tố không đổi trừ Vin; do đó giá
trị sai số điện áp vẫn bằng ±30.6. thay vào
phương trình (5-31), ta có:
Biên soạn: Nhóm Noname
 Rf 
V in  E v
V o   

R
1 

 100 k 
 
1k 


10 mV  30 . 6 mV

  100 mV  30 . 6 mV
=> Vo = -1030.6mV hoặc 969.4mV.
Điều này có nghĩa Vo có thể bằng -1030.6mV
hoặc -969.4mV do nhiệt độ thay đổi giữa
25ºC và 35ºC.
Biên soạn: Nhóm Noname
Nhìn vào kết quả ở phần (a) và (b), mặc dù
lượng sai số là giống nhau ở hai trường hợp,
nhưng tỉ lệ phần trăm sai số trong Vo ở (a) là
lớn hơn vì biên độ ngõ vào nhỏ hơn. Tỉ lệ phần
trăm sai số của điện áp ngõ ra có thể bị giảm
đáng kể nếu chúng ta dùng op-amp loại
chính xác.
Biên soạn: Nhóm Noname
Tham khảo mạch khuếch đại hình 5-24, dùng
các chi tiết mạch điện giống nhau. Liệt kê đặc
điểm kĩ thuật, dùng các mạch điện có đặc tính
giống nhau như ví dụ 5-8. Giả sử mạch
khuếch đại cân bằng tại 25ºC. nếu Vin là 10mV
đạt đỉnh khi tần số sóng tại 1kHz.
(a) Tính Ev và Vo tại 25ºC.
(b) Vẽ dạng sóng ngõ ra tại 55ºC
Biên soạn: Nhóm Noname
Giải:
Sự thay đổi trong nhiệt độ T là (5525)ºC=30ºC.
Đầu tiên ta tính sai số điện áp và sau đó tính
điện áp ngõ ra.
R f    V to


E v   1 
 T
R
1 


  I to
T  R f 

 T

T

100 k    30  V  o

 300 pA  o
 1 
 o
 30 C  100 k   o
 30 C
1k    1 C 

 1 C 
 90 . 9 mV  0 . 9 mV  91 . 8 mV
Biên soạn: Nhóm Noname
Vo
Rf

 
 R
1


V in  E v


100 k  

 
10 mV  91 . 8 mV
1k  

  1000 mV  91 . 8 mV
Có nghĩa là tín hiệu điện thế ngõ ra AC đỉnh 1000mV được đưa lên tầng +91.8mV dc hoặc
xuống tầng -91.8mV dc. Khi mà tín hiệu được
đưa lên tầng dương dc được gọi là dịch lên.
Ngược lại nếu nó được đưa xuống tầng âm dc
thì được gọi là dịch xuống.
Biên soạn: Nhóm Noname
Trong ví dụ 5-9, sai số điện áp gây ra sự dịch
chuyển tầng dc trong khuếch đại ac.
Một sự chuyển dịch dc tương đối nhỏ có thể
được cho phép. Tuy nhiên sự dịch chuyển
tương đối đó lớn trong một mạch khuếch đại
ac có thể gây ra sự biến dạng ở dạng sóng
ngõ ra cụ thể là sự dịch chuyển tầng dc phụ
thuộc vào tính phân cực của nó, có thể xén
nhiều phần ở đỉnh dương hoặc đỉnh âm của
dạng sóng ngõ ra ac.
Biên soạn: Nhóm Noname
Hình 5-26 trình bày đầy đủ mạch khuếch đại
bù không đảo.
RF
+Vcc
+Vcc
Rb
Ra
-VEE
-
R1
ROM
Rc
+
A

)Vin
1 +
Vo=(1+
VooT=0V tại 25°C
RL
Rin
~0Ω
~
+
Vin
-
-VEE
Biên soạn: Nhóm Noname
Ta đã thấy rằng độ lợi của khuếch đại không đảo với một
mạng lưới bù điện thế bằng 1+[RF/(R1+Rc)] (hình 5-26).
Do đó, biểu thức điện áp ngõ ra của mạch khuếch đại
không đảo được
R f viết
 như sau:
V in  E v
V o   1 

R

R
1
c 

Với:
R f    V to


E v   1 
 T
R
1 


  I to
T  R f 

 T

T

Ghi nhớ rằng nếu Rc < R1, độ lợi thế của khuếch đại không
đảo sẽ trở thành (1+RF/R1).
Biên soạn: Nhóm Noname

Phần này chúng ta sẽ quan tâm đến sự ảnh
hưởng của sự biến thiên của điện áp nguồn
cấp +Vcc và -Vee trong giá trị của Vio, Iio, và
Ib vả cả sự ảnh hương của việc thay đổi Vio,
Vio, Ib trong địên áp ngõ ra OFFSET.
Biên soạn: Nhóm Noname

Một khi chúng ta chọn những giá trị đặc trưng
cho điện áp nguồn cấp +Vcc và -Vee trong
một op-amp khuếch đại cho sẵn, chúng ta
càng không thể thay đổi nó. Tuy nhiên, thỉnh
thoảng, những điện áp trên có thể dược thay
đổi qua kết quả của việc điều chỉnh và lọc một
cách tệ. Một nguồn biến áp đơn giản cho
những giá trị khác nhau dựa vào kích thước
và loại tải được kết nối với nó. Mặt khác, một
nguồn cấp có lọc có điện áp dạng sóng trong
một vài cấp DC chi tiết.
Biên soạn: Nhóm Noname
80
60
TA=-
7
TA=
56°C
6
56°C
TA=
25°C
40
TA=
20
125°
0
C
5
10
15
20
Điện áp Nguồn (V)
Hình 5.27a
Dòng lệch ngõ vào (nA)
Dòng phân cực ngõ vào (nA)
100
5
TA=
4
25°C
3
TA=
2
125°
1
C
0
5
10
15
20
Điện áp Nguồn (V)
Hình 5.27b
Biên soạn: Nhóm Noname


Với một op-amp có sẵn, bất cứ sự thay đổi
nào với giá trị của điện áp nguồn cấp sẽ dẫn
kết quả là một sự thay đổi trong điện áp ngõ
vào OFFSET, điều nãy sẽ gây ra sự thay đổi của
điện áp ngõ ra OFFSET.
Sự thay đổi trong điện áp ngõ vào OFFSET của
op-amp gây ra bởi sự chênh lệch điện áp
nguồn cấp thì được ghi chi tiết trong bảng
data sheet bằng nhiều thuật ngữ kĩ thuật. Ở
đây ta sẽ gọi là hệ số truất thải nguồn, kí hiệu
là SVRR.
Biên soạn: Nhóm Noname

SVRR (Supply Voltage Rejection Ratio) được
xác định:
(V/V)

Cho tỉ suất loại bỏ điện áp nguồn cấp trong uV
trong mỗi Volt, chúng ta đạt được một giá trị
tương đương bằng decibendvà ngược lại. Ví
dụ như SVRR của 150 uV/V thì tương đương
với

Biên soạn: Nhóm Noname

Chú ý giá trị cao hơn của SVRR trong đơn vị
dB, gía trị thấp là sự thay đổi điện áp ngõ vào
OFFSET do sự thay đổi ở điện áp được cấp,
hoặc nói cách khác, giá trị nhỏ hơn của SVRR
là dơn vị uV/V, thích hợp cho việc thể hiện
op-amp. Sự thật là giá trị lý tưởng của SVRR ở
đơn vị uV/V là 0.
Biên soạn: Nhóm Noname

Bây giờ chúng ta nghiên cứu việc khuyếch đại
sự thay đổi trong điện áp ngõ ra OFFSET nhờ
vào tỉ suất loại bỏ điện áp cấp nguồn.
Ta có:

Suy ra:

(5-33)
Biên soạn: Nhóm Noname






Nhân cả hai vế với phương trình 5 -33 với , ta
được :
(5-34)
Chú thích:
: độ thay đổi điện áp ngõ ra OFFSET
: Độ thay đổi diện áp nguồn cấp và
: tỉ suất loại bỏ điện áp nguồn cấp
Nhớ rằng là điện áp DC, và nó có thể mang giá trị
âm hoặc dương. Vì vậy, những op-amp thực tế thì
đềy bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi trong nguồn
cấp, vì thế nguồn được ổn định thì được yêu cầu
sử dụng.
Biên soạn: Nhóm Noname




Mạch khuyếch đại trong hình 28(b) thì rỗng
khi nguồn cấp DC thấp là 20V [Xem hình 528(a)]. Bởi vì điều chỉnh kém, Điện áp thấp DC
thay đổi từ 18 tới 22V. Xác định
SỰ thay đổi ở điện áp ngõ ra OFFSET gây ra
bởi sự thay đổi điện áp.
Điện áp ngõ ra nếu DC. Op-amp là LM307 với
SVRR = 96dB.
Giải đáp
A) Các giá trị của điện áp DC thấp thay đổi từ
18 đến 22V, so sánh với giá trị yêu cầu là 20V
( và ) áp dụng cho sự thay đổi điện áp cấp .
Biên soạn: Nhóm Noname


Tỉ suất loại bỏ điện áp cấp ở tương đương 96dB là
1
4.8
=>
SVRR
= 10


Đó là

Giá trị cần biết thêm trong phương trình (5-34) là
Biên soạn: Nhóm Noname

Điều đáng quan tâm là giá trị thì tương tự nhau
dù cho sự thay đổi ở nguồn cấp thấp DC hay thay
đổi. Ví dụ như trường hợp xấu nhất, giả sử duy
trì hằng tại -10V, sau đó thay đổi từ 8 tới 12V là
kết quả của điện áp DC thấp. Điều này nghĩa là sự
thay đổi ở điện áp cấp là 2V trong khi yêu cầu
10V. Sự thật là ở một vài op-amp, điện áp dương
và âm cung cấp tỉ suất loại bỏ điện áp được một tả
chi tiết trong Data sheet. Ví dụ, Op-amp có độ
nhạy với nguồn cấp điện dương = 30 và độ nhạy
nguồn cấp điện âm là 30
Biên soạn: Nhóm Noname




Tổng điện áp ngõ ra, bao gồm sự thay đổi ở
điện áp ngõ ra OFFSET được tính bởi:
= -1000mV ± 3.2mV
= -1003.2mV hay -996.8mV
Có thể thấy từ ví dụ 5-11 rằng sự chênh lệch
điện áp nguồn cấp là một vấn đề trong
khuyếch đại Op-amp tín hiệu nhỏ.
Biên soạn: Nhóm Noname



Tương tự hình 5-28, giả sử rằng mạch thì
rỗng khi điện áp cực là và đo 20V DC. Cũng
giả sử rằng, do lọc kém, 10mV rms Acđược đo
nút và . Khi tín hiêu vào , có bao nhêi điện áp
gợn sóng chúng ta mong đợi từ ngõ ra nếu
Opamp- là LM307.
Giải đáp:
SVRR = 15.58 cho LM307, và do bộ lọc
kém =10mV rms. Gía trị khác được tính theo
công thức 5-34, ta có điện áp gợn sóng của
Biên soạn: Nhóm Noname



Ở những điều kiện khác nhau, đặc tính của các
thiết bị bán dẫn như transistor hay điode thay
đổi đến một mức độ nào đó theo thời gian.
Vio và Iio của op-amp thay đổi theo thời gian
(vì op-amp được cấu tạo từ các transistor hay
diode và một số linh kiện khác).
Sự thay đổi Vio và Iio theo thời gian được quy
định và biểu diễn bằng
(2nA/week).
∆Vio
Δt
(μV/week) và
Biên soạn: Nhóm Noname
∆Iio
Δt
∆Vio
Δt

Lưu y’:

Ví dụ: Đối với LH0041C các giá trị điển hình
∆Vio
Δt
và
∆Iio
Δt
là những giá trị tuyệt đối.
∆Iio
Δt
của
= 5 μV/week và
= 2nA/week. Có
nghĩa là ∆Vio có thể làm tăng hoặc giảm là 5
μV trong một tuần. Tương tự như vậy, sự thay
đổi của ∆Iio có thể là +2nA hay -2nA một
tuần.
Biên soạn: Nhóm Noname



Sự thay đổi tối đa có thể có trong điện áp
offset đầu ra:
VooT = 1 +
RF
R1
Vio + R F Iio
Vì vậy, sự thay đổi trung bình của  trên
mỗi đơn vị thời gian là:


∆
= +
  ∆
  ∆
(5 – 35)
+
∆

∆
Biên soạn: Nhóm Noname

Nhân cả hai bên của phương trình (5 – 35) với
∆ ta có:


∆
∆

∆ =  +
∆ +  

Với ∶
∆ = thời gian trôi qua (week)
∆
∆
∆
(5 – 36)
∆

∆
= Điện áp offset vào thay đổi theo thời gian
(Volts/week)
∆
∆
= Dòng điện offset vào thay đổi theo thời gian
(Amperes/week)
∆  = Thay đổi trong điện áp offset ra (volts)
Biên soạn: Nhóm Noname


Lưu y’: phương trình (5 – 36) được áp dụng
cho các bộ khuếch đại không đảo dấu cũng
như đảo dấu.
Như vậy, trong thực tế, đầu ra điện áp offset
trong tất cả các mạch op-amp sẽ thay đổi
theo thời gian. Để duy trì độ chính xác mong
muốn và tuyến tính của một hệ thống ta cần
phải hiệu chỉnh tất định kỳ tất cả các op-amps
trong hệ thống.
Biên soạn: Nhóm Noname
A. Nhiệt độ
Biên soạn: Nhóm Noname


Sự thay đổi nhiệt độ không chỉ gây ra sai số điện
thế trong điện áp ra của op-amp mà còn ảnh
hưởng đến một số đặc tính khác của op-amp (thể
hiện trong hình 5 – 29).
Các thông số bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ:
◦ Điện trở
◦ Điện năng tiêu thụ
◦ Dòng ra ngắn mạch
Biên soạn: Nhóm Noname

Đường cong trong
hình 5 – 29 (a) cho
thấy điện trở của opamp 741 tăng lên khi
nhiệt độ tăng (điện
thế cung cấp bằng
±15V).
Biên soạn: Nhóm Noname


Điện trở tải trên các nguồn tín hiệu thay đổi và
một số thành phần bên ngoài có thể gây ra sự
thay đổi biên độ tín hiệu đầu vào.
Vì vậy để giảm tối thiểu sự thay đổi trong biên
độ tín hiệu đầu vào mà không gây ảnh hưởng
đến việc thực hiện nhiệm vụ của các mạch, ta
nên chọn các giá trị tương đối nhỏ cho các
thành phần bên ngoài.
Biên soạn: Nhóm Noname

Xét op-amp 741C,
tại điện thế 20V ta
thấy khi nhiệt độ
tăng thì điện năng
tiêu thụ giảm (5 –
29 (b))
Biên soạn: Nhóm Noname

Trong hình 5 – 29
(c), dòng điện ra
ngắn mạch của
741C op-amp
giảm khi tăng nhiệt
độ môi trường.
Biên soạn: Nhóm Noname

Các thông số bị ảnh hưởng bởi độ nhạy điện
thế:
◦
◦
◦
◦
Độ lợi thế vòng lặp mở
Sự dao động điện áp đầu ra
Giá trị điện áp đầu chung
Việc tiêu thụ điện năng
Biên soạn: Nhóm Noname


Độ lợi thế vòng lặp
mở (dB) tăng theo giá
trị điện áp cung cấp
như thể hiện trong
hình 5 – 30 (a).
Lưu ý rằng độ lợi điện
thế trong dB thì bằng
Vout
với 20log(
).
Vin
Biên soạn: Nhóm Noname
Đường cong trên hình 5 –
30 (b) cho thấy sự dao động
điện áp đầu ra (V) là một
hàm của điện thế cung cấp
là +Vcc và −VEE .

Sự dao động điện thế đỉnh
đỉnh phụ thuộc vào giá trị
của điện thế cung cấp và
luôn luôn nhỏ hơn giá trị đó.

Ví dụ, khi điện áp cung
cấp là ± 15V, điện thế đỉnh đỉnh là 26V.

Biên soạn: Nhóm Noname


Hình 5 – 30 (c) cho
thấy phạm vi điện áp
đầu vào ở chế độ
chung (V) (CMVR) tăng
với các giá trị tăng của
điện áp cung cấp.
CMVR thay đổi từ
± 2 đế ± 14 đến
khi điện áp cung cấp
thay đổi từ ±  đế ±
. , tương ứng
(hình 5 – 30 (c)).
Biên soạn: Nhóm Noname

Sự tiêu thụ điện năng
(mW) theo đường
cong điện áp cung
cấp được thể hiện
trong hình 5 – 30 (d).
Biên soạn: Nhóm Noname
Trong hệ thống điện tử, sự giao thoa của các tín
hiệu có thể gây ra nhiễu. Nhiễu là hiện tượng kết
hợp nhiều nguồn tín hiệu, cả tín hiệu mong muốn lẫn
tín hiệu không mong muốn. Nhiễu có thể đến từ
nhiều nguồn bên ngoài cũng như do tự cảm.

Ví dụ: Nguồn nhiễu bên ngoài: việc đóng ngắt
mạch điện làm quay máy móc, hệ thống đánh lửa,
hàng tá mạch điều khiển và tia chớp.

Biên soạn: Nhóm Noname
Hiện tượng tự cảm hay tự nhiễu có thể gây nên bởi
điện thế ngẫu nhiên AC và dòng sinh ra bên trong dây
dẫn hoặc chất bán dẫn của mạch như là kết quả của
việc đóng ngắt mạch khác.


Những nhân tố quyết định đến độ nhiễu trong mạch:
◦ Tỉ lệ thay đổi dòng và thế trong một đơn vị thời gian
◦ Tốc độ của mạch
◦ cách kết nối giữa 2 mạch
Biên soạn: Nhóm Noname
Có nhiều loại nhiễu như: nhiễu schottky, nhiễu
nhiệt và nhiễu 1/f.

◦ Nhiễu nhiệt tăng khi nhiệt độ tăng.
◦ Nhiễu schottky tăng khi băng tần rộng và điện trở lớn,
mặt khác, nhiễu 1/f tăng khi tần số f giảm.
Biên soạn: Nhóm Noname

Hình 5-31(a) thể
hiện đầu vào là bình
phương điện thế
(V2) theo tần số của
op-amp A741.
Biên soạn: Nhóm Noname

Hình 5-31 (b) thể
hiện đầu vào bình
phương dòng điện
(A2) theo tần số của
op-amp A741.
Biên soạn: Nhóm Noname

Sự nhiễu trong
băng tần rộng (V
rms) chống lại điện
trở nguồn của opamp 741 thể hiện ở
hình 5-31(c)
Biên soạn: Nhóm Noname
 Phương
pháp giảm nhiễu trong IC:
◦ Sử dụng vỏ chắn vật lý kèm theo hệ thống mạng điện
ngăn bức xạ điện tử bên ngoài.
◦ Mạch ngăn cách và mạch lọc giữa các mạch điện tử và tín
hiệu truyền dẫn.
◦ Giảm chiều dài dây dẫn.
 Mạch
khuếch đại đảo dấu, không đảo dấu và
khuếch đại vi sai là những mạch có độ miễn
nhiễm cao nhất hiện nay.
Biên soạn: Nhóm Noname


Hình 5- 32 là một ví
dụ về nhiễu trong
mạch vi sai.
Ta nên sử dụng
điện trở ở ngõ vào
đảo dấu và không
đảo dấu bằng nhau
để điện thế nhiễu vni
cùng biên độ và cùng
pha  giảm điện thế
nhiễu đầu ra.
Biên soạn: Nhóm Noname
Khi áp cùng một điện thế vào các ngõ vào, opamp được hoạt động ở cấu hình chung. Ta gọi
điện thế đã áp vào đó là vcm.

Op-amp lý tưởng chỉ khuếch đại điện thế sai
lệch giữa 2 ngõ vào, nên ở cấu hình chung thì
V0=0, không có điện thế ra chung.

Tuy nhiên một op-amp thực tế bao giờ cũng
xuất hiện điện thế chung vocm.

Biên soạn: Nhóm Noname
Tỉ lệ giữa vocm và vcm được gọi là độ lợi thế chung Acm
thường nhỏ hơn 1 nhiều.


Công thức:

 =
(5-37)

 Op-amp lý tưởng Acm = 0.
 Hệ số truất thải chung CMRR được định nghĩa cơ
bản là tỉ lệ giữa độ lợi vi sai với độ lợi chung Acm, đó là:
 =


Biên soạn: Nhóm Noname
(5-38)
CMRR cũng có thể biểu diễn bằng tỉ lệ giữa sự thay đổi điện thế
vào offset với tổng thay đổi điện thế chung. Vì vậy

 =

Từ phương trình (5-37) và (5-38), ta có:
 =


 =



=

 
=
 

 

(5-40)
Từ phương trình (5 - 40) ta thấy CMRR tỉ lệ nghịch so với

Biên soạn: Nhóm Noname
Nói chung, giá trị CMRR là rất lớn và do đó thường
được tình bằng dB, khi đó

  =

(5-41a)
hoặc từ phương trình (5-39),
  =


20

1
20
 
(5-41b)
CMRR có trị càng lớn , Op.amp càng tốt ( 741 là
90dB)
Biên soạn: Nhóm Noname
Biên soạn: Nhóm Noname

similar documents