ดาวน์โหลดงานนำเสนอ
งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ
1
ความรู้พื้นฐานทางวิศวกรรมไฟฟ้า(252282) ออปแอมป์ Op-Amp (Operational Amplifiers)
กสิณ ประกอบไวทยกิจ ห้องวิจัยการออกแบบวงจรด้วยระบบคอมพิวเตอร์(CANDLE) ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่
2
วัตถุประสงค์ ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับวงจรรวม
เพื่อศึกษา โครงสร้าง และ การทำงานของ ออปแอมป์ใน อุดมคติ มีความเข้าใจในการวิเคราะห์วงจรขยายแบบต่างๆที่ใช้ ออปแอมป์ มีความเข้าใจในการต่อวงจรออปแอมป์แบบคาสเคด
3
ออปแอมป์ (Op-Amp, Operational Amplifier)
เป็นอุปกรณ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ 3 ขา ที่มีการทำงานคล้ายกับแหล่งจ่ายแรงดันที่ถูกควบคุมด้วยแรงดัน (Voltage-Controlled Voltage Source, VCVS) เพื่อศึกษา โครงสร้าง และ การทำงานของ ออปแอมป์ในอุดมคติ ออปแอมป์สามารถนำมาใช้ในการขยายสัญญาณ , รวม สัญญาณหรือนำมาทำเป็นตัวกระทำทางคณิตศาสตร์
4
ออปแอมป์ (Op-Amp, Operational Amplifier)
โวลเตจแอมปลิไฟเออร์ ซัมมิ่งแอมปลิไฟเออร์ อินทิเกรเตอร์ (Integrator) ดิฟเฟอร์เรนทิเอเตอร์ (Differentiator)
5
ออปแอมป์ (Op-Amp, Operational Amplifier)
สัญลักษณ์ของออปแอมป์ แสดงดังรูป มีขั้วที่ต่อใช้งานคือ ขั้วอินพุตบวก (Non-inverting Terminal) ขั้วอินพุตลบ (Inverting Terminal) ขั้วเอาต์พุต (Output Terminal) ขั้วแรงดันไฟเลี้ยง บวก และลบ ปกติไม่ได้แสดงไว้ในสัญลักษณ์
6
ออปแอมป์ (Op-Amp, Operational Amplifier)
วงจรสมมูลของออปแอมป์ ความต้านทานด้านอินพุต : Ri ความต้านทานด้านเอาต์พุต : Ro แรงดันระหว่างขาอินพุต :
7
ออปแอมป์ (Op-Amp, Operational Amplifier)
วงจรสมมูลของออปแอมป์ แรงดันเอาต์พุต โดย A คืออัตราขยายแรงดันวงเปิด Parameter Typical range Ideal values A 105 to 108 Ri 105 to Ro 10 to VCC 5 to 24 V
8
ออปแอมป์ (Op-Amp, Operational Amplifier)
ช่วงการทำงานของออปแอมป์ สามารถแบ่งออกเป็น 3 ช่วง - ช่วงอิ่มตัวด้านบวก (Positive saturation) - ช่วงการทำงานแบบเชิง เส้น (Linear region) - ช่วงอิ่มตัวด้านลบ (Negative saturation)
9
ออปแอมป์ในอุดมคติ คุณสมบัติของออปแอมป์ในอุดมคติ
อัตราขยายวงเปิดมีค่าเป็นอนันต์ ความต้านทานอินพุตมีค่าเป็นอนันต์ ความต้านทานเอาท์พุตมีค่าเป็นศูนย์ ผลตอบสนองความถี่ได้ตั้งแต่
10
ออปแอมป์ในอุดมคติ ข้อกำหนดการวิเคราะห์วงจรขยายที่ใช้ออปแอมป์อุดมคติ
กระแสที่ไหลเข้าขั้วอินพุตทั้งสองเป็นศูนย์ นั่นคือ เนื่องจากความต้านทานด้านอินพุตมีค่าเป็นอนันต์ กระแสที่ไหลที่ขั้วเอาต์พุตไม่จำเป็นต้องเท่ากับ 0
11
การใช้งานออปแอมป์ การป้อนกลับแบบลบของออปแอมป์
จะมีการเชื่อมต่อวงจรโดยนำสัญญาณจากขาเอาท์พุตต่อกลับไปยังขาอินพุตที่เป็นแบบ inverting ของออปแอมป์ อัตราขยายที่เกิดจากการป้อนกลับแบบลบเรียกว่า อัตราขยายลูปปิด (Closed-loop gain)
12
การใช้งานออปแอมป์ ทำไมต้องป้อนกลับแบบลบ
เสถียรภาพ (Stability) ของวงจร: ออปแอมป์ไม่ทำงานในช่วงอิ่มตัว (Positive /Negative Saturation) สามารถรับช่วงของสัญญาณอินพุตได้กว้างขึ้น อัตราขยายของวงจรสามารถกำหนดได้ (จากอุปกรณ์ภายนอก)
13
การใช้งานออปแอมป์ ____ (1) ____ (2) แทน (2) ใน (1)
14
การใช้งานออปแอมป์ เอาสมการ 3 หารด้วย A และใช้คุณสมบัติที่ A =
____ (3) เอาสมการ 3 หารด้วย A และใช้คุณสมบัติที่ A =
15
การใช้งานออปแอมป์ ดังนั้นออปแอมป์ที่มีอัตราขยายลูปเปิดที่ใกล้อนันต์ เมื่อมีการ ป้อนกลับแบบลบ จะได้แรงดันที่ตกคร่อมขั้วอินพุตทั้งสองมีค่า เข้าใกล้ 0
16
การต่อวงจรออปแอมป์แบบคาสเคด(Cascade)
วงจรขยายออปแอมป์จะถูกพิจารณาในลักษณะที่เป็นบล็อกไดอะแกรม การใช้งานวงจรขยายโดยส่วนใหญ่ ต่อร่วมกัน Cascade โดยจะเรียกแต่ละวงจรนี้ว่า สเตจ (Stage) ที 1, สเตจที่ 2, …, สเตจที่ n
17
การต่อวงจรออปแอมป์แบบคาสเคด(Cascade)
อัตราขยายรวมของการต่อแบบคาสเคด จะเป็นผลคูณของอัตราขยายแต่ละสเตจ ในการออกแบบใช้งานจริงนั้นควรต้องระวังไม่ให้อัตราขยายรวมของวงจรที่คาสเคดกันทั้งหมดทำให้ออปแอมป์อยู่ในช่วงอิ่มตัว
18
การต่อวงจรออปแอมป์แบบคาสเคด(Cascade)
อัตราขยายรวม ดังนั้น
19
วงจรขยายแบบกลับขั้ว (Inverting Amplifier)
KCL ที่โนด v1 : เมื่อมีการป้อนกลับแบบลบ และ
20
วงจรขยายแบบกลับขั้ว (Inverting Amplifier)
จะได้ อัตราขยายของวงจรขึ้นอยู่กับอุปกรณ์ที่ต่อภายนอก สัญญาณเอาต์พุตที่ได้กลับเฟสกับสัญญาณอินพุต
21
วงจรขยายแบบไม่กลับขั้ว (Non-Inverting Amplifier)
KCL ที่โนด v1 : เมื่อมีการป้อนกลับแบบลบ และ
22
วงจรขยายแบบไม่กลับขั้ว (Non-Inverting Amplifier)
จะได้ อัตราขยายของวงจรขึ้นอยู่กับอุปกรณ์ที่ต่อภายนอก สัญญาณเอาต์พุตที่ได้จะมีเฟสตรงกับสัญญาณอินพุต
23
วงจรขยายแบบรวมสัญญาณ (Summing Amplifier)
KCL ที่โนด va : เมื่อมีการป้อนกลับแบบลบ
24
วงจรขยายแบบรวมสัญญาณ (Summing Amplifier)
ถ้า จะได้
25
วงจรขยายผลต่าง (Difference Amplifier)
KCL ที่โนด va : KCL ที่โนด vb : ____ (1) ____ (2)
26
วงจรขยายผลต่าง (Difference Amplifier)
วงจรมีการป้อนกลับแบบลบ แทนค่า vb จาก (2) ใน va ของ(1) จัดรูปใหม่ได้
27
วงจรขยายผลต่าง (Difference Amplifier)
ถ้า จะได้ ถ้า และ จะได้
งานนำเสนอที่คล้ายกัน
