Transcript Basic Electronics for Automation Engineering

Basic Electronics for Automation Engineering
Student Name:Mr.Thanik Kittisattayakul
Student ID: 53010690
Program: Automation Engineering
Homework no.: 3
Date of Assignment:
Date of Submission: August 8, 2011
OP-AMP
เป็ นวงจรไอซี ที่ใช้กนั อย่างแพร่ หลาย ในรู ปแบบวงจรขยายสัญญาณ
เปรี ยบเทียบสัญญาณ โดยต่ออุปกรณ์เพียงไม่กี่ตวั ก็ทางานได้แล้ว
V+
Vin+
VinVVin+ = Non-Inverting Amplifier
Vin- = Inverting Amplifier
V+,V- = แหล่งจ่ายไฟฟ้ า
Vout
หลักการของ OP-AMP
เป็ นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีอตั ราการขยายและImpedance Input Zi
หรื อ Ri สูงมาก และมีImpedance Output Zo หรื อ Ro ต่ามาก
ถ้าจ่ายสัญญาณอินพุตให้กบั ขั้วบวกของOP-AMP จะได้สัญญาณoutput มี
มุมที่อินเฟสกับสัญญาณอินพุต แต่ถา้ จ่ายสัญญาณอินพุตให้กบั ขั้วลบของOPAMP จะได้สัญญาณoutput มีมุมที่ต่างเฟสกับสัญญาณอินพุต 180 องศา หรื อ
มุมตรงกันข้าม
คุณลักษณะของ OP-AMP ในอุดมคติ (Ideal Op-Amp)
1. อัตราขยายของ Op-Amp แบบวงจรรอบเปิ ด
(Open Loop Gain) มีคาสู
่ งมากจนเป็ นอนันต ์ AVOL
= infinity
2. Zin มีคาสู
่ งมากจนถือไดว
้ าเป็
่ น infinity
3. Zout มีคาต
่ า่ มากจนถือไดว
้ าเป็
่ น0
4. อัตราขยายของ Op-Amp ไมขึ
้ กับความถี่
่ น
5. เมือ
่ Vin = 0 จะได้ Vout เป็ น 0 ดวย
้
วงจร BUFFER หรือ VOLTAGE FOLLOWER
อัตราการขยายวงจรชิดนี้มค
ี าประมาณ
1 นั่นคือ
่
AV = Vout/Vin = 1
Vout = Vin
วงจรขยายสั ญญาณแบบกลับเฟส (Inverter
Amplifier)
ความตางศั
กยระหว
าง
่
่ Vin+ และ Vin- =0
์
ดังนั้นศั กยไฟฟ
่ า Vin- = 0 กระแสยาน
้ าทีข
่ Ri และ Rf
์
มีคา่ i
𝑖Rf
Rf
𝑉𝑜𝑢𝑡
AV =
=𝑉𝑖𝑛
𝑖Ri
Ri
Rf
เพราะฉะนั้น AV = Ri
วงจรขยายสั ญญาณแบบไมกลั
่ บเฟส (Non-inverting Amplifier)
จากรูป กระแสไฟฟ้าไหลผาน
่ Ri และ Rf มีคา่ i เทากั
่ นดังนั้น
Vin = iRi
Vout = i(Ri +Rf)
AV = i(Ri +Rf)/iRi
AV = Ri +Rf/Ri
หรือ …AV = 1+(Rf/Ri)
วงจรขยายสั ญญาณแบบรวมสั ญญาณ (Summing
Amplifier)
วงจรขยายสั ญญาณแบบรวมสั ญญาณ คือ วงจร
OP-AMP ทีร่ วมอินพุตตัง้ แต่ 2 อินพุตขึน
้ ไปมารวมกัน
V1
R1
R2
V2
R1
V3
Rf
0A
V( )
V(  )
Vo
วงจรขยายสั ญญาณแบบเปรียบเทียบสั ญญาณ
(Difference Amplifier)
วงจรขยายสั ญญาณแบบเปรียบเทียบ คือ วงจรทีท
่ า
หน้าทีเ่ ป็ นตัวเปรียบเทียบความแตกตางระหว
างสอง
่
่
อินพุต
R2
R1
V( )
V1
R3
V2
V(  )
Vo
R4
การตอวงจรออปแอมป
่
์ แบบแคสเคด (Cascaded Op Amp
Circuit)
การตอแบบแคสเคดจะเป็
นการตออนุ
กรมออปแอมป์
่
่
ตัง้ แต่ 2 วงจรขึน
้ ไป โดยคาเอาท
พุ
่
่ นพุตของ
์ ตจะเป็ นคาอิ
อีกวงจรหนึ่งตอไปเรื
อ
่ ยๆ (เอาทพุ
่
์ ตของวงจรออปแอมป์ตัว
แรกจะเป็ นอินพุตของออปแอมป์วงจรทีส
่ อง)
Stage1
V1
A1
Stage2
V2  A1V1
A2
Stage3
V3  A2V2
A3
Vo  A3V3
วงจรขยายสั ญญาณในการวัดทางอุตสาหกรรม
(Instrumentation Amplifiers)
วงจรขยายสั ญญาณในการวัดทางอุตสาหกรรม คือ วงจร
ออปแอมป์ทีใ่ ช้ในการขยายสั ญญาณทีไ่ ดจากการวั
ดซึง่ ใช้
้
ในงานอุตสาหกรรมทัว่ ๆไป จะมีรป
ู วงจรดังนี้
V1
R
R
Inverted input
Gain set
R
(b)
RG
Vo Output
R
Gain set
Noninverting input
(a)
R
V2
R
(a) วงจรขยายสัญญาณในการวัดทาง
อุตสาหกรรมโดยปรับเกนด้วยตัว
ต้านทานภายนอก (b) รู ปวงจรรวม