bộ khuếch đại thuật toán OP AMP, trở kháng vào, trở kháng ra, hệ số khuếch đại , Video 2/2 .

Chứng minh rằng hai đầu vào của bộ khuếch đại OP AMP thực , đầu vào không đảo (V+) và đầu vào đảo ngược (V-), có cùng điện thế :
tức là (V+) # (V-) ;
và đối với một bộ khuếch đại OP AMP lý tưởng, chúng có cùng điện thế chính xác
tức là (V+) = (V-).
Thực vậy, hệ số khuếch đại (A) của bộ khuếch đại OP AMP lý tưởng được coi là rất lớn hoặc vô hạn về mặt lý thuyết/lý tưởng.
Để làm được điều này,
ta biết rằng điện áp đầu ra Vout của bộ khuếch đại OP AMP được liên kết với điện thế của đầu vào (V+) và (V-) theo mối quan hệ :
Vout = A.[(V+) - (V-) ],
trong đó [ (V+) - (V-) ] đại diện cho điện áp đầu vào Vin, tức là :
Vin = [ (V+) - (V-) ] ,
ta dùng hai điện trở , R1 và R2 , có giá trị bất kỳ để tạo ra một bộ chia điện áp có hiệu điện thế trên R2 đại diện cho vòng điện áp phản hồi , mà chúng ta gọi là Vréac, nó được đặt ở đầu vào đảo ngược (V-) của bộ khuếch đại OP.
Bộ chia điện áp R1 và R2 tạo ra điện thế Vréac = (V-) .
Và vì Vréac là điện thế ở đầu vào (V-) , do đó chúng ta có được, qua định luật mắt lưới: Vs - Vin - Vréac = 0
do đó Vs = Vin + Vréac { phương trình 1 }
Công thức chia điện áp sử dụng cho tổ hợp hai điện trở R1 và R2 mắc nối tiếp cho ra : Vréac = [ R2/(R2+R1) ].Vout
Để đơn giản hóa lý luận, chúng ta đặt B = R2/(R2+R1),
điều này dẫn đến : Vréac = B.Vout
Ta thay Vréac = B.Vout vào trong { phương trình 1 } ở trên , và ta thu được: Vs = Vin + B.Vout
do đó Vin= Vs - B.Vout { phương trình 2 }
Hệ số khuếch đại (A) là đặc tính của bộ khuếch đại OP AMP, là một hằng số, nó biểu thị tỷ lệ của hai điện áp:
A= (điện áp đầu vào được khuếch đại) / (điện áp đầu vào).
(/ là phép chia)
trong đó điện áp đầu vào được khuếch đại = điện áp đầu ra = Vout
và điện áp đầu vào là Vin , mà Vin = [ (V+) - (V-) ] .
do đó ta có :
A = (Vout)/(Vin),
Vout = A.Vin
ghi chú : ta có thể thay thế Vin = [ (V+) - (V-) ] : Vout = A.[ (V+) - (V-) ].
Nói cách khác, điện áp đầu vào Vin được khuếch đại theo hệ số (A) và trở thành điện áp đầu ra Vout, chúng ta cũng có thể nói rằng điện áp đầu vào Vin được nhân với hệ số (A) để trở thành điện áp đầu ra Vout.
Vì thế Vin.A=Vout.
Thay thế Vout = A.Vin trong { phương trình 2 } ta thu được:
Vin = Vs - B.(A.Vin) = Vs - A.B.Vin
Vin + A.B.Vin = Vs
Vin.(1 + A.B) = Vs
Vin = Vs / (1 + A.B)
Do đó khi hệ số khuếch đại (A) rất lớn, hoặc khi (A) lý tưởng có xu hướng tiến tới vô hạn thì chúng ta có:
Vin = Vs / (1 + vô hạn.B) =Vs/(1+ vô hạn) = Vs / vô hạn = 0 , Vin = 0.
Vì ta có Vin = [ (V+) - (V-) ] ,
nên Vin = 0 là tương đương với 0 = (V+) - (V-),
có nghĩa là (V+) = (V-).
điều này có nghĩa là khi (A) rất lớn, hoặc lý tưởng nhất là A=vô cùng, ta có (V+) = (V-).
Hệ số khuếch đại (A) của OP AMP luôn rất lớn, đây là lý do tại sao chúng ta có thể coi (V+) = (V-), hai điện thế xuất hiện ở đầu vào của bộ khuếch đại OP AMP bằng nhau, giống hệt nhau.
Kết luận:
Khi phân tích mạch khuếch đại OP AMP , chúng ta luôn dựa trên bốn giả thuyết về một bộ khuếch đại OP AMP lý tưởng, cụ thể là:
1) hệ số khuếch đại là vô hạn, A = + vô hạn.
2) và do đó điện thế ở đầu vào của nó bằng nhau, (V+) = (V-).
3) trở kháng đầu vào là vô hạn, Zin = +vô hạn.
4) trở kháng đầu ra bằng 0, Zout = 0.