Tính hệ số khuếch đại mạch không đảo, đảo, vi sai, xem điện áp ra có bị kẹp theo nguồn và loại op-amp không, và tìm cặp điện trở chuẩn cho hệ số mong muốn.
Ba mạch khuếch đại cơ bản
- Không đảo: G = 1 + Rf / Rg. Tín hiệu vào chân +, trở kháng vào rất lớn nên không làm tải nguồn tín hiệu. Hay dùng để khuếch đại cảm biến.
- Đảo: G = −Rf / Rin. Tín hiệu ra ngược pha, trở kháng vào bằng Rin.
- Vi sai: Vout = Rf / Rin × (V2 − V1). Khuếch đại hiệu hai điện áp, ví dụ đo dòng qua điện trở shunt.
Vì sao Vout thực tế khác tính toán?
Op-amp không ra được điện áp vượt quá nguồn cấp. LM358 chạy nguồn 5V chỉ ra được tối đa khoảng 3.5V. Op-amp rail-to-rail như MCP6002 ra sát 0V và 5V. Mạch đảo chạy nguồn đơn 0–5V thì không ra được điện áp âm: cần nguồn âm, hoặc nâng chân + lên điện áp giữa (ví dụ 2.5V) để dịch mức.
Băng thông
Mỗi op-amp có tích độ lợi – băng thông (GBW) gần như cố định. LM358 có GBW khoảng 1 MHz, nên ở hệ số 10 lần thì băng thông chỉ còn khoảng 100 kHz. Cần khuếch đại lớn cho tín hiệu nhanh thì chia thành hai tầng, hoặc chọn op-amp có GBW cao hơn.
Ví dụ: đưa cảm biến 0–300 mV lên ADC 3.3V
Cần hệ số khoảng 11: dùng mạch không đảo với Rf = 10 kΩ, Rg = 1 kΩ, nguồn 3.3V và op-amp rail-to-rail. 300 mV ra 3.3V, vừa đủ dải đo của ADC trên ESP32 hay STM32.