Lesson 07 — Op-amp cơ bản

Mô phỏng tương tác: chọn cấu hình, điều chỉnh R_in, R_f, V_in — xem A_v, V_out, sơ đồ mạch, 2 quy tắc vàng và tín hiệu sin khuếch đại / bão hòa theo thời gian thực.

1. Bộ mô phỏng cấu hình

Quy tắc 1 — Virtual Short
V+ = V− V+ = V− = 1.00 V
Quy tắc 2 — Zero Input Current
I+ = I− = 0 I+ = I− = 0 A
Hệ số khuếch đại
A_v A_v = 5.00
Kéo thanh trượt để xem kết quả...
Mạch khuếch đại không đảo: V_in nối vào V+; hồi tiếp R_f từ V_out về V−; R_in từ V− xuống GND. A_v = 1 + R_f/R_in.

2. Tín hiệu vào / ra (sin)

Tín hiệu sin V_in (xanh) và V_out (cam). Khi V_out vượt rail (±Vcc) sẽ bị kẹp — clipping (bão hòa). Hệ số khuếch đại và cấu hình lấy từ Module 1.

V_in biên độ = 1.00 V · V_out biên độ lý tưởng = 5.00 V · Rail ±15 V — không bão hòa.

3. Minh họa đất ảo và đoản mạch ảo

Đoản mạch ảo (Virtual Short): Khi có hồi tiếp âm và A_OL = ∞, op-amp tự điều chỉnh V_out cho đến khi V+ = V−. Hai ngõ vào không nối dây nhưng điện áp bằng nhau — gọi là "ảo" vì không thật.
Op-amp A_OL = ∞ V+ (V_in) + V− − V_out R_f R_in V+ = V− (virtual short) Không nối dây!
V+ = V− là kết quả của hồi tiếp âm — KHÔNG phải nối dây. Nếu hồi tiếp bị đứt, V+ ≠ V− và op-amp sẽ bão hòa ngay lập tức.
Đất ảo (Virtual Ground): Trong mạch đảo, V+ = GND = 0 V. Quy tắc vàng 1 → V− = V+ = 0 V. Điểm V− luôn ở 0 V nhờ hồi tiếp âm, dù V_in thay đổi. Dòng không thể thoát ra GND qua điểm này — đó là "ảo".
Op-amp V_in R_in I → V− − V+ = 0V + GND V_out R_f ← I V− = 0 V Đất ảo! Dòng KHÔNG thoát ra GND thật qua V−
Đất ảo: V− = 0 V nhờ hồi tiếp âm. Toàn bộ dòng I_in từ R_in phải chạy qua R_f. KHÔNG có dòng nào chảy vào đất qua điểm V− này.
Buffer giải quyết loading effect: Mạch phân áp bị kéo lệch khi tải nhỏ. Buffer op-amp cách ly tải, duy trì điện áp phân áp đúng.
Kéo thanh trượt...
Không có Buffer V R1 R2 R_L V_out↓ Có Buffer V R1 R2 BUF R_L V_out = V/2

4. So sánh 3 cấu hình

Thông số Không đảo Đảo Buffer
Công thức A_v 1 + R_f/R_in −R_f/R_in 1
Pha V_out Cùng pha Ngược pha (180°) Cùng pha
|A_v| min 1 (khi R_f=0) 0 → ∞ 1 (cố định)
Trở kháng vào Z_in ~2 MΩ (rất cao) = R_in ~2 MΩ (rất cao)
Ngõ vào V_in nối tới V+ (không đảo) V− qua R_in V+ (không đảo)
Ứng dụng tiêu biểu Mic pre-amp, sensor amp Mạch tổng, bộ lọc Cách ly tải, ADC driver