Nếu các hạt photon xuyên qua diod với năng lượng hv>E,, các hạt điện tử được nâng lên vùng dẫn và để lổ trống ở lại vùng hóa trị hình 1.3 Điện trường trong vùng điện tích không gian sẽ đ
Trang 1m 2Z415
KEVVCVMWEVVEVVVOVVV.VWVEVEVVVVK.VVVVVVVVVVVVVVIVVVNS
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA VẬT LÝ
wae
LUAN VAN TOT NGHIEP
THE TN RAP TT it
ae ET EE
GVHD: Thay Pham Huy Chau
SVTH : Huỳnh Thi Xuân Kiểu
¥
¥
4 X X X
X X
x
%
% 2 x
% x
%
x Xã
%
X
x
% xX
X x x
xX
xX
x X
x xX
LS
Ls
`
% x 4 xX
x
X x
X
YX
% x
x
x x X
x
24^2^2424242^2^2^2^2^2 222 222222^2^ˆ^^ˆˆˆˆˆˆ ^^ EER KK
Trang 2LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thầy PHẠM HUY CHÂU
Khóa 1999-2003
T7 ẽố rẽ ÉÊÉé_<_—ẻ—— .asssssea
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, chúng ta đang sống trong thời đại mà khoa học kỹ thuật phát
triển vô cùng mạnh mẽ Những thành tựu mà nó mang lại cho đời sống con
người hết sức to lớn Sản phẩm của các ngành khoa học kỹ thuật góp phần
quan trọng trong việc cải thiện và nâng cao đời sống xã hội, những sản phẩm
của ngành này ngày càng phong phú và đa đạng hơn, ngày càng tiên tiến
hơn.
Cùng với sự phát triển không ngừng của công nghệ điện-điện tử, bằng
chứng là các thiết bị điện tử, kỹ thuật vi mạch đã, đang và sẽ tiếp tục được ứng dung rộng rãi và phổ biến trong mọi lĩnh vực kỹ thuật, trong nền kinh tế
và trong nhà trường thì ngành bán dẫn cũng đã phát triển ở trình độ cao.
Ngành này đã sản xuất ra rất nhiều linh kiện có tính năng tốt để đáp ứng đòi
hỏi ngày càng nhanh và phức tạp của một số ngành như công nghệ thông tin,
ngành điện tử công nghiệp .Các linh kiện bán dẫn, cùng với các linh kiện
điện tử đã tạo ra các thiết bị ngày càng hoàn chỉnh hơn, hiện đại hơn và tiên
lợi hơn.
Chẳng han như ta có thể điều khiển tivi, máy điều hòa .từ 1 khoảng
cách rất xa Sở di tivi nhận được tín hiệu từ remote điểu khiển là do có bộ phân cầm biến trong đó, cảm biến ánh sáng hồng ngoại, cu thể là photodiod
hoặc phototransistor.
Trong nội dung của luận văn này, chúng tôi sẽ đi tìm hiểu về photodiod
và các mạch nối ghép với nó.
Tuy nhiên, do lần đầu tiên tiếp cận với một đề tài khoa học (một hình
thức nhỏ), do hạn chế về mặt thời gian và kiến thức nên chắc chấn luận van
nà y không thể tránh khỏi những sai sót Em rất mong được sự góp ý và hướng
din thêm từ các thầy cô và các bạn để được hoàn chỉnh hơn.
Cuối cùng em xin chân thành cám ơn thầy PHAM HUY CHAU, người
đã trực tiếp hướng dẫn và bổ sung những kiến thức mà em còn thiếu trong
suốt quá trình thực hiện luận văn này Cùng toàn thể thầy cô, Ban chủ nhiệm
khoa đã tao diéu kiến thuận lợi cho chúng em hoàn thành luận văn tốt
nghiệp.
g8 98994604 940004 944/044 904 v6 9090061909244 eee
SVTH: Huỳnh Thị Xuân Kiểu 1
Trang 3LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thầy PHAM HUY CHAU
noe otha 1999-2003 o
2TONG QUAN
PHAN II: THỰC HANH
- Lắp mạch Analog khuếch đại tín hiệu từ photodiod bằng khuếch đại
thuật toán.
- Và mạch điện tử điều khiển:
| Điều khiển đèn sáng hoặc tắt đồng thời với tiếng bíp của loa
2 Điều khiển môtơ chạy theo chiều thuận, dừng lại và chạy theo
chiều ngược
3 Điều khiển đèn sáng ở nhiều trạng thái.
EBLE LMM LLL CL LL LLL RA LALLA LLL LAA LLL LOLOL LL LLL LLM LL A A
SVTH: Huỳnh Thị Xuân Kiểu 2
Trang 4LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thầy PHAM HUY CHAU
Khéa 1999-2003
L.PHOTODIOD
1.Hiệu ứng quang điện
Hiệu ứng quang điện là hiện tượng làm xuất hiện sức điện động trên 2
cực của chuyển tiếp P-N khi dude chiếu sáng.
Hình (1.1) là cấu tao đơn giản hóa của 1 chuyển tiếp P-N và giản đổ
ning lượng tương ứng của nó.
Giả sử phiến bán dẫn P có chiều dày W khá nhỏ và ánh sáng chiếu
vào bể mặt của phiến này.
O nhiệt độ thường các nguyên tử tạp chất trong 2 khối bán dẫn đều đã
bị ion hóa nghĩa là không còn điện tử trên các mức tạp chất Vì vậy, khi
chiếu ánh sáng vào, nếu năng lượng của photon lớn hơn (hoặc bằng ) bề rộng
vùng cấm sẽ giải phóng các điện tử hóa trị thành điện tử tự do, làm sản sinh
ra từng cap điện tử- 16 trống.
O vùng bể mặt của bán dẫn P (nơi được chiếu sáng) sẽ xuất hiện nồng
độ hạt dẫn An, Ap nhiều hơn so với các vùng ở xa Vì vậy các hạt dẫn vừa
sản sinh ra sẽ khuếch tán vé phía néng độ thấp, tức là về phía vùng nghèo
(chuyển tiếp P-N) Trong vùng nghèo này vốn đã có điện trường tiếp xúc
hướng từ NP cho nên nồng độ điện tử An sẽ bị điện trường cuốn về bên
bán dẫn N, còn Ap bị đẩy về bên bán dẫn P Kết quả là có sự tích tụ điện
ECOL LLL LLL LL 4+, re LL LLL ALCL LLL LLL LLAMA LEM EAM
SVTH: Huỳnh Thi Xuân Kiểu 3
Trang 5LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thầy PHAM HUY CHAU
Khóa 1999-2003
tích trong 2 phía đối diện của vùng nghèo: bên P tích điện (+), bên N tích
điện (-).
Nếu 2 cực của chuyển tiếp P-N là hở mạch (không có tải mắc ở mạch
ngoài) thì sư tích tụ điện tích sẽ tăng dần Các điện tích vừa tăng thêm này sẽ
trung hòa bớt điện tích trong vùng nghèo của các ion âm và duơng, làm cho
hiệu thế tiếp xúc của chuyển tiếp P-N gidm xuống Thoạt đầu, trạng thái cân bằng của vùng nghèo bị phá vỡ: hiệu thế tiếp xúc giảm làm dòng khuếch tán
của hạt dẫn đa số tăng lên, đến khi trị số của dòng này bằng dòng trôi của số
hạt dan An, Ap do ánh sáng tạo ra thì tình trạng cân bằng sẽ được hồi phục.
Tương ứng với trang thái đó giữa bán dẫn P và N sẽ tổn tại một hiệu số điệnthế là:
V=Va-Vẹ
Hiệu thế Vạ (do các hạt dẫn sản sinh nhờ ánh sáng An, Ap tích tụ gây nên,
Vạ<V,,) gọi là sức điện động quang.
Nếu nối 2 cực của chuyển tiếp P-N với điện trở tải R, thì dưới tác dụngcủa sức điện động quang Vạ trong mạch ngoài sẽ có ddng điện lạ, gọi là
dòng quang điện, Chiểu của Ie trùng với chiểu của dòng điện ngược của
chuyển tiếp P-N Trị số lạ phụ thuộc vào tốc độ sản sinh các cặp điện tử- lổ
trống dưới tác dụng của ánh sáng vì vậy tỉ lệ với quang thông ®:
AEE ORLA COLMA g2 ! d8 8 eg g g P96 LER LLAMA LAE E LEMMA ELLE AE
SVTH: Huỳnh Thị Xuân Kiểu 4
Trang 6LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thấy PHAM HUY CHAU
Khéa 1999-2003
2.1 Cấu tạo va họat động
Ứng dụng hiệu ứng quang điện người ta chế tạo ra photodiod Đó là
một chuyển tiếp P-N có cấu trúc sao cho ánh sáng để dàng chiếu trực tiếp lên
bể mặt phiến bán dẫn H(I.2) cho ta cấu trúc của một photodiod Nhu đã biết
giữa lớp P và N hình thành một vùng điện tích không gian Trong trường hợp
lớp P có mật độ pha tạp lớn hơn lớp N rất nhiều, ta có lớp P”,và vùng điện
tích không gian được trải rộng ra phần lớn là trong lớp N với độ rộng:
V : Điện áp bên ngoài
Điện dung của lớp chuyển tiếp tỉ lệ nghịch với độ rộng W,từ phương trình trên ta có điện dung của lớp chuyển tiếp P-N:
+
ư OO OE EEL EEE EAE an TL ưa OODLE DOD nở, g ưa c_— —.Ƒ——— ”~ #.e e.
SVTH: Huỳnh Thị Xuân Kiểu 5
Trang 7LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thầy PHAM HUY CHAU
Khóa 1999-2003
OOOO EOLA ELBEAEELELELEREELEEEEEEEEEEEE LE LLL LELLAEM EE LMM LM
Nếu các hạt photon xuyên qua diod với năng lượng hv>E,, các hạt điện
tử được nâng lên vùng dẫn và để lổ trống ở lại vùng hóa trị hình (1.3)
Điện trường trong vùng điện tích không gian sẽ đẩy đi các hạt mang điện tích đa số và hút các hạt mang điện tích thiểu số ở lớp đối diện (như thế
lổ trống ở lớp N sẽ bị hút sang lớp P và electron ở lớp P bị hút sang lớp N) Trong trường hợp này, cap mang điện tích electron- 16 trống bị phân ly và
một đòng quang điện chạy qua một mạch điện bên ngoài diod mà không cin
một điện ấp ( hiệu ứng quang điện) Các hạt điện tích xuất hiện trong vùng
điện tích không gian sẽ bị hút đi ngay lập tức vì sự hiện diện của điện trường
ở đây Các hạt điện tích ở những vùng khác, dau tiên phải khuếch tán đến
vùng điện tích không gian trước khi bị phân ly Nếu độ dài khuếch tán của chúng ngắn và đã tái hợp trước khi đến vùng điện tích không gian, chúng
không góp phẩn vào dòng quang điện Như thế dòng quang điện lạ gồm có
đòng điện l; do điện trường của vùng điện tích không gian và dòng điện
khuếch tán Ip từ những vùng khác Nếu lớp P” rất mỏng so sánh với chiều
sâu thẩm thấu 1/œ,(œ,= hệ số hấp thu) của bức xạ, dòng quang điện từ lớp P*
có thể coi như không đáng kể và dòng quang điện Ip của cả diod có thé viết
như sau:
l„=q®, | |
L no J
L, :chiéu dai khuếch tán của 16 trống trong vùng N
q :điện tích của một electron
, :quang thông
a, :hé số hấp thu
a, là đại lượng duy nhất trong phương trình thay đổi theo bước sóng.
Nó xác định đặc tuyến quang phổ độ nhạy của photodiod.
.c EOLA AAA AAO LAR LEMAR LLAMA MMM A LEAR
SVTH: Huynh Thi Xuan Kiéu 6
Trang 8LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thầy PHAM HUY CHAU
Hinh(1.4)dac tuyến V-I của một photodiod
Đô rong W của vùng điện tích không gian tùy thuộc vào độ pha tạp và
điện áp Nó ảnh hưởng đến phẩm chất của tính thể và cả độ dài khuếch tin
của Lạ Để photodiod có độ nhạy cao, W và L, cẩn có trị số lớn
Tùy theo chế độ làm việc, diod có thể làm việc như một diod bình
thường ( với một điện áp bên ngoài) hay như một tế bào quang điện bán dẫn
(photocell) ( không có điện áp bên ngoài) Với chế độ làm việc như mốt tếbào quang điện , ta có thể coi nó như một nguồn dòng với ddng quang điện lạ
và mắc song song với một tải R, ta có sự liên hệ giữa dòng điện và điện áp
Is: Dòng điện bảo hòa
V: Điện dp trên diod
vob
e
n: Hệ số diod
Trường hợp không được chiếu sáng, lạ=0, phương trình trên được rút
gon thành phương trình cho một diod bình thường với đặc tuyến số 1 của hình
(L4) Trường hợp diod đươc chiếu sáng đặc tuyến dịch chuyển về phía dưới
tùy theo cường đó chiếu sáng, ta có đặc tuyến 2 và 3 hình(1.4)
: Điện áp nhiệt tương ứng với nhiệt độ
~ à OEE LOLOL EEL ELL ELL LEE LOE ELLE LLL EEE DLO
SVTH: Huỳnh Thị Xuân Kiểu 7
Trang 9LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thầy PHAM HUY CHAU
Khéa 1999-2003
= ae Độ dài sóng | Vùng bức xa | Loại tái hợp
bức xa (nm
Germanium gián tiếp
Silizium - - gián tiếp
Gallium-Arsenid Hồng ngoại | trực tiếp
| Gallium- Arsenid Đỏ trực tiếp
Tím
gián tiếpgián tiếp
gián tiế
Bảng trên cho ta nang lượng vùng cấm va độ dài sóng của các vật liệu bán đẫn khác nhau.
—l»3—
Ký hiệu của một photodiod
“.~~.« CO ELLE LLM EMBLEM EACLE ALELLAL EERE EELE MAE
SVTH: Huynh Thi Xuân Kiểu §
Trang 10LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thầy PHAM HUY CHAU
Khóa 1999-2003
FOO OOO AEE ELE ELLE LEOE LEE EELEEELEOOEOEEL ELEN SISOS
2.2 Photodiod loại p-n ; loại p-i-n và loại thac(APD)
Hinh(I.5) mô tả cấu hình tiêu biểu của photodiod Anh sáng đi vào
photodiod qua vùng P rất mỏng, vượt qua vùng trống của lớp tiếp giáp P-N,
và tiếp tục chuyển qua vùng N của photodiod Các photon được hấp thụ dọc
theo vùng này.
Vùng nghèo đóng vai trò quan trọng trong quá trình hoạt động của
photodiod Trong vùng nghèo có điện trường mạnh hướng từ các điện tích
đương sang các điện tích âm (như hìnhI.Š5) Khu vực phía trong vùng nghèo
tạo ra hàng rào điện thế mạnh, cản trở dòng điện qua vùng nghèo Vi du,
một điện tử trong vùng N rất gần vùng nghèo sẽ bị hút rất yếu vào vùng
nghèo, ngược lại một điện tử trong vùng nghèo sẽ dén rất mạnh sang vùng
N Hiện tượng tương ty xảy ra đối với các 16 trống và vùng P Mà vùng nghèo
là vùng hoàn toàn không có lổ trống và các điện tử vùng dẫn, nên trở kháng của vùng nghèo lớn hơn nhiều so với các vùng khác của photodiod; hầu như
toàn bộ thiên áp xuất hiện đọc theo vùng nghèo rất mỏng Điều này dẫn đến
một hàng rào điện thế ngăn chặn các điện tích đi ngang qua vùng nghèo
Tính trung hòa về điện tích được duy trì bởi các điện tích thừa ở vùng N chạy
qua mạch ngoài và tái hợp với các lổ trống thừa ở vùng P
Để miêu tả đẩy đủ quá trình hoạt động của photodiod, chúng ta cẩnphải hiểu quá trình tái hợp Quá trình tái hợp xảy ra khi một điện tử vùng dẫn
nhây xuống vùng hóa trị, nhờ vậy khử đi một điện tử và một lổ trống.
.z“ ˆ La 166 8 9.86640044644006 00/446 G994 249 A LL ALAA MA AEM
SVTH: Huỳnh Thị Xuân Kiểu 9
Trang 11LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thấy PHAM HUY CHAU
Khéa 1999-2003
OOD ELE ng tu tư n ELLE LEAR EEE EEE LEE m ma - ưxư.
Khi photon bị hấp thụ ở vùng nghèo, điện tử và lổ trống sẽ di chuyển
nhanh ra khỏi vùng nghèo nhờ điện trường mạnh trong vùng này Lổ trống sẽ
bị đẩy ra khỏi vùng nghèo vào vùng P của photodiod, và điện tử sẽ bị đẩy
sang vùng N; chúng trở thành các hạt tải dư thừa trong các vùng, những hạt
tải thừa này sinh ra dòng điện khuếch tán Bây giờ ,hàng rào điện thế tạo bởi
điện trường mạnh trong vùng nghèo ngăn cả hai loại hạt tải không cho đi qua vùng nghèo lần nữa Bởi vậy, lúc này tổn tại các điện tích dương thừa trong vùng P và các điện tích âm thừa trong vùng N, mỗi loại được giữ lại trong
vùng tương ứng.
Khi photon bị hấp thụ trong vùng P hoặc N ,ngoài vùng nghèo, tính
trung hòa điện không bị xáo trộn: điện tích đương và điện tích âm được tao ra
là bằng nhau Những điện tích này chuyển động tương đối một cách chậm
chạp trong vùng P hay N, và va chạm với các hạt mang điện khác trên đường
di chuyển Kiểu xung đột này thường xuyên xảy ra giữa các hạt tải đa số,tương tác không gây nén hiện tượng tái hợp Bởi vậy, thời gian sống của các
hạt tải đa số tương đối dài Ngược lại, các hạt tải thiểu số hầu như sẽ xung
đột với các hạt tải đa số trong thời gian rất ngắn, do đó nó phát sinh ra hiện
tương tái hợp Kết quả là, các hạt thiểu số phát sinh trong quá trình hấp thụ
photon phía ngoài vùng trống sẽ có thời gian sống rất ngắn Hầu hết các
trường hợp, không quan sát được những hiện tượng này từ bên ngoài.
Một số cặp điện tử-lổ trống phát sinh do hấp thu photon xảy ra trongcác vùng P, N rất gần vùng nghèo (gọi là trong phạm vi khuếch tán) khuếch
tán vào vùng nghèo, phan tán trong vùng nghèo.
Như vậy, với cấu trúc p-n ta có vùng điện tích không gian rất hẹp, ánh
sáng được hấp thụ phần lớn trong vùng P va N Như thế, đòng quang điện chỉ
là dòng khuếch tin Sự khuếch tán của các hạt mang điện tích tương đối
chim Một hạt điện tử can một thời gian khoảng 3ns để khuếch tán qua mộtlớp P dày Spm và lổ trống cần đến l5ns để khuếch tán qua một lớp N cùng
độ day Photodiod được dùng với công việc không cần vận tốc nhanh
OAL EOML EEL EEL LLL OL LL OLE OO
SVTH: Huỳnh Thị Xuân Kiểu 10
Trang 12LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thầy PHAM HUY CHAU
Photodiod p-i-n là sự thay đổi cấu trúc của photodiod tiếp giáp p-n
bằng cách thêm vào lớp không pha tạp vào giữa hai loại N và loại P như trên
hình (1.6)
Vùng nghèo trong photodiod p-i-n bao gồm toàn bộ vùng giữa Giốngnhư trong lớp tiếp giáp p-n, ở đây tồn tại hàng rào thế ngăn cản dòng hạt tải
đa số đi vào vùng trống mở rộng được tạo bởi hai mặt giữa vùng ¡ Điện
trường phát sinh do các hạt mang điện tại hai bể mặt này Các lổ trống và các
điện tử tự do trong vùng nghèo bị đẩy theo chiểu đối diện vào các vùng màtại đó chúng thành các hạt tải đa số Giống như trường hợp photodiod một lớp
tiếp giáp p-n những hạt tải dư thừa sinh ra dòng điện mạch ngoài.
Như vậy, với photodiod loại p-i-n ánh sáng được hấp thu phẩn lớn trong vùng điện tích không gian Photodiod loại này dùng để làm việc với
vận tốc nhanh Theo phương trình(1),để vùng điện tích không gian có độ rộnglớn, ta cần bán dẫn loại tính khiết (có độ pha tạp N hay P yếu) như là vật liệu
chính.
Để photodiod p-i-n làm việc nhanh, điện áp ngược cần gia tăng để các
hạt mang điện tích bị kéo đi trong vùng điện tích không gian với vận tốc bảo
hòa V „.
Photodiod p-i-n có một số ưu điểm so với photodiod một lớp tiếp giáp
p-n, Thứ nhất, hau như tất cả các photon vào vùng nghèo đều được hấp thụ
tại đây và hấu như không có photon nào đi qua vùng kế tiếp (vùng N wong
.ưưxư tư tư tư vo , ~ 8, EEL ma LLL ELE LLL J }Jỷ Jỷ LLL LLL LEELA LL LLL
SVTH: Huỳnh Thị Xuân Kiểu H
Trang 13LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thầy PHAM HUY CHAU
Khóa 1999-2003
7 7 ưa k n EEL th ELLE EEE EEEEEEEEELELELELEEUE BM
hình 1.6) Có lẻ ưu điểm quan trọng nhất của cấu trúc p-i-n là số lượng cácphoton bị hấp thụ ở vùng P N giảm rất nhiều.
Khi thiên áp ngược trên diod bán dẫn được đặt gần mức đánh thủng
zener, các điện tử va 16 wong tự do được gia tốc mạnh do điện trường mạnh
trong vùng nghèo Xung đột giữa các hạt tải năng lượng cao và nguyên tử
bán dẫn sinh ra các cặp điện tử ,lổ trống thứ cấp, quá trình này gọi là quá
trình ion hóa do va chạm Các hạt tải thứ cấp cũng sẽ được gia tốc, khi chúng
đạt đủ năng lượng, chúng có thể sinh ra các cắp điện tử, lổ trống mới và quá trình cứ tiếp tuc như vậy Quá trình này được gọi là "hiệu ứng thác”, nó làm tăng đòng mạch ngoài Một APD điển hình được vẽ trên hình (1.7)
Anh sáng đi vào ADP thông qua vùng P* rất mỏng ở phía bên trái của
hình ve Hau như toàn bộ quá trình hấp thu photon vào được thực hiện tai
ving i, trong trường hợp nay vùng P bị pha tạp nồng độ thấp Như trường hợp
photodiod p-i-n, điện trường trong vùng ¡ đẩy các điện tử và lổ trống đi theo
các hưởng ngược nhau Cu thể là lổ trống bị kéo sang vùng P* do cuc âm
nguồn điện, trong khi điện tử bị đẩy vé phía vùng N* do cực dương nguồn
điện Trên đường di, điện tử qua vùng thác và bất đầu quá trình khuếch đại ở
đó Thiên áp ngược manh đặt vào vùng này rất gần với mức đánh thủng
zener, Tai đây nó sinh ra điện trường cường độ lớn trong vùng nghèo liên kết
“ c c ư.ư ơn yớyớớ ớ ng v.v ưng ee ee ee ee ee
SVTH: Huỳ nh Thị Xuân Kiểu 12
Trang 14LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thầy PHAM HUY CHAU
Khóa 1999-2003
Lá LEE OLE LEE EL OLOOOOL LE EE
với lớp tiếp giáp P-N” Lớp nghèo P-N” là vùng trở kháng cao, do đó ở đây
điện trường E rất mạnh Hiệu ứng thác xảy ra toàn bộ trong vùng rất nhỏ
này Nếu thiên áp ngược vượt quá mức đánh thủng zener, dong ra sẽ độc lập
với ánh sáng tới Do đó, có thể thấy thiên áp ngược với hiệu ứng thác cẩn phải điểu khiển rất cẩn thận thiên áp này để tránh đi vào vùng đánh thủng.
Khi làm việc photodiod được phân cực nghịch nhờ nguồn điện áp E và
do đó có 1 dòng điện ngược ban đầu Ip rất nhỏ Khi được ánh sáng chiếu vào,
có thêm dòng quang điện lạ tạo bởi các hạt dẫn sản sinh nhờ năng lượng của
photon và chay cùng chiều với dòng điện ngược Vì vậy, dòng điện tổng chạy
qua tải R, có trị số đáng kể và tăng theo cường độ ánh sáng chiếu vào
⁄
R {1 — lotly
Mạch biến tín hiệu ánh sáng thành tín
hiệu điện dùng photodiod
~ MMAR AAR AMAMAMMAAAMCAALELARCEAEM
SVTH: Huỳnh Thị Xuân Kiểu 13
Trang 15LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thay PHAM HUY CHAU
Khéa 1999-2003
.~ ưư ee “7
Tin hiệu ra từ photodiod thường là rất nhỏ, do đó ta phải khuếch đại
lên nhiều lan mới đạt mức chuẩn (TTL) Có nhiều cách khác nhau để tạo
mạch khuếch đại, sau đây là một số phương án:
Mạch khuếch đại dùng Mach KD dùng khuếch đại thuật toán hay
transistor Comparator
Trong luận van nay, để thu được tín hiệu ánh sáng từ khoảng cách xa,
chúng tôi sẽ sử dụng khuếch đại thuật toán và comparator làm bộ khuếch đạitín hiệu từ photodiod Vì thế tôi sẽ đi tìm hiểu vé các mạch điện tử này
II.KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN.
1 Khuếch đại vi sai:
* Dang mạch co bản và họat động:
ELL LMR MAAR LAA ALOE AEE LLL LL LB LLM Mt EBACE LLL MLL MLM ML da
SV'TH: Huỳnh Thị Xuân Kiểu l4
Trang 16LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thầy PHAM HUY CHAU
Khóa 1999-2003
ưa ki k7 0 11 7 g1 k6 gu gu gu gu ưu ưu kg k ru ưd ưu ngư kg gu ưuuk tt ưu kg k ưư kượn, “Hư ớaơn””7_ 424
Hinh(H.1): Dạng mạch khuếch đại vi sai cơ bản
Khuếch đại vi sai là một dạng khuếch đại DC(Direct Current) (tin
hiệu biến thiên chậm) đối xứng, có 2 ngõ vào và 2 ngõ ra Hai cực E của Q,
và Q› ghép chung với nhau và được phân cực bởi nguồn dòng |
Trang 17LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thấy PHAM HUY CHAU
Khéa 1999-2003
te ee 06291888999 #nnnh nh mg gy ư c eaz®
Ver
(a) (b)
Hinh(11.2 ): Tín hiệu vào vi sai và tin hiệu vào cách chung
(a) Biểu thị tổng quát (b) Tách riêng từng loại tín hiệu cho mỗi ngõ vào
* Tín hiệu vào vi sai: là các tín hiệu ngược pha ở 2 ngõ vào Đây
là tín hiệu có ích cẩn được khuếch đại.
V
V„=-V„=—4
2
se Tín hiệu vào cách chung: là tín hiệu vào déng pha trên 2 ngõ
vào, Chúng thường là các nhiễu, ví dụ điện áp trôi theo nhiệt độ, lượng biến
đồng của nguồn cung cấp
Va=Va=Vem
Nhu vay ở ngõ vào ta có:
Vˆz= Vụ+ Vụ= S#Veu
V = Ver + Vere “s + Vom
Với tin hiệu vào vi sai (điện áp vào vi sai) tác dụng vào các đầu vào
không đảo va đảo, điện áp V” tang khoảng nửa hiệu giữa 2 điện áp vào và V
cũng giảm chừng ấy Điện áp V' tăng khiến cho dòng colectơ của Q, tăng
lên, nhưng điện áp Vˆ giảm khiến cho dòng colectd của Q; giảm Vì | =
const, kết quả là Re không tạo ra hồi tiếp âm Dòng colectơ củaQ; giảm dẫn tới điện áp colectơ tăng tương ứng với sự khuếch đại tín hiệu ở ngõ ra Với tín
.c ~ « -~* c LLL EEL ca Hư ưa nan” LLL LLL LL Tang LLL LLL DELON
SVTH: Huỳnh Thị Xuân Kiểu l6
Trang 18LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD; thầy PHAM HUY CHAU
Khéa 1999-2003
ưưư tr ELLER POPE EOE OEE - ư., _,
hiệu cách chung, nghĩa là V°=V”, trong trường hợp này V* và V thay đổi
lượng như nhau và các dòng colectơ tướng ứng cũng thay đổi cùng một lượng,
có sự hồi tiếp âm lớn Trong trường hợp này, tín hiệu déng pha không được
khuếch đại ở ngõ ra.
2.Khuếch đại thuật toán:
2.1 Giới thiệu chung về bộ khuếch đại thuật toán:
Khuếch đai thuật toán còn gọi là OPAMP (OPERATIONAL AMPLIFIER) là bộ khuếch đại DC có hệ số khuếch đại A, rất cao và thường
được chế tạo dưới dang tích hợp (IC).
Khuếch đại thuật toán vốn được ding để thực hiện các thuật toán trong
máy tính tương tự nên có tên gọi như vậy Ngày nay, khuếch đại thuật toán
được ứng dụng rất nhiều trong lĩnh vực khác nhau, với tần số rất rộng từ DC
DC để đặt mức phân cực DC ở ngõ ra; Cuối cùng là ting đệm để khuếch đại
dòng và có trở kháng ra thấp, tao tín hiệu bất đối xứng ở ngõ ra Các ting
khuếch đại đều phép trực tiếp với nhau,
ORE OLE i 8H }n ru eUrÐOBzZZgrU ELLE EME MAO eh TP
SVTH: Huỳnh Thị Xuân Kiều 17
wosVo
Trang 19LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thầy PHẠM HUY CHÂU
Khóa 1999-2003 si ẽs.s 6xx xả
cực C của Q,, đưa vào cực B của Qs, Qs và Q, tạo thành mạch ghép
Darlington để dịch mức DC, tăng hệ số khuếch đại dòng và với kiểu mắc C
chung để có trở kháng ra thấp Tín hiệu ra lấy trên Rạ, điện trở phân cực E
của Q,.
Q; là nguồn dòng cho cặp vi sai Q; và Q; R;, R¿,D, và Rs tạo thành
mạch phân cực và ổn định nhiệt cho Q; Tương tự mạch phân cực và ổn định
nhiệt cho Qs gồm Ryo, Ry, Dz va Ry
Điện áp ra Vo cùng dấu (hoặc cùng pha) với điện áp vào trên cực B
của Q,, gọi là ngõ vào không đảo (ký hiệu dấu +); Khác dấu (hoặc ngược
pha)với điện áp vào trên cực B của Q›, gọi là ngõ vào đảo ( ký hiệu dấu -)
«‹ NT TT -.alaaadndtnaad ra or ola and a ad LALA ELLE E EH
SVTH: Huỳnh Thị Xuân Kiểu 18
Trang 20LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thầy PHAM HUY CHAU
Khéa 1999-2003
COREE EREEEBEREEEELEEEBEELEBEEELEREEEE ư ưu, in uu ư tu tk tư tư EEE OEE
Ký hiệu khuếch đại thuật toán:
Ngõ vào đảo
Ngõ vào Oe
không đảo
2.2 Đặc tính và các thông số của một bộ khuếch đại lý tưởng:
°+Vc +c Bão hòa đương
Hình(I.3.a) minh hoa ký hiệu của một bộ khuếch đại thuật toán thông dung.
Ta thấy có 2 ngõ vào (ngõ vào đảo có điện áp Vˆ,ngõ vào không đảo có điện
áp V*), một ngõ ra (có điện áp Vụ), và nguồn cấp điện +V, Trạng thái ngõ
ra không có mạch hồi tiếp về ngõ vào như H(I.3.a) gọi là trạng thái vòng hở
Hệ số khuếch đại điện áp của khuếch đại thuật toán trong trạng thái đó, ký
hiệu A.„ được gọi là hé số khuếch đại vòng hở
Ta có đáp ứng tín hiệu ra Vp theo các cách đưa tin hiệu vào như sau:
¬ LLAMA ML ELLE ELLE ELL LLL ALMA LOLOL EOE
SVT H: Huỳnh Thị Xuân Kiểu 19
Trang 21LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thdy PHAM HUY CHAU
Khéa 1999-2003
OEE EO OE ELE OEE ELLER OOO OE POOLE OOOO OEE L ELLE:
e Đưa tín hiệu vào ngõ vào đảo: Vạ=-A,„V”
Đưa tín hiệu vào ngõ vào không đảo: Vạ=A,„V°*
e _ Dưa tín hiệu vào đồng thời cả hai ngõ (gọi là tín hiệu vào vi sai):
Vự=A (V'-V)=A.„AV.
Ø trạng thái tĩnh, V°=V”=0, suy ra Vạ=0.
Hình(1I.3.b) minh họa đặc tuyến truyền đạt điện áp vòng hở của
khuếch đại thuật toán Theo đặc tuyến này có 3 vùng làm việc:
e Vùng khuếchđai = :Vo=AyAV,
AV=V*-V" nằm trong khoảng +V;
Vùng bão hòa dương : Vụ=+Vẹc , AV>Vs Vùng bãohòaâm :V„=-Vcc ,AV<-Vs
+Vs là các mức ngưởng của điện áp vào, giới hạn phạm vi mà quan hệ
V, (AV) còn là tuyến tính Các khuếch đại thuật toán thường có Vs khoảng từ
vài chục nV đến vài trăm pV.
Trong thực tế, người ta rất ít sử dụng khuếch đại thuật toán ở trạng thái
vòng hở vì tuy A,, rất lớn nhưng tầm điện áp vào bị giới han quá bé (trong
khoảng +Vs) Chỉ cần trôi nhiệt, hoặc nguồn không ổn định, hoặc nhiều biên
độ rất bé cũng đủ tạo được AV vượt ra ngoài tim +Vs làm ngõ ra bão hòađương , hoặc bão hòa âm Mạch khuếch đại vòng hở thường chỉ sử dụngtrong chế độ xung, Trong chế độ khuếch đại tuyến tính, người ta phải dùng
hỏi tiếp âm để tạo sự làm việc ổn định cho bộ khuếch đại, đồng thời vùng
làm việc của tín hiệu vào tương ứng sẽ được mở rong hơn (H.1I.4) Trạng thái
khuếch dai thuật toán có thêm mạch hồi tiếp âm như vậy được gọi là trạng
thái vòng kín.
ee ee
Trang 22LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thay PHAM HUY CHAU
Khóa 1999-2003
ted SOLED EEE E EEE EE ELE E LOL ttt
Một bộ khuếch đai thuật toán lý tưởng có các thông số cơ bản
như sau:
e — Hệ số khuếch dai vòng hở: A, ( thực tế A,,>10000)
° Tong trở vào Ry (loại BJT Ry>1MQ, loại FET Ry>10°Q)
Hình (11.5):Bộ khuếch dai đảo
OEE LMA LCM LLL OL LL LLL OE LEBRLLE MLLER ENA EM
SVTH: Huỳnh Thị Xuân Kiểu 2I
Trang 23LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thầy PHAM HUY CHAU
Khóa 1999-2003
i OOOO AEE EMER M LM OFF OOOO OOO AEA AE EEE
Bộ khuếch dai đảo cho trên hình (ILS), có thực hiện hồi tiếp âm song
song điện 4p ra qua Rạ Dau vào không đảo được nối với điểm chung của sơ
đồ ( nối đất) Tín hiệu vào qua R; dat vào đầu đảo của khuếch đại thuật toán.Nếu coi khuếch đại thuật toán là lí tưởng thì điện trở vào của nó vô cùng lớn
Ry—>«, và đồng vào khuếch đại thuật toán vô cùng bé Iv=0, nên V°=V'+0.
Khi đó ta có:
lá tu ¬ 0
R R;
Do đó hệ số khuếch đại điện áp Ay của bộ khuếch đại đảo có hỏi tiếp
âm song song được xác định bằng tham số của các phần tử thụ động trong sơ
đồ:
Nếu chon R:=R, thì Ay=-1 sơ đỏ (H5) có tính chat tang đảo lặp lai
điện áp (dao tin hiệu).
2.3.2 Bộ khuếch đại không đảo:
Tín hiệu ra đồng pha với tín hiệu vào
R
R —
a : V
l b Lj
Hình (11.6):B6 khuếch đại không dao
Bộ khuếch đại không đảo hinh(11.6)g6m có mạch hồi tiếp âm điện áp
đặt vào đầu đảo, còn tín hiệu dat tới đầu vào không đảo của khuếch đại thuật
toán Do nội tr R,—>z, 1.50 nên dòng qua R,,R; là bằng nhau
SVTH: Huỳnh Thị Xuân Kiểu 32
Trang 24LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thầy PHAM HUY CHAU
Trang 25LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thầy PHAM HUY CHAU
Các công thức trên có thể mở rộng đến n ngõ vào tùy ý.
2.3.4.Mach cộng không đảo đấu:
Sơ đồ nguyên lí của mạch cộng không đảo vẽ trên hình (H.8)
R, R;
Vue
Hinh({IL8): Mạch cộng không đảo dấu
Tương tự như mạch khuếch đại không đảo, Vy là xếp chéng hai tin
hiệu Vụ; và Vyp.
Giả sử Vy;=O, ta tim được Múi áp ra Vo; tương ứng với Vy;:
Vụip= Cea Gere k.
Ry, ¬
Tương tự, khi V:,=0 ta tìm được Vo: tương ứng với Vv;:
R; R
V.= ets = -| R "ng|
KH On oan oan nen ALAM tran tải
SVTH: Huỳnh Thị Xuân Kiểu 24
Trang 26LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thay PHAM HUY CHAU
Vo=Voit+Vo2 =| 1+ — | ——_—+2o= Voit Vo2 -( R, 2
Nếu có Ry ,;=Ry2=R)=R2 thi :
Vo=VortVo=VvitVv2 (*®)
Công thức (*) có thể được mở rộng đến n ngõ vào tùy ý.
2.3.5 Mạch trừ:
Hình(II.9): Mạch khuếch đại vi sai (mạch trừ)
Theo hinh(II.9) , Vy;:4p vào ngõ vào đảo; Vy2: áp vào ngõ vào không
đảo Ấp dụng phương pháp xếp chồng cho từng kích thích ngõ vào ngắn
mạch ngõ vào còn lại ta được:
Vo =Vo2 + Vor R; 1+ Re Vv Ray,
R, +R, R, 3
Nếu ta chọn R,=R;=R;=R, thi:
Vọ=Vv¿-Vvi
2.3.6 Bộ tích phân:
Sơ đồ bộ tích phân được mô tả trên hình(1.2.3 6)
7L v.v cu ee v.v ư 'y an xkn ỉĩ Jư y yả ee nu an ee
SVTH: Huỳnh Thị Xuân Kiểu 25
Trang 27LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thầy PHAM HUY CHAU
Do điện thé tại điểm: A xấp xỉ bằng không nên:
COREE MAMMAL EEO EEE MAMMAL MMM
SVTH: Huynh Thi Xuân Kiểu 26
Trang 28LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thay PHAM HUY CHAU
2.3.8.Mach tạo ham mũ:
Sơ để mech tạo hà m mũ được cho bởi Hình(IH 12)
Hinah(H.12): Mạch tạo ham mũ
Ta biết rang đồng điện qua diod phân cực thuận xác định bởi:
Trang 29LUẬN VAN TỐT NGHIỆP GVHD: thầy PHAM HUY CHAU
Khóa 1999-2003 ELL LL LL LLL ư kg EEE AE EEE
Trang 30LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thầy PHAM HUY CHAU
Khóa 1999-2003
“ ưư CHORE tư LOLOL OLE LAL LL LAA CML 0 naaaeasa.ằẽaaeaaasadaddedaeasasadaea
Hay :
Bộ khuếch đại thuật toán còn được dùng làm nhiều mục đích khác nữa
như làm đa hài đợi, mạch so sánh, các mạch tạo hàm số, mạch đếm Nhưng
do tinh chất giới hạn của luận văn, sau đây ta sẽ chỉ Gm hiểu vé mạch so
sánh.
SVTH: Huì nh Thị Xuân Kiểu 20
Trang 31LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thay PHAM HUY CHAU
Khéa 1999-2003
IILMACH SO SANH
Hình(1H.1): (2),(c) : Bộ so sánh dùng IC thuật toán với hai kiểu mắc khác nhau và
(b),(d) : Hàm truyền đạt tương ứng của chúng
a)Mach so sánh thực hiện quá trình so sánh biên độ của điện áp đưa
vào(Vy) với một điện ấp chuẩn (V,„„s„„) có cực tính có thể là dương hay âm.
Thông thường giá trị Vạ;,›„; được định trước cố định và mang ý nghĩa là một
thông tin chuẩn, còn giá in Vy: là một lượng biến đổi theo thời gian can được
«tere ee eee
SVTH: Huỳnh Thị Xuân Kiểu 30
Trang 32LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thay PHAM HUY CHAU
Khéa 1999-2003
ee ee ee ee ee ee ee eee (tdi
giám sát theo đối, đánh giá, mang thông tin của quá trình động (thường biến
đổi châm theo thời gian) cần được điểu khiển trong một dảihay ở một trang thái mong muốn Khi hai mức điện áp này bằng nhau(Vv=V,„„„) tại đầu ra bộ so sánh sẽ có sự thay đổi cực tính của điện 4p từ
Vo" mar tới Vọ „„ hoặc ngược lại Trong trường hợp riêng, nếu chon V,;z„;=0
thì thực chất mạch so sánh đánh dấu lúc đổi cực tính của Vy
Trong mạch hình (III.1.a) Vy và V;zø@„; được đưa tới hai đầu vào đảo
và không đảo tương ứng của IC Hiệu của chúng V'g=Vy-V,„„„„ là điện áp
giữa hai đầu vào của IC sẽ xác định hàm truyền của nó:
Khi Vy<V„s„„ thì V'„<0 do đó Vo=Vo" mas
Khi Vv2V newiing thi V'u>0 và Vo=-Vo maxtức là điền áp đổi cực tính khi Vy chuyển qua giá trị ngưỡng V„„„„„„ Nếu Vy
và V„„„› trong hình (IH.1.a) đổi vi trí cho nhau hay cùng đổi cực tính ( khi
vị trí giữ nguy€n) thì đặc tính hình (II 1.b) đảo ngược lại nghĩa là (hình T11 |.c
và d)
Khi Vv<Vzeøa thì Vự=- Vo ma»
Khi Vy2Vogunng thì Vi= +V mạ
b) Trong những trường hợp biên độ của Vy và V;z„x„„ lớn hơn giá trị
điện áp đấu vào tối đa cho phép của IC, cần mắc chúng qua bộ phân áp điện
trở trước khi đưa tới đầu vào của IC Khi làm việc với các tín hiệu xung biến đổi nhanh cần lưu ý tới tính chất quán tính (tré) của IC thuật toán Với các ICthuật toán tiêu chuẩn hiện nay, thời gian tăng của điện áp ra khoảng V/us, do
đó việc dùng chúng trong các mạch so sánh có nhiều hạn chế khi đòi hỏi độ
chính xác cao Trong điều kiện tốt hơn, việc sử dụng các IC chuyên dụng
được chế tạo sắn sẽ có tốc độ chuyển biến nhanh hơn nhiều cấp (cỡ Víns ví
đụ loại pA710, A110, LM310-339 hay NES21 ) Hoặc dùng các biện pháp
kỹ thuật mạch để giảm khoảng cách giữa 2 mức Voi mas.
Cụ thể trong luận văn này, chúng tôi sẽ sử dụng vi mạch thuật toán tiêuchuẩn 741 (OP-AM.741)
ee ee ee ee ng 6 J2 ee
SVTH: Huỳnh Thị Xuân Kiểu 31
Trang 33LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thầy PHAM HUY CHAU
Khóa 1999-2003
ECM LMM ntpraraattt(tgiadadaadaaaC (VẢ Ï MMMM MEERA titties
IV.OP-AMP.741
1 Khái niệm chung:
Vi mạch thuật toán tiêu chuẩn 741 là loại vi mach đơn khối tích hợp lớn
được chế tạo theo công nghệ màng mỏng Nhờ khả năng tích hợp lớn nên
phạm vi ứng dụng trong thực tế rất rộng và đa dạng.
Uu điểm nổi bật của vi mach là làm việc tốt ở điện áp thấp đến š5V.
Ngoài ra còn có các đặc tính chung sau:
Không cẩn phải bù tần số và tăng độ ổn định ở chế độ làm việc
tuyến tính,
Có mạch bảo vệ ngấn mạch và quá tải ở ngõ ra.
Có độ lệch điểm trôi về zero nhỏ
Không bị khóa nếu tín hiệu đưa đến ngõ vào không thích hợp
- Hệ số nén đồng pha lớn
- Tiêu hao công suất nhỏ
Nhờ mức khuếch đại lớn và băng thông rộng nên nó được dùng làm
các mạch tích phân, tích tổng, so pha,làm bộ lọc tích cực, đo lường, dao động,
nắn điện
Vi mạch 741 thuộc thế hệ 3 đã được cải tiến từ vi mạch 709 Riêng 741
cũng luôn được cải tiến để mở rộng hơn nữa phạm vi sử dụng Ở mỗi loại,
ngoài các dic tính chung còn có vài ba đặc tính riêng để ding vào các mục
đích thích hợp Đến nay đã có các loại 741A,741,741C,741M,?4IE.
Các tinh nang về điện, nhiệt trong bảo quản và sử dung như sau:
I.Nguồn điện cung cấp
tLA741A, 741.741E,741M +22V HAT4IC +18V
2 Công suất tiêu tán 310 -670mW
3 Điện dp vào vi sai 430V
Trang 34LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thay PHAM HUY CHAU
- Loại 8 chân có dang hình tròn và hình chữ nhật như hình (IV a,b)
- Loail0 chân có dạng hình vuông như hình(IV c)
- Loại 14 chân có dạng hình chữ nhật như hình (TV.d)
TYP€ PART NO TYPE PART NO
H0A74' CC (^741T7C HATAIA WATSTAFM
wATASS wATAIAC wATat HA741*FM
TYPE PART NO TYPE PART NO
WAT&IA ,(A741AF\M /0A741A /0A741ADM
/IA?74! WAT4tHM ATA) ,0A741DM
pATAIE ,(ÃA741EHC pATAIE ;+‹:ÄA741EDC
pAT4IS (0À741HC wA7T41C /:ỞA741DC
,'A741C /IÒ A741PC
Hình (1V.1)
Sau đây, chúng ta sẽ tìm hiểu một cách đẩy đủ các tính năng của
HATA tiều chuẩ n dựa trên các đặc tính kỹ thuật và các đồ thị Từ đó ta sẽ
“ee ee ee ee g2 eee
SVTH: Huỳ nh Thị Xuân Kiểu 33
Trang 35LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thay PHAM HUY CHAU
Khóa 1999-2003
MIAO MARAE ECAC LELLELELBEECELE 2s sa AAA LEE LOE ALOE
uwA741 dùng transistor lưỡng cực gồm 3 tang
Ting dau là mạch khuếch đại vi sai Q,Q; có hai ngõ vào đảo(-) và
không đảo(-) Tín hiệu lấy ra trên nguồn dòng bằng Qs QyQy làm nguồn
dòng cho Q,Q; cùng với mạch gương dòng điện Q;Q, Còn Q;Q; là mạch
gương dòng điện cho ddng nguồn Q¿ Chân 1 và 5 để cân bằng điểm zero cho
toàn mach.
Tang thứ hai là tang khuếch đại Darlington gồm Q„z¿Q;; để lái tầng
công suất, bảo vệ quá tải bằng Qn, thông dòng phân cực bằng Q›;¡
Tang thứ ba là tầng khuếch đại công suất kiểu bù gồm Q,4Q+, có mach
bảo vệ quá tải nhờ Q„s Nguồn dòng chung cho cả hai tầng gdm Q)2Q):.
Mạch gương dòng điện QoQ), để điều hòa giữa hai nguồn dòng của ting đầu
và hai tầng cuối Hai diod D,,D; nhằm bảo vệ tiếp giáp EB của Qu Tụ C, để
chống tự kích do sự ghép liên tầng trực tiếp gây nên, và cũng chính nó làm
giảm tốc độ quét của vi mạch, hay nói rõ hơn là giảm bớt độ bám hay lặp
giữa điện áp ra với điện áp vào Day là một tính năng quan trong của vi
mach thuật todn.
Vi mach có hai ngd vào và một ngõ ra:
ưaouarn kg v.v g6 g0 g6 gd gu, g6eg kg 6 GE OLE LLL EL LE de ae Oe
SVT H : Huỳnh Thị Xuân Kiểu 34
Trang 36LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: thầy PHAM HUY CHAU
Khéa 1999-2003
ee -a-aa-.-.-.-s.saa ~ ă.ă ư tt n n k tư ky kg ư.ư.ư.
Ngõ vào không đảo, tương ứng dấu (+), ký hiệu là V*.
Ngõ vào đảo, tương ứng dau (-), ký hiệu là V'
Ngõ vào vi sai, ký hiệu Vy là điện áp vi sai được tính bằng:
Vạ=V*-V'
Ngõ ra, ký hiệu là Vo, là điện áp ra vi sai.
Nếu nối mass V" , cấp áp đương cho V thì Vo có áp âm, thường được
ký hiệu bằng chữ L (Low), hoặc bằng số 0 (zero) Bởi vì lúc này Qi, bị khóa,
còn Q», lại dẫn bão hòa Điện áp ngõ ra tương ứng từ 0,2-0,3V.
Nếu nối mass V', cấp áp dương cho V” thi Vp có áp dương, thường ký
hiệu bằng chữ H (High), hoặc bằng số 1 Bởi vì lúc nàu Qạo bị khóa, còn Q,;
lại dẫn bão hòa Điện áp ngô ra sẽ gắn xấp xi điện áp nguén Vec và có giá
trị lớn hơn 3V,
Điện dp vi sai ngõ ra được tính bằng V„=A,(V*-V') Trong đó Ag là độ
khuếch đại vòng hở Giá trị Ap rất, lớn trong khoảng từ 50.000 đến 200.000
_b) Các tinh năng kỹ thuật nêu đẩy đủ ở bảng sau:
A741 (Vs=t15V, T„=25°C)
Thong số Điều kiện a | Don vi
Điện áp vào vi sai —R<l0KQ _ mV '
(Dong điện vào vi sai | a a nà |
| Dong phân cue ngõ vào | j80 |500 nA