Bài giảng “Mạch điện tử & BTL IC tương tự - Chương 1: Mạch tích hợp” cung cấp cho người học các kiến thức: Mạch tích hợp tương tự, mạch khuyếch đại thuật toán (Operational Amplifier), các ví dụ thực tế. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
NỘI DUNG: - Mạch tích hợp tương tự - Mạch khuyếch đại thuật tốn (Operational Amplifier) - Các ví dụ thực tế KHÁI NIỆM CHUNG • Một số mạch tích hợp (Integrated Circuits) KHÁI NIỆM CHUNG Chip IC (Intergrated Circuit) hay mạch tích hợp thiết bị điện tử có kích thước hình học nhỏ, làm từ vật liệu bán dẫn, bao gồm số lượng lớn transistor linh kiện khác chế tạo đế silic PHÂN LOẠI CÁC MẠCH TÍCH HỢP Dựa theo tiêu chí tỷ lệ mật độ tích hợp sau: SSI : (Small-Scale Integration): Độ tích hợp cỡ nhỏ gồm khoảng 100 linh kiện điện tử chip MSI (Medium-Scale Integration): Từ 100 đến 3.000 linh kiện chip LSI (Large-Scale Integration): Có từ 3.000 tới 10.0000 linh kiện chip (1970) VLSI (Very Large-Scale Integration): Từ 10.0000 tới triệu linh kiện chip (1980) ULSI (Ultra Large-Scale Integration): Hơn triệu linh kiện chip SỐ BĨNG BÁN DẪN TRONG MỘT CHIP: • Chip Intel 4004 (năm 1971) có 2.300 transistor • Các máy tính IBM PC đầu tiên: Loại 8086 (năm 1978): 29.000 transistor Loại i486 (năm 1989): 1.200.000 transistor Pentium III (năm 1999): 9.500.000 transistor Pentium IV (năm 2000): 42.000.000 transistor Penryn (cơng bố ngày 12/11/2007:): 820.000.000 transistor • Các loại chip công nghệ sản xuất: 1993: Pentium 800 nm 1999: Pentium III 250 nm 2002: Pentium IV 130 nm 2003: Centrino 130 nm 2005: Pentium D 90 nm 2006: Core Duo 65 nm 2007: Core Duo hệ sau 45 nm (còn gọi Penryn), 2009: Core i, công nghệ 32nm, chứa 1,5 tỷ transistor 2011: Công nghệ 22nm Chứa 2,9 tỷ transistor OPAMP (Operational Amplifier) • Khuếch đại thuật toán – OPAMP (Operational Amplifier) khuếch đại DC với độ lợi cao, chế tạo dạng mạch tích hợp IC • Tên gọi OPAMP – ban đầu dùng thực thuật tốn máy tính tương tự • Hiện OP dùng rộng rãi nhiều ứng dụng đa dạng • Cấu trúc OP ViVi+ KĐ VI SAI KĐ TRUNG GIAN DỊCH MỨC DC ĐỆM NGÕ RA Vo CHÂN VÀ KÝ HIỆU CỦA MỘT SỐ IC Sơ đồ mạch op-amp Rc1 Rc2 +Vcc R4 Rc5 Q6 IC1 Q4 Vi+ Q1 Q5 Q2 Q7 VE4 Vi- Q8 I4 I3 R1 V0 Q3 VB3 IB3 RE3 R3 R5 V0 R2 The picture can't be displayed MẠCH KHUYẾCH ĐẠI THUẬT TỐN • Ký hiệu tên gọi chân OPAMP +Vcc V1 Điện áp vào vi sai: + Điện áp ra: Vo = AVi = A(V1 – V2) Vi = V1 – V2 V2 - VO -Vcc Nếu: V1 = Vo = -A.V2 nên Vo ngược pha với tín hiệu vào V2, đầu vào V2 gọi đầu vào đảo kí hiệu dấu (-) Nếu: V2 = Vo = A.V1 nên Vo đồng pha với tín hiệu vào V1, đầu vào V1 gọi đầu vào không đảo kí hiệu dấu (+) ĐẶC TUYẾN TRUYỀN ĐẠT VỊNG HỞ Vo Bão hòa dương +Vsat Khuếch đại vòng hở -Vis +Vis Vi = V+ - V- -Vsat Bão hòa âm KÝ HIỆU VÀ ĐẶC TUYẾN TRUYỀN ĐẠT +Vcc V1 + Vo V2 Bão hòa dương +Vsat VO KĐ vòng kín AVF Khuếch đại vòng hở - -Vcc -Vis +Vis Vi = V+ - V- HỒI TIẾP -Vsat Bão hòa âm ĐẶC TUYẾN TRUYỀN ĐẠT VỊNG HỞ Đặc tuyến truyền đạt vòng hở có miền: - Miền khuếch đại: V0 = A0 Vi = A0(V+ - V-) Điện áp vào nằm giới hạn: -Vis < Vi < +Vis - Miền bão hòa dương: V0 +Vcc Vi > +Vis - Miền bão âm: V0 -Vcc Vi < -Vis Thực tế dùng KĐ vòng hở, HSKD A0 lớn giới hạn Vis bé (chỉ vài chục V – vài trăm V) Chỉ cần trơi nhiệt nhiễu động chút đưa KD sang miền bão hòa Chế độ KD vòng hở sử dụng mạch xung, số để tạo xung Trong chế độ KD tuyến tính thường dùng hồi tiếp âm để ổn định khuếch đại mở rộng dải điện áp vào Trạng thái KD có hồi tiếp gọi KD vòng kín ... VÀ KÝ HIỆU CỦA MỘT SỐ IC Sơ đồ mạch op-amp Rc1 Rc2 +Vcc R4 Rc5 Q6 IC1 Q4 Vi+ Q1 Q5 Q2 Q7 VE4 Vi- Q8 I4 I3 R1 V0 Q3 VB3 IB3 RE3 R3 R5 V0 R2 The picture can't be displayed MẠCH KHUYẾCH ĐẠI THUẬT... KHUYẾCH ĐẠI THUẬT TỐN • Ký hiệu tên gọi chân OPAMP +Vcc V1 Điện áp vào vi sai: + Điện áp ra: Vo = AVi = A(V1 – V2) Vi = V1 – V2 V2 - VO -Vcc Nếu: V1 = Vo = -A.V2 nên Vo ngược pha với tín hiệu vào V2,... Penryn (công bố ngày 12 /11 /2007:): 820.000.000 transistor • Các loại chip công nghệ sản xuất: 19 93: Pentium 800 nm 19 99: Pentium III 250 nm 2002: Pentium IV 13 0 nm 2003: Centrino 13 0 nm 2005: Pentium