CHUONG 3-DAT

TRƯỜNG TCN THỚI LAI GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ CHƯƠNG LINH KIỆN BÁN DẪN TÍCH HỢP (IC) VÀ ỨNG DỤNG 3.1 CẤU TẠO VÀ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA IC TUYẾN TÍNH 3.1.1 Cấu tạo chung IC (Viết tắt cụm từ Integrated Circuit) hay gọi vi mạch (Mạch tích hợp vi mạch tích hợp Trong đó, tên gọi phổ biến IC Nó tên gọi chung để tập hợp mạch điện chứa linh kiện bán dẫn nhỏ linh kiện điện tử thụ động Tại đây, chúng kết nối với nhằm thực chức định Hình 3.1 Cấu tạo IC N2003A IC có thiết kế thành phần bên kết tụ với đế (Substrate) tách rời Thông thường đế phiến bán dẫn (Chủ yếu cấu tạo từ Si) phiến cách điện Kích thước phổ biến IC rơi vào khoảng vài trăm đến vài ngàn micro, độ dày cỡ vài trăm micro Nó đựng vỏ làm kim loại hay plastic Ưu điểm IC IC sở hữu ưu điểm to lớn sau:  Giá thành sản phẩm thấp so với mua linh kiện rời GV: TÀO MINH ĐẠT TRƯỜNG TCN THỚI LAI GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ  Kích thước nhỏ, không chiếm nhiều không gian máy  Độ khả tín cao (Tất thành phần IC chế tạo lúc khơng có điểm hàn, nối)  Bởi tất thành phần IC chế tạo lúc nên chúng có thông số phù hợp với giúp cho việc hoạt động chúng hiệu  Chất lượng độ xác gia tăng  Tuổi thọ cao Hình 3.2 Ứng dụng IC Trong sống nay, IC có nhiều ứng dụng như:  Được sử dụng mạch CPU, RAM máy tính  Sử dụng công nghệ RFID dùng để chế tạo khóa điện tử  Điều khiển thiết bị xe hơi, máy giặt…  Khả cảm biến trình ánh sáng, gia tốc, từ trường, chất độc…  Xử lý tín hiệu kỹ thuật số  Chuyển đổi từ tín hiệu analog sang tín hiệu digital ngược lại GV: TÀO MINH ĐẠT TRƯỜNG TCN THỚI LAI GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ  Xử lý dòng, điện áp lớn  Hệ thống chip  Cấu hình lên FPGA (Field-programmable gate array) – Một loại mạch tích hợp cỡ lớn sử dụng cấu trúc mảng phần tử logic để giúp người dùng có khả lập trình  Chứa phận máy tính nhỏ… Hình 3.3: IC ổn áp 12v 3.1.2 Các thông số chung VCC: Điện nguồn (power supply): khoảng điện cho phép cấp cho IC để hoạt động tốt Thí dụ với IC số họ TTL, V CC=5±0,5 V , họ CMOS VDD=3-15V (Người ta thường dùng ký hiệu VDD VSS để nguồn mass IC họ MOS) GV: TÀO MINH ĐẠT TRƯỜNG TCN THỚI LAI GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VImax(min): Điện ngã vào mức cao (High level input voltage): Đây điện ngã vào nhỏ xem mức VImin(max): Điện ngã vào mức thấp (Low level input voltage): Điện ngã vào lớn xem mức VOmax(min): Điện ngã mức cao (High level output voltage): Điện nhỏ ngã mức cao VOmin(max): Điện ngã mức thấp (Low level output voltage): Điện lớn ngã mức thấp IImax: Dòng điện ngã vào mức cao (High level input current): Dòng điện lớn vào ngã vào IC ngã vào mức cao IImin: Dòng điện ngã vào mức thấp (Low level input current) : Dòng điện khỏi ngã vào IC ngã vào mức thấp IOmax: Dòng điện ngã mức cao (High level output current): Dòng điện lớn ngã cấp cho tải mức cao IOmin: Dòng điện ngã mức thấp (Low level output current): Dịng điện lớn ngã nhận mức thấp ICC max, ICC min: Dòng điện chạy qua IC ngã mức cao thấp PD: Công suất tiêu tán (Power requirement) 3.2 IC TUYẾN TÍNH VÀ HỒI TIẾP ÂM 3.2.1 Khuếch đại khơng đảo a Mạch điện Hình 3.4: Khuếch đại đảo dùng IC KĐTT b Nguyên lý làm việc Bộ khuếch đại đảo cho hình có thực hồi tiếp âm song song điện áp qua Rht Đầu vào không đảo nối với điểm chung sơ đồ (nối đất) Tín hiệu GV: TÀO MINH ĐẠT TRƯỜNG TCN THỚI LAI GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ vào qua R1 đặt vào đầu đảo OA Nếu coi OA lý tưởng điện trở vào vơ lớn Rv → ∞, dịng vào OA vơ bé I = 0, nút N có phương trình nút dịng điện: Iv ≈ Iht Từ ta có : Khi K→∞, điện áp đầu vào U0 = Ur/K → , vậy: Uv / R1 = -Ur / Uht Do hệ số khuếch đại điện áp Kđ khuếch đại đảo có hồi tiếp âm song song xác định tham số phần tử thụ động sơ đồ : Kđ = Ur/ = - Rht / R1 Nếu chọn Rht = R1, Kđ = -1, sơ đồ có tính chất tầng đảo lặp lại điện áp (đảotín hiệu) Nếu R1 = từ phương trình Iv ≈ Iht ta có: Iv = - Ura / Rht hay Ura = -Iv.Rht Tức điện áp tỉ lệ với dòng điện vào (bộ biến đổi dịng thành áp) Vì U0 → nên Rv = R1, K → ∞ Rr = 2.3.2 Khuếch đại đảo a Mạch điện Hình 3.5: Khuếch đại không đảo dùng IC KĐTT Bộ khuếch đại khơng đảo gồm có mạch hồi tiếp âm điện áp đặt vào đầu đảo, cịn tín hiệu đặt tới đầu vào khơng đảo OA Vì điện áp đầu vào OA (U0 = 0) nên quan hệ Uv Ur xác định bởi: GV: TÀO MINH ĐẠT TRƯỜNG TCN THỚI LAI GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Lưu ý đến vị trí lối vào lối tức thay U Uvào ngược lại sơ đồ (hình 3.5a), ta có suy giảm điện áp: Khi Rht = R1 = ∞ ta có sơ đồ lặp lại điện áp với K k = Điện trở vào khuếch đại không đảo điện trở vào OA theo đầu vào đảo lớn, điện trở Rr → 3.2.3 Một số ứng dụng a Mạch cộng đảo Hình 3.6: Mạch cộng đảo Sơ đồ hình vẽ có dạng khuếch đại đảo với nhánh song song đầu vào số lượng tín hiệu cần cộng Coi điện trở : Rht = R1 = R2 = … = Rn < Rv Biểu thức điện áp đầu ra: + Ta có: Rht = R1 = R2 = … = Rn < Rv + Khi IV = Iht = I1 + I2 + + In + Hay ta có: Cơng thức phản ánh tham gia giống số hạng tổng Tổng quát: b Mạch cộng không đảo GV: TÀO MINH ĐẠT TRƯỜNG TCN THỚI LAI GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Hình 3.7: Mạch cộng không đảo Sơ đồ nguyên lý mạch cộng khơng đảo vẽ hình Khi U0 = 0, điện áp hai đầu vào bằng: Khi dịng vào đầu khơng đảo khơng (Rv = ), ta có: Chọn tham số sơ đồ thích hợp có thừa số vế phải công thức 3.3 IC SỐ VÀ CÁC CỔNG LOGIC CƠ BẢN 3.3.1 Tổng quan IC số a Khái quát chung IC số vi mạch tổ hợp làm việc với tín hiệu số (Digital), tức tín hiệu vào IC số tín hiệu xung số điện áp, dịng điện IC số ứng dụng rộng rãi mạch điện số, thiết bị số đảm nhận chức từ đơn giản đến phức tạp trình xử lý tín hiệu số, q trình điều khiển, q trình đo lường, thu thập thơng tin v.v GV: TÀO MINH ĐẠT TRƯỜNG TCN THỚI LAI GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Cũng IC tương tự, IC số tồn với nhiều kiểu dáng, nhiều kích thước, nhiều chất liệu vỏ bên ngồi Hình 3.8: Hình dạng qui cách đóng vỏ số IC số b Những đặc trưng kỹ thuật IC số:  IC số họ TTL: Họ TTL họ có cấu trúc bên transitor lưỡng cực (BJT) * Nguồn nuôi: Vcc = + 5V GND: điện nối đất, nối với cực âm nguồn điện (có điện áp 0V) * Mức điện áp: Là mức điện áp qui định cho tín hiệu số nhị phân tương ứng với mức logic ‘logic ’ ‘logic 1’ Để mạch số làm việc bình thường người ta cần phải định tiêu chuẩn điện áp cho mức logic phân biệt trường hợp tín hiệu vào tín hiệu Điện áp vào trạng thái thấp (VIL ): VIL = Vmax = 0,8V Điện áp vào trạng thái cao (VIH ): VIH =Vmin = 2.7V Điện áp trạng thái thấp (VOL ): VOL =Vmax = 0.5V Điện áp trạng thái cao (VOH ): VOH =Vmin = 3.4V * Thời gian trễ trung bình (tpd): Là khoảng thời gian chênh lệch thời điểm xuất tín hiệu đầu so với thời điểm tín hiệu đưa vào đầu vào (khơng phân biệt chuyển mức logic) * Công suất tiêu tán (Pd): GV: TÀO MINH ĐẠT TRƯỜNG TCN THỚI LAI GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Là cơng suất tổn hao phần tử bên IC * Tải vào, tải (Fan in, Fan out): Đánh giá khả lối vào, lối IC nối tối đa đường vào, đường sở đảm bảo IC làm việc bình thường * Nhiệt độ mơi trường làm việc: Là khoảng nhiệt độ cho phép môi trường xung quanh IC mà đảm bảo IC làm việc bình thường * Mã số qui định ghi IC: Mã số IC thường chia làm nhóm mã: Biểu thị hãng(cơng ty) sản xuất: Ví dụ: SN : C.ty Texas MC: C.ty Môtorola HD: C.ty Hitachi CT: Các C.ty Trung quốc 2Biểu thị phạm vi nhiệt độ: Ví dụ: 74: -:- +700C 54: -55-:- 1250C 3Biểu thị hệ: Ví dụ: Không ghi: Hệ tiêu chuẩn H: Hệ tốc độ cao S: Hệ Schottky AS: Hệ Schottky tiên tiến L: Hệ công suất tiêu hao thấp LS: Hệ Schottky công suất tiêu hao thấp ALS: Hệ Schottky công suất tiêu hao thấp tiên tiến 4- Biểu thi chức năng: Ví dụ: 00  IC cổng NAND đầu vào 02  IC cổng NOR đầu vào 5- Biểu thị qui cách đóng vỏ vật liệu Ví dụ: J: hàng vng góc vỏ gốm N: hàng vng góc vỏ plastic (nhựa) W: Kiểu dẹt vỏ gốm T: Kiểu dẹt vỏ kim loại  IC số họ CMOS 1- GV: TÀO MINH ĐẠT TRƯỜNG TCN THỚI LAI GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Họ CMOS họ có cấu trúc bên transitor trường MOSFET (PMOS NMOS) * Các loại hình IC số họ CMOS: - IC CMOS loại tiêu chuẩn: Gồm hệ tiêu biểu + Hệ 4000B (Tiêu biểu hệ CD 4000 công ty RCA – công ty vô tuyến điện Mỹ) + Hệ 4500B (Tiêu biểu hệ MC14500 hãng Môtorola) - IC CMOS loại tốc độ cao: + Hệ 40H - IC CMOS loại tốc độ cao mới: + Hệ 74HC4000 (cấu trúc chân giống CD 4000 RCA) + Hệ 74HC4500 (cấu trúc chân giống MC14500 Motorola) + Hệ 74HCxxx (cấu trúc chân giống họ TTL 74) + Hệ 74ACxxx Họ Các Tham số Điện áp làm việc 4000B 4500B 40H 74HC 74AC (3-:-18)V (3-:-15)V (2-:-8)V (2-:-6)V (2-:-5,5)V Nhiệt độ làm việc (-40-:-+85)oC(-40-:-+85)oC(-40-:-+85)oC(-40-:-+85)oC(-40-:-+85)oC Mức điện áp logic với nguồn nuôi +5V VIL VIH VOL VOH 1,5Vmax 3,5Vmin 0,05Vmax 4,95Vmin 1,5Vmax 3,5Vmin 0,05Vmax 4,95Vmin 1Vmax 4Vmin 0,05Vmax 4,95Vmin 1Vmax 3,5Vmin 0.1Vmax 4,9Vmin 1,35Vmax 3,15Vmin 0,1Vmax 4,9Vmin Bảng 3.1: Bảng thông số IC số họ CMOS 3.3.2 Các cổng logic a Cổng NOT + Khái miệm: Là mạch thực chức phép phủ định logic GV: TÀO MINH ĐẠT 10 TRƯỜNG TCN THỚI LAI GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Hình 3.11: Ký hiệu, bảng chân lý, cấu trúc IC cổng NOT + Ký hiệu: + Hoạt động: Nếu đầu vào mạch có tín hiệu (logic1) đầu khơng có tín hiệu (logic0) ngược lại + Bảng chân lý: b Cổng OR: + Khái miệm: Là mạch thực chức phép cộng logic Y = x + x2 Hình 3.12: Ký hiệu, bảng chân lý, cấu trúc IC cổng OR + Ký hiệu: + Hoạt động: Nếu hai đầu vào hai có tín hiệu (logic1) lối có tín hiệu Cịn hai đầu vào khơng có tín hiệu lối khơng có tín hiệu (logic0) + Bảng chân lý: c Cổng AND: + Khái miệm: Là mạch thực chức phép nhân logic Y = x 1.x2 GV: TÀO MINH ĐẠT 11 TRƯỜNG TCN THỚI LAI GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Hình 3.13: Ký hiệu, bảng chân lý, cấu trúc IC cổng AND + Ký hiệu: + Hoạt động: Nếu hai đầu vào có tín hiệu (logic1) lối có tín hiệu Cịn hai đầu vào hai tín hiệu (logic0) lối khơng có tín hiệu + Bảng chân lý: d Cổng NOR + Khái miệm: Là mạch thực chức phép tính logic Hình 3.14: Ký hiệu, bảng chân lý, cấu trúc IC cổng NOR + Ký hiệu: + Hoạt động: Nếu hai đầu vào khơng có tín hiệu (logic0) lối có tín hiệu Cịn hai đầu vào hai có tín hiệu (logic1) lối khơng có tín hiệu + Bảng chân lý: e Cổng NAN + Khái miệm: Là mạch thực chức phép tính logic Hình 3.15: Ký hiệu, bảng chân lý, cấu trúc IC cổng NAND + Ký hiệu: + Hoạt động: Nếu hai đầu vào hai khơng có tín hiệu (logic0) lối có tín hiệu Cịn hai đầu vào có tín hiệu (logic1) lối khơng có tín hiệu GV: TÀO MINH ĐẠT 12 TRƯỜNG TCN THỚI LAI GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ + Bảng chân lý: f Cổng EX – OR + Khái miệm: Là mạch thực chức phép tính logic Hình 3.16: Ký hiệu, bảng chân lý, cấu trúc IC cổng EX-OR + Ký hiệu: + Hoạt động: Nếu hai đầu vào có trạng thái tín hiệu đầu khơng có tín hiệu (logic0) Cịn hai đầu vào khác trạng thái tín hiệu đầu có tín hiệu (logic1) + Bảng chân lý: 3.4 THỰC HÀNH, BÀI TẬP: 3.4.1 Thực hành nhận biết số IC tuyến tính thơng dụng thực tế hình dáng, qui cách đóng vỏ, số lượng cách bố trí chân chúng 3.4.2 Thực hành nhận biết số IC khuếch đại thuật tốn (OA) thơng dụng thực tế hình dáng, qui cách đóng vỏ, số lượng và cách bố trí chân chủng loại 3.4.3 Thực hành nhận biết số IC số chứa đựng mạch cổng logic thơng dụng thực tế hình dáng, qui cách đóng vỏ, mã số ghi thân IC 3.5 CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP: 3.5.1 Ký hiệu, chức đầu vào ra, đặc điểm hoạt động khuếch đại thuật tốn tín hiệu vào/ra, hệ số khuếch đại, đặc tuyến truyền đạt 3.5.2 Mạch khuếch đại thuật tốn chế độ khơng đảo Viết biểu thức tính hệ số khuếch đại biện luận giá trị điện trở mắc ngồi 3.5.3 Mạch khuếch đại thuật tốn chế độ đảo Viết biểu thức tính hệ số khuếch đại biện luận giá trị điện trở mắc 3.5.4 Vẽ ký hiệu, viết biểu thức logic cổng logic tương ứng với ký hiệu 3.5.5 Xây dựng bảng chân lý cổng logic bản, sở giải thích hoạt động chúng TÀI LIỆU THAM KHẢO GV: TÀO MINH ĐẠT 13 TRƯỜNG TCN THỚI LAI GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ [1] Dương Minh Trí – Sơ đồ chân linh kiện bán dẫn – NXB Sở giáo dục thành phố Hồ Chí Minh – 1989 [2] Đại học Thanh hoa Bắc Kinh – Cơ sở kỹ thuật điện tử số (bản dịch Vũ Đức Thọ) - NXB giáo dục – 1998 [3] Đỗ Xuân Thụ - Kỹ thuật điện tử - NXB Đại học giáo dục chuyên nghiệp – 1990 [4] H.Schreiber – Kỹ thuật điện tử qua sơ đồ (bản dịch Lê Văn Doanh) – NXB Khoa học kỹ thuật – 1997 [5] Lương Ngọc Hải – Giáo trình kỹ thuạt xung số - NXB Giáo dục – 2005 [6] Nguyễn Viết Nguyên - Giáo trình linh kiện điện tử ứng dụng – NXB Giáo dục – 2002 [7] R.H.Warring – Linh kiện điện tử cho người thiết kế mạch (bản dịch Đoàn Thanh Huệ) – NXB Thống kê – 1996 [8] Võ Thạch Sơn – Linh kiện bán dẫn vi điện tử - NXB Khoa học kỹ thuật – 2001 GV: TÀO MINH ĐẠT 14 TRƯỜNG TCN THỚI LAI GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Một IC tổ hợp vài đến vài nghìn mạch điện chứa transistor, diode, tụ điện, điện trở, v.v chúng gắn lên vài mm2 chíp silic, đặt khối nhựa gốm Một IC đơn có số khả chức đặc biệt khả so sánh logic tín hiệu trị số, khả khuyếch đại điện áp đầu vào Các IC có ưu mạch khơng tích hợp: - Vì nhiều yếu tố gắn lên chíp silic đơn, đầu nối tiếp xúc giảm đáng kể, dẫn đến giảm hư hỏng - Chúng nhỏ nhẹ nhiều - Chi phí sản xuất thấp nhiều Một IC chứa nhiều phần tử, từ 1000 đến 100.000, gọi LSI (Tích hợp quy mô lớn) Một IC chứa 100.000 phần tử gọi VLSI (Tích hợp quy mơ lớn) Hình 47 Cấu tạo IC GV: TÀO MINH ĐẠT Hình 48 Tín hiệu tương tự 15 TRƯỜNG TCN THỚI LAI GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Hình 49 Tín hiệu số I Các tín hiệu tương tự số hố Các tín hiệu điện chia thành loại: tương tự số 1.1 Tín hiệu tương tự Các tín hiệu tương tự thay đổi liên tục thơng suốt theo thời gian Vì vậy, đặc điểm chung tín hiệu tương tự chỗ đầu thay đổi theo tỷ lệ với đầu vào 1.2 Tín hiệu số Các tín hiệu số thay đổi (Mở “ON” Ngắt “OFF”) lúc theo thời gian Đặc tính chung mạch số chỗ đầu thay đổi đột ngột đầu vào tăng lên tới mức Chẳng hạn như, đầu vào tăng từ 0V đến 5V, đầu 0V đầu vào đạt tới 5V Tuy nhiên đầu đột ngột nhảy lên 5V đầu vào đạt tới 5V Mở Ngắt tín hiệu chuyển hay khơng Bình thường, Mở thể Ngắt Khi điện áp sử dụng tín hiệu đầu vào cần phải lấy điện áp làm chuẩn Sau đó, điện áp điện áp chuẩn tín hiệu 1, điện áp chuẩn tín hiệu Chẳng hạn như, đạt điện áp chuẩn 5V, máy tính xác định tín hiệu 9V, 7V 6V 1, tín hiệu thể tín hiệu đầu vào Mặt khác tín hiệu 2V 0V coi "0" tín hiệu đầu vào coi tồn GV: TÀO MINH ĐẠT 16 TRƯỜNG TCN THỚI LAI GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ II Các mạch logic 2.1 Mô tả Các IC số chứa vài phần tử khác Các mạch IC số gọi mạch logic mạch số lập thành tổ hợp loại khác cổng NOT, OR, NOR, AND NAND Vì cổng có khả đặc biệt để xử lý logic hai nhiều tín hiệu, chúng gọi cổng logic Một mối quan hệ logic thiết lập đầu vào đầu tín hiệu số Một bảng thực trình bày mối quan hệ đầu vào đầu tín hiệu số Hình 50 IC số 2.2 Cổng NOT Hình 51 Cổng NOT Một cổng NOT có đầu tín hiệu ngược với tín hiệu đầu vào Khi điện áp đặt lên cực vào A, khơng có điện áp truyền cực Y Một mạch điện có chức cổng NOT: Khi cơng tắc A đóng lại (ON), mở (OFF) điểm tiếp xúc relay, làm cho đèn tắt GV: TÀO MINH ĐẠT 17 TRƯỜNG TCN THỚI LAI GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Hình 52 Sơ đồ hoạt động cổng NOT 2.3 Cổng OR Trong cổng OR, tín hiệu cần tín hiệu vào Khi đặt điện áp vào hai đầu vào A B, có điện áp đầu Y Hình 53 Cổng OR Một mạch điện có chức cổng OR: Khi hai công tắc A B đóng lại (ON), đèn sáng lên GV: TÀO MINH ĐẠT 18 TRƯỜNG TCN THỚI LAI GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Hình 54 Hoạt động cổng OR 2.4 Cổng NOR Một cổng NOR tổ hợp cổng OR cổng NOT Tín hiệu đầu Y hai đầu vào A B Tín hiệu đầu Y hai đầu vào A B số Hình 55 Cổng NOR 2.5 Cổng AND Trong cổng AND, đầu tín hiệu vào Sẽ có điện áp đầu Y điện áp đặt vào hai đầu vào A B GV: TÀO MINH ĐẠT 19 TRƯỜNG TCN THỚI LAI GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Hình 56 Cổng AND Hình 57 Hoạt động cổng AND Một mạch điện có chức cổng AND: Đèn không sáng lên trừ hai cơng tắc A B đóng lại (ON) 2.6 Cổng NAND Cổng NAND tổ hợp cổng AND cổng NOT Tín hiệu đầu Y hai đầu vào A B Tín hiệu đầu Y hai đầu vào A B Hình 58 Cổng NAND III Op-amp : GV: TÀO MINH ĐẠT 20 TRƯỜNG TCN THỚI LAI GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Một so đối chiếu điện áp đầu vào dương (+) với đầu vào âm (-) Nếu điện áp đầu vào dương A cao điện áp đầu vào âm B, đầu Y Nếu điện áp đầu vào dương A thấp điện áp đầu vào âm B, đầu Y Hình 59 Bộ so Ký hiệu Ký hiệu mạch điện mạch khuếch đại thuật toán sau: Ký hiệu mạch khuếch đại thuật tốn sơ đồ điện Trong đó: • V+: Đầu vào khơng đảo • V−: Đầu vào đảo • Vout: Đầu • VS+: Nguồn cung cấp điện dương • VS−: Nguồn cung cấp điện âm Các chân cấp nguồn (VS+ and VS−) ký hiệu nhiều cách khác Cho dù vậy, chúng có chức cũ Thơng thường chân thường vẽ dồn góc trái sơ đồ với hệ thống cấp nguồn cho vẽ rõ ràng Một số sơ đồ người ta giản lược lại, không vẽ phần cấp nguồn Vị trí đầu vào đảo đầu vào khơng đảo hốn chuyển cho cần thiết Nhưng chân cấp nguồn thường không đảo ngược lại GV: TÀO MINH ĐẠT 21 TRƯỜNG TCN THỚI LAI GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Sơ đồ bên mạch khuếch đại thuật toán 741 Mặc dù thiết kế khác sản phẩm nhà chế tạo, tất mạch khuếch đại thuật tốn có chung cấu trúc bên trong, bao gồm tầng: o o o Mạch khuếch đại vi sai Tầng khuếch đại đầu vào — tạo độ khuếch đại tạp âm thấp, tổng trở vào cao, thường có đầu vi sai Mạch khuếch đại điện áp Tầng khuếch đại điện áp, tạo hệ số khuếch đại điện áp lớn, độ suy giảm tần số đơn cực, thường có ngõ đơn Mạch khuếch đại đầu ra: Tầng khuếch đại đầu ra, tạo khả tải dòng lớn, tổng trở đầu thấp, có giới hạn dịng bảo vệ ngắn mạch Nguyên lý hoạt động Đầu vào vi sai mạch khuếch đại gồm có đầu vào đảo đầu vào không đảo, mạch khuếch đại thuật toán thực tế khuếch đại hiệu số điện hai đầu vào Điện áp gọi điện áp vi sai đầu vào Trong hầu hết trường hợp, điện áp đầu mạch khuếch đại thuật toán điều khiển cách trích tỷ lệ điện áp để đưa ngược đầu vào đảo Tác động gọi hồi tiếp âm Nếu tỷ lệ 0, nghĩa khơng có hồi tiếp âm, mạch khuếch đại gọi hoạt động vòng hở Và điện áp với điện áp vi sai đầu vào nhân với độ lợi tổng mạch khuếch đại, theo cơng thức sau: Trong V+ điện đầu vào không đảo, V− điện đầu vào đảo G gọi độ lợi vòng hở mạch khuếch đại GV: TÀO MINH ĐẠT 22 TRƯỜNG TCN THỚI LAI GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Do giá trị độ lợi vòng hở lớn thường không quản lý chạt chẽ từ chế tạo, mạch khuếch đại thuật tốn thường làm việc tình trạng khơng có hồi tiếp âm Ngoại trừ trường hợp điện áp vi sai đầu vào vơ bé, độ lợi vịng hở lớn làm cho mạch khuếch đại làm việc trạng thái bão hòa trường hợp khác (Xem phần Những sai lệch phi tuyến) Một thí dụ cách tính tốn điện áp có hồi tiếp âm thể phần Mạch khuếch đại không đảo Một cấu hình khác mạch khuếch đại thuật tốn sử dụng hồi tiếp dương, mạch trích phần điện áp đưa ngược trở đầu vào không đảo Ứng dụng quan trọng dùng để so sánh, với đặc tính trễ hysteresis (Xem Schmitt trigger) Mạch khuếch đại thuật toán lý tưởng Với giá trị điện áp đầu vào, mạch khuếch đại thuật tốn "lý tưởng" có: • Độ lợi vịng hở vơ lớn, • Băng thơng vơ lớn, • Tổng trở đầu vào vơ lớn, (để cho dịng điện đầu vào khơng), • Điện áp bù khơng, • Tốc độ thay đổi điện áp vô lớn, • Tổng trở đầu không • Tạp nhiễu (độ ồn) khơng Máy vi tính 4.1 Mơ tả cấu tạo Máy vi tính nhận tín hiệu từ thiết bị đầu vào, xử lý tín hiệu điều khiển thiết bị đầu Một máy vi tính gọi ECU (bộ điều khiển điện tử) Trong hệ thống chung xe, phận đầu vào cảm biến, phận đầu chấp hành 4.2 Cấu tạo GV: TÀO MINH ĐẠT 23 TRƯỜNG TCN THỚI LAI GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Một máy vi tính gồm có CPU (bộ xử lý trung tâm), nhớ khác nhau, giao diện I/O (đầu vào/đầu ra) - Bộ nhớ : Bộ nhớ gồm có mạch điện để lưu giữ chương trình điều hành liệu trao đổi Có hai loại nhớ: ROM (bộ nhớ đọc), RAM (bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên) Bộ nhớ ROM thay đổi xóa Vì vậy, liệu lưu giữ không dù nguồn điện bị ngắt Vì nhớ ROM sử dụng để lu giữ chương trình khơng cần phải thay đổi xóa Bộ nhớ RAM loại nhớ, liệu thay đổi xóa Bất liệu lưu giữ nguồn điện bị cắt Vì nhớ RAM sử dụng để lưu giữ liệu thay đổi xóa thơng qua phép tính CPU thực - CPU : Bộ CPU trung tâm chức máy tính, gồm có cấu điều khiển phận tính tốn Nó thực lệnh chương trình lệnh theo tín hiệu từ cấu đầu vào, điều khiển thiết bị đầu - Giao diện I/O: Một giao diện I/O biến đổi liệu từ thiết bị đầu vào thành tín hiệu CPU nhớ nhận dạng Ngồi ra, cịn biến đổi liệu CPU xử lý thành tín hiệu thiết bị đầu nhận dạng Vì liệu truyền tốc độ thiết bị I/O, GV: TÀO MINH ĐẠT 24 TRƯỜNG TCN THỚI LAI GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ CPU, phận nhớ khác nhau, chức giao diện I/O dùng để điều chỉnh tốc độ GV: TÀO MINH ĐẠT 25