Bài giảng IC tuyến tính: Phần 1 - Trường Đại học Thái Bình

Bài giảng IC tuyến tính: Phần 1 được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Giới thiệu vi mạch tuyến tính; Khuếch đại thuật toán; Các mạch khuếch đại. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng IC tuyến tính: Phần 1 - Trường Đại học Thái Bình TRƯỜNG ĐẠI HỌC THÁI BÌNH KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BÀI GIẢNG IC TUYẾN TÍNH Ths. Đào Thị Mơ (chủ nhiệm) Ths. Tống Thị Lan Ths. Nguyễn Thị Thu Hà Ths. Nguyễn Thị Bảo Thư Ths. Nguyễn Thị Nga Ths. Nguyễn Văn Nhương Lưu hành nội bộ, năm 2019 1 MỤC LỤC Danh mục Trang Chương I: Giới thiệu vi mạch tuyến tính 01 1.1 Phân loại vi mạch 01 1.2 Đóng gói các vi mạch 03 Chương 2: Khuếch đại thuật toán 04 2.1 Đặc tính mạch khuếch đại 04 2.1.1 Phân loại mạch khuếch đại 05 2.1.2 Ký hiệu số học 07 2.1.3 Độ lợi mạch khuếch đại 08 2.1.4 Tổng trở vào ra 10 2.2 Mạch khuếch đại vi sai 10 2.2.1. Mạch khuếch đại ghép AC 13 2.2.2. Mạch khuếch đại vi sai 17 2.2.3. Hoạt động của khuếch đại vi sai 20 2.2.4 IC khuếch đại vi sai 21 2.3. Các đặc tính của khuếch đại thuật toán 23 2.3.1. Hoạt động Op-amp 25 2 2.3.2. Các kiểu Op-amp, ký hiệu 27 2.3.4. Giới hạn nguồn cấp điện 29 2.3.4. Giới hạn băng thông: 31 2.4.Hồi tiếp trong Op-amp 33 Chương 3: Các mạch khuếch đại 35 3.1 Khuếch đại đảo 35 3.1.1 Sơ đồ và thiết lập biểu thức 37 3.1.2 Khuếch đại đảo dùng Op-amp lưỡng cực 39 3.2.3 Khuếch đại đảo dùng Op-amp BiFET 41 3.2 Khuếch đại không đảo 46 3.2 Khuếch đại không đảo 47 3.2.1 Sơ đồ và thiết lập biểu thức 48 3.2.2 Khuếch đại không đảo dùng Op-amp lưỡng cực 49 3.2.3 Khuếch đại không đảo dùng Op-amp BiFET 50 3.3 Khuếch đại đệm (Buffer Amplifier) 52 Chương 4: Các ứng dụng của OP-AMP 53 4.1 Khuếch đại tổng 53 4.1.1 Khuếch đại tổng đảo 57 3 4.1.2 Khuếch đại tổng không đảo 69 4.2 Khuếch đại trừ 71 4-3. Khuếch đại tích phân 73 4-4. Khuếch đại vi 75 Chương 5: Các mạch dao động 75 5.1 Dao động tạo sóng sin 75 5.2 Dao động cầu Wien 80 5.3 Dao động đa hài 91 4 Chöông I: GIÔÙI THIEÄU VI MAÏCH TUYEÁN TÍNH 1.1 Phaân loaïi vi maïch Ngöôøi ta chia vi maïch (Integrated Circuit -IC) laøm 2 loaïi chính: - IC tuyeán tính (linear) coøn goïi laø töông töï (analog). - IC soá (Digital) Coù nhieàu ñònh nghóa ñeå phaân nhoùm IC tuyeán tính hay soá (VD: theo tín hieäu vaøo lieân tuïc hay soá). Ôû ñaây ta phaân loaïi theo öùng duïng. Neáu IC ñöôïc duøng cho öùng duïng soá thì ñöôïc xeáp vaøo loaïi IC soá, ngöôïc laïi laø IC tuyeán tính (Linear Integrated Circuits). Caùc heä thoáng soá laøm vieäc baèng caùch söû duïng caùc coång logic AND, NAND, OR, NOR…. caùc duïng cuï giao tieáp (interface) nhö boä laùi ñöôøng daây (line drivers) vaø boä ñeäm (buffers) ñöôïc thieát keá cho öùng duïng soá, caùc vi maïch vi xöû lyù, caùc chip tính toaùn, ñoàng hoà laø caùc duïng cuï soá. Caùc boä chuyeån ñoåi analog sang digital vaø digital sang analog laø caùc IC soá. Caùc duïng cuï khaùc coøn laïi ñöôïc xem laø IC tuyeán tính bao goàm caùc maïch khueách ñaïi, caùc boä so saùnh, oån aùp, dao ñoäng vaø caùc vi maïch thoâng tin: audio vaø video (boä thu AM, FM, taùch soùng, giaûi ñieàu cheá stereo, equalizer…) 1.2 Ñoùng goùi caùc vi maïch (Packaging of Integrated Circuits) Coù nhieàu daïng ñoùng goùi nhö: TO-5, DIP-8, TO-3, SIP-9.. Daïng voû kim loaïi TO-5: coù caùc caáu hình: 8,10,12 chaân (duøng cho caùc IC cuõ). Daïng DIP (Dual In-line Package) ñoùng goùi theo 2 beân ñöôøng, coù caùc caáu hình: 8, 14, 16, 18, 20 caùc haøng chaân caùch nhau 0.3 inch. Dip –24, 28, 40 thì khoaûng caùch gaáp ñoâi 0.6 inch. Coøn caùc chaân keà nhau thì caùch nhau 0.1 inch. Nhöõng naêm gaàn ñaây ngöôøi ta cheá taïo caùc loaïi voû gaén treân beà maët (surface mount package) duøng ñeå gaén IC leân beà maët cuûa maïch in khoâng caàn khoang loã. VD: SO-8 vaø SO-14( SO: Small Outline) Daïng gaén beà maët PLCC 20 tieáp xuùc (PLCC - Plastic Leaded Chip Carrier). Caùc maïch xöû lyù coâng suaát nhö oån aùp vaø khueách ñaïi coâng suaát thöôøng duøng ñoùng goùi khaùc. Ñoái vôùi tieâu taùn coâng suaát töø 20W trôû leân ngöôøi ta duøng daïng TO-3. OÅn aùp ñôn giaûn chæ coù chaân thöù 3 (thöôøng laø ñaát) laø vo.û Ñoái vôùi coâng suaát tieâu taùn 15W thì daïng TO-220 laø phoå bieán nhaát 5 TO-39 cho oån aùp  2W TO-92 cho oån aùp  0.5W vaø cho caùc tham khaûo(chuaån) ñieän aùp. Caùc maïch khueách ñaïi coâng suaát ñoâi khi ôû daïng voû 1 ñöôøng ra SIP (Sigle In line Package) VD: SIP-9. I.3 Nhaän daïng caùc vi maïch tuyeán tính 1. Teân haõng saûn xuaát Döïa vaøo caùc tieáp ñaàu ngöõ (prefix). VD: A741. Baûng 1 cho bieát caùc tieáp ñaàu ngöõ thoâng thöôøng cho IC tuyeán tính duøng bôûi caùc haõng saûn xuaát chính. Baûng 1: Haõng saûn xuaát Tieáp ñaàu ngöõ Analog Devices AD Exar Coporation XR Fauchild Linear Division A, UA Intersil, Inc ICL Linear Technology Corp LT Motorola Semiconductor MC National Semiconductor Corp ...