Bài giảng Mạch điện tử và BTL IC tương tự - Chương 1: Mạch tích hợp

NỘI DUNG:
- Mạch tích hợp tương tự
- Mạch khuyếch đại thuật toán 
(Operational Amplifier)
- Các ví dụ thực tế
KHÁI NIỆM CHUNG
• Một số mạch tích hợp (Integrated Circuits) 
Chip IC (Intergrated Circuit) hay mạch tích hợp là một thiết
bị điện tử có kích thước hình học nhỏ, được làm từ vật liệu
bán dẫn, nó bao gồm một số lượng lớn các transistor và các
linh kiện khác được chế tạo trên cùng một đế silic.
KHÁI NIỆM CHUNG
 SSI : (Small-Scale Integration): Độ tích hợp cỡ nhỏ gồm khoảng 
100 linh kiện điện tử trên một chip. 
 MSI (Medium-Scale Integration): Từ 100 đến 3.000 linh kiện 
trên chip. 
 LSI (Large-Scale Integration): Có từ 3.000 tới 10.0000 linh kiện 
trên một chip (1970). 
 VLSI (Very Large-Scale Integration): Từ 10.0000 tới một triệu 
linh kiện trên một chip (1980). 
 ULSI (Ultra Large-Scale Integration): Hơn một triệu linh kiện 
trên chip.
PHÂN LOẠI CÁC MẠCH TÍCH HỢP 
Dựa theo tiêu chí về tỷ lệ mật độ tích hợp như sau:
SỐ BÓNG BÁN DẪN TRONG MỘT CHIP:
• Chip đầu tiên của 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 (công bố ngày 12/11/2007:): 820.000.000 transistor
• Các loại chip và 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 2 Duo 65 nm
2007: Core 2 Duo thế hệ sau 45 nm (còn gọi là 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) là bộ 
khuếch đại DC với độ lợi rất cao, được chế tạo ở dạng mạch tích 
hợp IC.
• Tên gọi OPAMP – do ban đầu chỉ dùng thực hiện các thuật toán 
trong máy tính tương tự.
• Hiện nay OP dùng hết sức rộng rãi trong nhiều ứng dụng đa 
dạng.
• Cấu trúc của bộ OP.
KĐ 
VI SAI
KĐ 
TRUNG 
GIAN
DỊCH 
MỨC DC
ĐỆM 
NGÕ RA
Vi
-
Vi
+
Vo
CHÂN VÀ KÝ HIỆU CỦA MỘT SỐ IC
Sơ đồ một mạch op-amp cơ bản 
Rc1 Rc2
V0
Rc5
R4
R5
R3
R1
R2RE3
IC1
I3
IB3
I4
VE4
VB3
The picture can't be displayed.
Q1 Q2
Q4
Q8
Q5
+Vcc
Q3
Q6
Q7
Vi
+
Vi
-
V0
MẠCH KHUYẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN
• Ký hiệu và tên gọi các chân của OPAMP
+
-
+Vcc
-Vcc
3
2
7
4
6
V1
V2
VO
Điện áp vào vi sai:
Vi = V1 – V2
Điện áp ra: 
Vo = AVi = A(V1 – V2)
Nếu: V2 = 0 thì Vo = A.V1 nên Vo đồng 
pha với tín hiệu vào V1, vì vậy đầu 
vào V1 được gọi là đầu vào không 
đảo và kí hiệu bởi dấu (+) .
Nếu: V1 = 0 thì Vo = -A.V2 nên Vo
ngược pha với tín hiệu vào V2, vì 
vậy đầu vào V2 được gọi là đầu 
vào đảo và kí hiệu bởi dấu (-) .
ĐẶC TUYẾN TRUYỀN ĐẠT VÒNG HỞ
Vo
-Vsat
Bão hòa âm
Bão hòa dương+Vsat
Vi = V+ - V-
Khuếch đại vòng hở
+Vis
-Vis
KÝ HIỆU VÀ ĐẶC TUYẾN TRUYỀN ĐẠT
Vo
-Vsat
Bão hòa âm
Bão hòa dương+Vsat
Vi = V+ - V-
Khuếch đại vòng hở
+Vis
-Vis
+
-
+Vcc
-Vcc
3
2
7
4
6
V1
V2
VO
HỒI TIẾP
KĐ vòng kín AVF
Đặc tuyến truyền đạt vòng hở có 3 miền:
- Miền khuếch đại: V0 = A0 Vi = A0(V+ - V-) 
Điện áp vào nằm trong giới hạn: -Vis < Vi < +Vis
- Miền bão hòa dương: V0  +Vcc khi Vi > +Vis
- Miền bão âm: V0  -Vcc khi Vi < -Vis
Thực tế rất ít dùng KĐ vòng hở, mặc dù HSKD A0 rất lớn nhưng vì giới 
hạn Vis rất bé (chỉ vài chục V – vài trăm V). Chỉ cần trôi nhiệt hoặc 
nhiễu động chút ít là có thể đưa bộ KD sang miền bão hòa. Chế độ 
KD vòng hở được sử dụng trong các mạch xung, số để tạo xung.
ĐẶC TUYẾN TRUYỀN ĐẠT VÒNG HỞ
Trong chế độ KD tuyến tính thường dùng hồi tiếp âm để ổn định bộ 
khuếch đại và mở rộng dải điện áp vào. Trạng thái KD có hồi tiếp gọi 
là KD vòng kín.