Các Loại IC Khuếch Đại Thuật Toán Phổ Biến – Cấu tạo

IC khuếch đại thuật toán là gì?

IC khuếch đại thuật toán (hay còn gọi là IC OP Amp) đây là loại linh kiện rất phổ biến được sử dụng rộng rãi và khá quan trọng trong lĩnh vực điện tử. Loại IC này được dùng để thiết kế các mạch khuếch đại để biến tín hiệu đầu vào có giá trị nhỏ thành tín hiệu có giá trị lớn hơn được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng từ âm thanh, điện tử, y tế đến viễn thông…

Ứng dụng của IC khuếch đại thuật toán

Dưới đây là một số ứng dụng mà IC Op Amp được sử dụng khá phổ biến

• Làm bộ kiếm đại tín hiệu
• Làm bộ lọc
• Thiết kế trong bộ dao động
• Thiết kế trong bộ phân biệt
• Thiết kế bộ tích hợp
• Thiết kế bộ chuyển đổi điện áp sang dòng điện
• Thiết kế bộ chuyển đổi dòng điện sang điện áp
• Bộ khuếch đại Logarit
• Thiết kế bộ chỉnh lưu nửa sóng
• Thiết kế bộ dò đỉnh
• Thiết kế bộ khuếch đại không đảo
• Thiết kế bộ khuếch đại đảo
• Thiết kế bộ dịch pha
• Làm mạch khuếch đại thuật toán

Các loại IC khuếch đại thuật toán On Amp phổ biến

IC khuếch đại thuật toán 741

IC 741 là IC khuếch đại thuật toán (op-amp) được sử dụng phổ biến nhất hiện này. Op-amp 741 giúp đảo ngược điện áp đầu vào ở đầu ra, loại IC này có thể được tìm thấy ở hầu hết mọi nơi trong mạch điện tử

Cấu tạo IC

Tại hình (1) bên dưới hãy cùng xem cấu tạo chân và thử nghiệm của IC741. Có thể dễ dàng nhận thấy, đây là một IC 8 chân. Loại linh kiện này cung cấp hiệu suất vượt trội trong các ứng dụng tích phân, bộ khuếch đại tổng và phản hồi chung. 741 là những op-amp có độ lợi cao; điện áp trên đầu vào đảo ngược có thể được duy trì gần bằng với V(IN)

• Pin 1: Bù trừ
• Pin 2: Đầu vào đảo
• Pin 3: Đầu vào không đảo
• Pin 4: -VCC (nguồn điện áp âm)
• Pin 5: Bù trừ
• Pin 6: Điện áp đầu ra
• Pin 7: +VCC (nguồn điện áp dương)
• Pin 8: Không kết nối

Các chân chính trong op-amp 741 là chân 2, chân 3 và chân 6.

• Trong bộ khuếch đại đảo, một điện áp dương được đặt vào chân 2 của op-amp; ta nhận được đầu ra là điện áp âm qua chân 6, cực tính đã bị đảo ngược.
• Trong một bộ khuếch đại không đảo, một điện áp dương được đặt vào chân 3 của op-amp; ta nhận được đầu ra là điện áp dương qua chân 6. Cực tính vẫn giữ nguyên trong bộ khuếch đại không đảo.

Vcc thường nằm trong khoảng từ 12 đến 15V. Khi sử dụng hai nguồn cung cấp (+Vcc/-Vcc), chúng có cùng điện áp và cực ngược nhau trong hầu hết các trường hợp. Hãy nhớ rằng bộ khuếch đại thuật toán là một bộ khuếch đại điện áp vi sai, độ lợi cao. Đối với bộ khuếch đại thuật toán 741, độ lợi ít nhất là 100.000 và có thể lên hơn 1.000.000. Đây là một điểm mà bạn cần lưu ý trước khi đưa khi đưa 741 vào một mạch.

Có nhiều mạch ứng dụng phổ biến sử dụng IC 741 op-amp ví dụ như bộ cộng, bộ so sánh, bộ trừ, bộ tích phân, bộ vi phân và bộ theo điện áp.

IC khuếch đại thuật toán LM324

LM324 là một mạch tích hợp quad op-amp với độ ổn định cao và băng thông rộng, được thiết kế để hoạt động như một nguồn cung cấp duy nhất trên một dải điện áp rộng. Loại IC này có một số lợi thế khác biệt so với các loại op-amp tiêu chuẩn khác trong ứng dụng nguồn đơn. Về cấu tạo LM324 có14 chân dual in-line, chứa bốn bộ khuếch đại thuật toán hai tầng và được bù nội bộ, để dễ hiểu hơn bạn có thể quan sát hình ảnh bên dưới

Cấu tạo LM324

• Pin 1, 7, 8 và 14 là các đầu ra của bộ so sánh
• Pin 2, 6, 9 và 13 là các đầu vào đảo của bộ so sánh
• Pin 3, 5, 10 và 12 là đầu vào không đảo của bộ so sánh
• Pin 11 là nối đất (0V)
• Pin 4 cung cấp điện áp 5V

Đặc điểm nổi bật

• Được bù tần số nội bộ cho độ lợi đơn vị
• Độ lợi điện áp DC lớn 100 dB
• Băng thông rộng 1 MHz
• Dải điện áp cung cấp rộng: Nguồn đơn 3V đến 32V
• Về cơ bản không phụ thuộc vào điện áp cung cấp
• Phạm vi điện áp đầu vào vi sai bằng điện áp nguồn cung cấp
• Biên độ điện áp đầu ra lớn 0V đến V+ – 1.5V

Các bộ chia điện thế của LM323 được kết nối với các đầu vào đảo và không đảo của op-amp để cung cấp điện áp tại các đầu cuối này. Điện áp cung cấp được cấp cho +V và –V được nối đất. Đầu ra của bộ so sánh này sẽ là logic cao nếu đầu vào cực không đảo lớn hơn đầu vào cực đảo của bộ so sánh. Khi đầu vào đảo nhiều hơn đầu vào không đảo thì logic thấp (0) sẽ là đầu ra.

Nguyên lý hoạt động của LM324:

Khi nguồn được cấp cho đầu cuối không đảo nhỏ hơn điện áp đảo của op-amp thì đầu ra trở thành 0, có nghĩa là không có dòng điện chạy qua. Bởi vì chúng ta đã biết rằng khi “+ > – = 1”. Ở đây dấu ‘+’ biểu thị đầu cuối không đảo và dấu ‘-‘ biểu thị đầu cuối đảo. Nếu điện áp không đảo lớn hơn điện áp đảo thì giá trị đầu ra sẽ lớn

Trong đầu ra này của LM324 được kết nối nội bộ với một số điện trở và nó có một số sắp xếp bên trong IC, tạo ra nhiều điểm khác biệt so với các bộ so sánh khác. Và vì được kết nối nội bộ do đó không cần bất kỳ kết nối điện trở nào từ nguồn cung cấp.

IC khuếch đại thuật toán LM339

LM339 cũng là một trong các loại IC trong mạch so sánh được sử dụng phổ biến nhất, được thiết kế để sử dụng trong các ứng dụng phát hiện mức, cảm biến mức thấp và bộ nhớ trong cho các ứng dụng điện tử ô tô và công nghiệp. Nó có bốn mạch so sánh tích hợp sẵn; LM339 cho phép so sánh hai mức điện áp đầu vào và đưa ra giá trị đầu ra kỹ thuật số để hiển thị mức lớn hơn.

Các mạch so sánh này cũng có một đặc điểm độc đáo là chế độ dải điện áp chế độ chung đầu vào bao gồm cả nối đất, mặc dù nó được vận hành từ một điện áp nguồn cung cấp duy nhất.

Cấu tạo

• Pin 1, 2, 13 và 14 là các đầu ra của mạch so sánh
• Pin 3 cung cấp điện áp 5V
• Pin 4, 6, 8 và 10 là các đầu vào đảo của mạch so sánh
• Pin 5, 7, 9 và 11 là đầu vào không đảo của mạch so sánh
• Pin 12 là nối đất; (0V)

Đặc điểm nổi bật

• Hoạt động với tín hiệu đơn hoặc kép
• Dải điện áp hoạt động rộng (VCC = 2V ~ 36V)
• Chế độ điện áp chung đầu vào bao gồm cả mặt đất
• Cung cấp dòng điện thấp (IF = 0,8mA)
• Dòng phân cực đầu vào thấp 25nA
• Điện áp bão hòa đầu ra thấp
• Đầu ra tương thích với hệ thống logic TTL, DTL và CMOS
• Dải điện áp đầu vào vi sai bằng điện áp nguồn cung cấp

Các bộ chia điện áp của LM339 được kết nối với các đầu vào đảo và không đảo của op-amp để cung cấp điện áp tại các đầu cuối. Điện áp cung cấp được cấp cho +V và –V được nối đất. Đầu ra của bộ so sánh này sẽ là logic cao nếu đầu vào cực không đảo lớn hơn đầu vào cực đảo của bộ so sánh.

Nguyên lý hoạt động của LM339:

Khi nguồn được cấp cho đầu cuối không đảo nhỏ hơn điện áp đảo của op-amp thì đầu ra trở thành 0, có nghĩa là không có dòng điện chạy qua. Bởi vì chúng ta đã biết rằng khi “+ > – = 1”. Ở đây dấu ‘+’ biểu thị đầu cuối không đảo và dấu ‘-‘ biểu thị đầu cuối đảo.

Nếu điện áp không đảo lớn hơn điện áp đảo thì dòng điện sẽ chạy trong thiết bị.

LM339 hoạt động như một bộ thu mở, đó là lý do tại sao ta cần kết nối điện trở từ nguồn cung cấp, nếu chúng tôi loại bỏ điện trở thì sẽ không có dòng điện chạy trong mạch.

IC khuếch đại thuật toán lm358

LM358 là một op-amp kép được sử dụng rộng rãi trong các mạch khuếch đại của đầu dò, khối khuếch đại DC và tất cả các mạch op-amp thông thường, hiện có thể được triển khai dễ dàng hơn trong các hệ thống nguồn đơn. Ví dụ: LM358 có thể hoạt động trực tiếp từ điện áp nguồn +5V tiêu chuẩn được sử dụng như một phần của hệ thống kỹ thuật số và sẽ dễ dàng cung cấp các thiết bị điện tử giao diện cần thiết mà không cần thêm nguồn cấp ngoài ± 15V.

IC LM358 được thiết kế theo gói DIP 8 chân như bên dưới

Cấu tạo 

• Pin 1 và 7 là đầu ra của mạch so sánh
• Pin 2 và 6 là đầu vào đảo
• Pin 3 và 5 là đầu vào không đảo
• Pin 4 là nối đất (GND)
• Pin 8 là VCC +

Đặc điểm nổi bật

• Được bù tần số nội bộ cho độ lợi đơn vị
• Độ lợi điện áp DC lớn: 100 DB
• Băng thông rộng
• Phạm vi cung cấp điện rộng: Nguồn đơn: 3V đến 32V
• Dòng điện cung cấp rất thấp về cơ bản không phụ thuộc vào điện áp cung cấp. Điện áp bù đầu vào thấp: 2 mV
• Dải điện áp vi sai đầu vào bằng với điện áp nguồn cung cấp
• Tiêu thụ điện năng phù hợp cho hoạt động bằng pin

Ưu điểm:

• Cấu tạo gồm 02 op-amp nên có thể được bù nội bộ
• Nhờ vào thiết kế nên không cần nguồn cấp kép để hoạt động
• Cho phép gắn cảm biến trực tiếp gần GND và VOUT và đi đến GND
• Lm358 gần như tương thích với tất cả các dạng logic
• Tiêu thụ điện năng phù hợp cho hoạt động bằng pin

Nguyên lý hoạt động của LM358:

Đầu vào đảo của mạch so sánh LM358, tức là chân 2, được cung cấp cho điện áp cố định, tức là theo tỷ lệ 47k: 10k và đầu vào không đảo của bộ so sánh được kéo xuống và được cung cấp cho đầu cuối cảm biến.

• Khi điện trở giữa nguồn dương và đầu vào không đảo có giá trị cao thì kết quả là đầu vào không đảo nhỏ hơn đầu vào đảo làm cho đầu ra của bộ so sánh ở mức logic thấp tại chân 1
• Khi điện trở giảm làm cho điện áp có sẵn cho đầu vào không đảo cao hơn đầu vào đảo, khiến đầu ra của bộ so sánh ở mức logic cao.

IC On-Amp CA3130

CA3130 là một IC khuếch đại thuật toán hiệu suất ổn định với yêu cầu dòng điện đầu vào thấp. CA3130 là IC BiMOS 15MHz với đầu vào MOSFET và đầu ra lưỡng cực. Các transistor MOSFET có mặt ở các đầu vào cung cấp trở kháng đầu vào rất cao, dòng điện đầu vào có thể thấp tới 10pA. IC này cho thấy tốc độ hoạt động rất cao và kết hợp lợi thế của cả transistor CMOS và transistor lưỡng cực. Sự hiện diện của các transistor PMOS ở đầu vào dẫn đến điện áp đầu vào chế độ chung có thể giảm xuống 0,5 volt dưới đường ray âm. Vì vậy, nó lý tưởng trong các ứng dụng nguồn cung cấp đơn.

Đầu ra có cặp transistor CMOS đưa điện áp đầu ra trong vòng 10mV của một trong hai đầu cuối điện áp cung cấp. IC CA3130 hoạt động ở điện áp từ 5 đến 16 volt và có thể được bù pha chỉ với duy nhất một tụ điện ngoài. IC này cũng có các chân để điều chỉnh điện áp bù và tạo xung strobe.

Mạch điện thoại di động sử dụng CA3130

Đặc điểm nổi bật

• Dòng điện đầu vào thấp: Đảm bảo độ chính xác cao trong các ứng dụng đo lường và cảm biến nhạy cảm.
• Tốc độ hoạt động cao: Phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi băng thông rộng và đáp ứng nhanh.
• Kết hợp ưu điểm của CMOS và lưỡng cực: Vừa có trở kháng đầu vào cao của CMOS, vừa có khả năng chịu điện áp cao và độ nhiễu thấp của lưỡng cực.
• Hoạt động nguồn đơn: Đơn giản hóa thiết kế mạch và giảm chi phí sản xuất
• Điện áp đầu ra gần với điện áp đầu vào: Tối đa hóa biên độ tín hiệu đầu ra.
• Có thể điều chỉnh bù trừ và tạo xung strobe: Tăng tính linh hoạt trong các ứng dụng cụ thể.
• CA3130 – Sự lựa chọn tuyệt vời cho các ứng dụng đòi hỏi hiệu suất cao, độ chính xác và tính linh hoạt!

IC Op-Amp CA3140

Đây là dạng Op Amp BiMOS 4.5MHz với đầu vào MOSFET và đầu ra lưỡng cực. Nó có cả transistor PMOS và transistor lưỡng cực điện áp cao bên trong. Các đầu vào của nó có MOSFET được bảo vệ cổng (PMOS) cung cấp trở kháng đầu vào rất cao, thường vào khoảng 1.5T Ohms.

Yêu cầu dòng điện đầu vào rất thấp, khoảng 10pA. Nó thể hiện khả năng đáp ứng rất nhanh và tốc độ hoạt động cao. Đầu ra có tính năng bảo vệ chống lại thiệt hại do ngắn mạch ở đầu cuối tải. Tầng đầu vào có PMOS FET giúp khả năng điện áp đầu vào chế độ chung thấp tới 0,5 volt. IC được bù pha nội bộ để hoạt động ổn định. Nó cũng có các chân để điều chỉnh tần số roll-off bổ sung và bù trừ offset.

IC Op-Amp TL071

TL071 là Op Amp có độ nhiễu thấp với đầu vào JFET. Nó hoạt động trong chế độ chung rộng và tiêu thụ dòng điện tháp. Nó yêu cầu dòng phân cực đầu vào và dòng bù rất thấp. Đầu ra của nó được bảo vệ ngắn mạch và có tốc độ thay đổi rất cao là 13 V/us và thể hiện hoạt động không chốt. TL071 lý tưởng cho các mạch tiền khuếch đại âm thanh và độ trung thực cao. TL071 và TL072 chỉ chứa một Op Amp bên trong trong khi TL074 là một Quad OpAmp với 4 bộ khuếch đại thuật toán bên trong.

Mạch bảo vệ laptop sử dụng ICTL0 71

IC Op-Amp TL082

Đây là một Op Amp kép với các đầu vào và đầu ra riêng biệt. Nó có đầu vào JFET và đầu ra lưỡng cực. IC này cho thấy tốc độ thay đổi rất cao, dòng phân cực đầu vào thấp. Nó cũng có dòng bù thấp và điện áp bù thấp. Các đầu vào của nó có thể được phân cực với dòng điện đầu vào rất thấp. Đầu ra của IC được bảo vệ ngắn mạch. TL082 thể hiện hoạt động không chốt và nó có bù tần số nội bộ.

IC Op-Amp LM311

Đây là một Op Amp đơn có khả năng điều khiển các mạch DTL, RTL, TTL hoặc MOS. Đầu ra của nó có thể chuyển đổi lên đến 50V và dòng điện 50mA. LM311 hoạt động trên dải điện áp rộng từ 5 – 30V và chỉ yêu cầu một nguồn cung cấp duy nhất. Nó có thể trực tiếp điều khiển rơ le, cuộn dây điện từ,… nếu yêu cầu dòng điện nhỏ hơn 50mA.

Kết nối chân của LM311 khác với các Op Amp khác. Ở đây chân 3 là đầu vào đảo và chân 2 là đầu vào không đảo. Đầu ra cũng khác. Nó có hai đầu ra. Chân 7 là đầu ra dương, nơi dòng điện chìm xuống trong khi Chân 1 là đầu ra âm.

Chân 7 được kết nối với cực góp của transistor đầu ra NPN. Chân 1 tạo thành cực phát của transistor đầu ra. Thông thường, transistor đầu ra ở trạng thái tắt và cực góp của nó sẽ được kéo lên Vcc. Nếu đế của nó nhận được hơn 0,7 volt, nó sẽ bão hòa và bật. Điều này làm chìm dòng điện và tải bật. Vì vậy, không giống như các Op Amp khác, LM311 chìm dòng điện và đầu ra chuyển sang mức thấp khi được kích hoạt

Mạch hẹn giờ Clock sử dụng IC LM 311. Relay bật khi đến giờ cài đặt trong Clock

IC khuếch đại thuật toán 747

IC747 là bộ khuếch đại hoạt động kép mục đích chung chứa hai bộ khuếch đại hoạt động 741. Hai bộ khuếch đại hoạt động có chung một mạng lưới phân cực và dây dẫn nguồn điện. Ngoài ra, hoạt động của chúng hoàn toàn độc lập. Các đặc điểm của bộ khuếch đại hoạt động là không có chốt khi vượt quá phạm vi chế độ chung đầu vào, không dao động. Đây là một gói song song 14 chân (DIP), được hiển thị trong hình bên dưới:

Mô tả chân cắm của Op-amp 747:

• Pin 1 – Đầu vào đảo ngược của op-amp1
• Pin 2 – Đầu vào không đảo của op-amp1
• Pin 3 – Đầu nối bù trừ null op-amp1
• Pin 4 – Điện áp cung cấp âm (-V)
• Pin 5 – Đầu cuối bù trừ null của op-amp2
• Pin 6 – Đầu vào không đảo của op-amp2
• Pin 7 – Đầu vào đảo ngược của op-amp2
• Pin 8 – Đầu cuối bù trừ null của op-amp2
• Pin 9 – Điện áp cung cấp dương (+V) của op-amp2
• Pin 10 – Đầu ra của op-amp2
• Pin 11 – Không kết nối (NC)
• Pin 13 – Điện áp cung cấp dương của op-amp1
• Pin 14 – Đầu cuối bù trừ null của op-amp1

Đặc điểm nổi bật op-amp 747:

• Điện áp cung cấp kép ±1,5V đến ±15V
• Không cần bù tần số
• Có khả năng bảo vệ ngắn mạch
• Dải điện áp chế độ chung và chế độ vi sai rộng
• Tiêu thụ ít điện năng khi hoạt động
• Độ ổn định cao khi hoạt động
• Bù trừ cân bằng null
• Dòng điện cung cấp nhỏ hơn 300 μA trên mỗi bộ khuếch đại ở mức 5 V

Cách kiểm tra IC Op Amp

Bộ khuếch đại thuật toán (Op Amp) được sử dụng rộng rãi trong các mạch điện tử như bộ khuếch đại, bộ so sánh, bộ theo điện áp, bộ khuếch đại tổng,… Hầu hết các loại IC Op Amp được sử dụng rộng rãi như 741, TL071, CA3130, CA3140, v.v. đều có cấu hình chân giống nhau.

Với một thiết bị đơn giản dễ chế tạo được gọi là máy kiểm tra IC khuếch đại thuật toán (như sơ đồ bên dưới) , bạn có thể kiểm tra nhanh chóng các hoạt động của Op Amp khi có nhu cầu xử lý sự cố hoặc bảo dưỡng

Bộ kiểm tra được nối dây xung quanh đế IC 8 chân, trong đó có thể lắp IC cần kiểm tra. Chân 2 (đầu vào đảo của IC) được kết nối với bộ chia điện thế R2, R3 cung cấp một nửa điện áp cho chân 2. Chân 3 (đầu vào không đảo) của đế IC được kết nối với VCC thông qua R1 và một nút nhấn để bật. Chân đầu ra 6 được sử dụng để kết nối đèn LED chỉ thị trực quan thông qua điện trở giới hạn dòng điện R4.

Với thiết kế như một bộ so sánh điện áp, bạn cần lắp IC theo hướng chính xác, vết khía bên trái của IC phải khớp với vết khía trong đế IC. Ở chế độ này, đầu ra của IC1 lên cao khi chân 3 của nó nhận được điện áp cao hơn chân 2. Ở đây chân 2 nhận được 4,5 volt (nếu pin là 9V) và chân 3 là 0 volt.

Lúc này, đầu ra vẫn ở mức thấp và đèn LED sẽ tối. Khi nhấn S1, chân 3 nhận được điện áp cao hơn chân 2 và đầu ra của IC chuyển sang mức cao để bật sáng đèn LED. Điều này cho biết rằng mạch bên trong IC đang hoạt động.

Như vậy là trên đây, Kỹ Thuật Đo đã giới thiệu đến cho bạn các loại IC khuếch đại thuật toán đang được sử dụng rộng rãi nhất, cũng như cấu tạo của chúng. Hy vọng bạn có được hiểu sâu hơn về loại linh kiện điện tử này

Để mua các dòng thiết bị đo lường điện chính hãng với mức giá tốt nhất. Vui lòng liên hệ thông tin bên dưới

Thông tin liên hệ

CÔNG TY TNHH ĐẦU TƯ PHÁT TRIỂN CUỘC SỐNG
HCM: 028.39778269 – 028.36016797 – (Zalo) 0906.988.447
Skype: Lidinco – Email: sales@lidinco.com
Website: lidinco.com – chuyenthietbi.com
Bắc Ninh: 0222.7300180 – Email: bn@lidinco.com