Tìm hiểu nguyên tắc hoạt động IC khuếch đại thuật toán 741 – Mạch điện tử

Chức năng các chân IC

• Chân 1: Chân chỉnh không
• Chân 2: Ngõ vào đảo
• Chân 3: Ngõ vào không đảo
• Chân 4: VEE chân nối đến đầu âm nguồn kép.
• Chân 5: Không dùng
• Chân 6: Tín hiệu ra
• Chân 7: Nguồn dương
• Chân 8: Không dùng

Mặc dù những phong cách thiết kế hoàn toàn có thể khác nhau giữa những loại sản phẩm và những nhà sản xuất, nhưng tổng thể những mạch khuếch đại thuật toán đều có chung những cấu trúc bên trong gồm có 3 tầng :

• Mạch khuếch đại vi sai :Tầng khuếch đại đầu vào — tạo ra độ khuếch đại tạp âm thấp, tổng trở vào cao, thường có đầu ra vi sai
• Mạch khuếch đại điện áp :Tầng khuếch đại điện áp, tạo ra hệ số khuếch đại điện áp lớn, độ suy giảm tần số đơn cực, và thường có ngõ ra đơn
• Mạch khuếch đại đầu ra: Tầng khuếch đại đầu ra, tạo ra năng lực tải dòng lớn, tổng trở đầu rathấp, có giới hạn dòng và bảo vệ ngắn mạch.

Gương dòng điện

Các phần mạch điện được tô màu đỏ cam là những gương dòng điện. Dòng điện bắt đầu để hoàn toàn có thể sinh ra những dòng điện khác được xác lập bởi điện áp cấp nguồn và điện trở 39 kΩ cùng với 2 mối nối pn tạo ra .
Dòng điện được tính gần đúng bằng : ( VS + – VS – – 2V be ) / 39 kΩ .
Trạng thái của tầng khuếch đại đầu vào được điều khiển và tinh chỉnh bởi hai gương dòng điện bên phía trái. Q10 and Q11 hình thành một nguồn dòng Widlar trong đó điện trở 5 kΩ sẽ đặt dòng điện của cực thu Q10 đến một trị số có tỷ suất rất nhỏ so với dòng điện bắt đầu .
Dòng điện cố định và thắt chặt của Q10 cấp dòng cực nền cho transistor Q3 và Q4 nhưng cũng cấp dòng cực thu cho Q9, trong khi gương dòng điện Q8 và Q9 sẽ cố bám theo độ lớn của dòng cực thu Q3 và Q4. Dòng nay cũng bằng với dòng điện nhu yếu cho nguồn vào, và sẽ là một tỷ suất nhỏ của dòng điện Q10 vốn đã nhỏ .
Một cách khác để nhìn nhận yếu tố là nếu dòng điện của nguồn vào có khuynh hướng tăng cao hơn dòng điện Q10, thì gương dòng điện Q8, Q9 sẽ tháo bớt dòng điện ra khỏi chực nền chung của Q3 và Q4, hạn chế dòng nguồn vào, và ngược lại. Như vậy, điều kiện kèm theo về một chiều của tầng nguồn vào sẽ được không thay đổi nhờ một mạng lưới hệ thống hồi tiếp âm có độ lợi cao .
Vòng hồi tiếp này cũng loại trừ những đổi khác theo hướn đồng pha của những thành phần khác trong mạch bằng cách làm cho điện áp cực nền của Q3 / Q4 bám theo 2V be thấp hơn trị số của điện áp nguồn vào .
Gương dòng điện ở góc trái trên Q12 / Q13 tạo ra dòng điện cố định và thắt chặt cho tầng khuếch đại điện áp lớp A qua cực thu của Q13, và độc lập với điện áp ngõ ra .

Tầng khuếch đại vi sai đầu vào

Phần mạch điện tô màu xanh dương đậm là một tầng khuếch đại vi sai. Q1 và Q2 là transistor nguồn vào, lắp theo kiểu theo cực phát ( hay kiểu cực thu chung ) phối hôp bới đôi transistor Q3 và Q4 nối cực gốc chung thành mạch vi sai nguồn vào. Ngoài ra, Q3 và Q4 cũng tác động ảnh hưởng như một bộ dời mức điện áp và tạo ra một độ lợi để kéo tầng khuếch đại lớp A Chúng cũng tăng cường năng lực chịu điện áp ngược của Vbe rating cho những transistor nguồn vào .
Mạch khuếch đại vi sai Q1 – Q4 sẽ kéo một tải tích cực là gương dòng điện Q5 – Q7. Q7 làm tăng độ đúng chuẩn của gương dòng điện bằng cách giảm trị số dòng điện tín hiệu thiết yếu đi từ Q3 để kéo cực nền của Q5 và Q6. Gương dòng điện này sẽ đổi khác tín hiệu vi sai thành tín hiệu đơn theo cách sau :

Dòng điện tín hiệu của Q3 sẽ là đầu vào của gương dòng điện trong khi đầu ra của gương dòng điện (cực thu của Q6) được nối đến cực thu của Q4. Ở đây, dòng tín hiệu của Q3 và Q4 sẽ được cộng lại với nhau. Đối với nguồn vi sai đầu vào, tín hiệu của Q3 và Q4 bằng và ngược dấu với nhau. Như thế, tổng này sẽ bằng hai lần dòng điện tín hiệu. Mạch này đã hoàn tất quá trình biến từ tín hiệu vào vi sai thành tín hiệu ra đơn.

Điện áp tín hiệu hở mạch Open ở điểm này do tổng dòng điện trên và những điện trở cực thu của Q4 và Q6 nối song song. Do điện trở cực thu của Q4 và Q6 so với tín hiệu sẽ rất lớn, nên độ li75 của điện áp hở mạch của tầng này sẽ rất lớn .
Cần chú ý quan tâm rằng dòng điện cực nền của đầu vào khác không, và tổng trở đầu vào vi sai của 741 sẽ xê dịch 2 MΩ. Chân “ offset null ” hoàn toàn có thể được dùng để lắp những điện trở ngoài song song với điện trở 1 kΩ ( thường thì đó sẽ là 2 đầu cuối của 1 biến trở tinh chỉnh và điều khiển ) để kiểm soát và điều chỉnh cân đối cho gương dòng điện Q5, Q6, và như vậy sẽ gián tiếp kiểm soát và điều chỉnh điện áp ra khi tín hiệu đầu vào = 0 .

Tầng khuếch đại điện áp lớp A

Phần nằm trong khối màu tím là một mạch khuếcvh đại lớp A. Nó gồm có 2 transistor NPN nối Darling ton và sử dụng đầu ra của một gương dòng điện làm tải cực thu nhằm mục đích có hđộ lợi lớn. Tụ điện 30 pF tạo ra hồi tiếp âm tinh lọc tần số cho tầng khuếch đại này, hình thành một bộ bù tần số để tạo sự không thay đổi. Kỹ thuật này gọi là bù kiểu Miller và công dụng của nó giống như một mạch tích phân dùng mạch khuếch đại thuật toán. Đặc tuyến biên độ tần số của nó có độ dốc mở màn từ 10 Hz và giảm 3 dB / bát độ theo tần số. Nó sẽ kết thúc khi độ lợi giàm xuống một .

Mạch định thiên đầu ra

Khối màu xanh lá cây ( Q16 ) là một mạch dời mức điện áp, hoặc một mạch nhân Vbe, một dạng của nguồn điện áp. Trong mạch điện như hình vẽ, Q16 tạo ra một sụt áp không đổi giữa cực thu và cực phát bất kể dòng điện qua mạch. Nếu dòng điện cực nền gần bằng không, điện áp giữa hai cực phát và cực nền là 0.625 V ( trị số tiêu chuẩn của BJT trong miền tích cực ), Do đó dòng điện đi qua điện trở 4.5 kΩ sẽ bằng với dòng đi qua điện trở 7.5 kΩ, và sẽ gây ra giảm áp trên đó là 0.375 V. Do đó nó sẽ duy trì điện áp trên 2 đầu transistor và 2 điện trở là 0.625 + 0.375 = 1 V. Nó sẽ định thiên cho 2 transistor đầu ra ở vùng dẫn gần và giảm méo xuyên tâm. Trong một số ít mạch khuếch đại linh phụ kiện rời, tính năng này được triển khai với chỉ 2 diode .

Tầng xuất

Tầng xuất ( khối màu xanh lạt ) là một mạch khuếch đại đầy kéo lớp AB ( Q14, Q20 ) được định thiên bằng bộ nhân điện áp Vbe Q16 và những điện trở cực thu của nó. Tầng này đucợ kéo bằng cực thu của Q13 và Q19. Dải điện áp ra khoảng chừng thấp hơn 1 volt so với nguồn cấp ứng gồm có phần điện áp của Vbe transistors Q14 và Q20 .
Điện trở 25 Ω trong mạch ra tác động ảnh hưởng như một mạch nhạy dòng, để tạo công dụng số lượng giới hạn dòng ra của transistor Q14 đến trị số khoảng chừng 25 mA so với 741. Giới hạn cho dòng điện ra âm bằng cách sử dụng điện áp ngang qua điện trở cực phát của Q19 và dùng điện áp này để giảm bớt dòng điện kéo cực nền của Q15. Với những phiên bản mới hơn hoàn toàn có thể thấy những sai biệt nhỏ trong mạch số lượng giới hạn dòng ra này .
Điện trở ra không bằng 0 nhưng nếu sử dụng hồi tiếp thì hoàn toàn có thể tiến đến gần 0 nếu có sử dụng hồi tiếp âm .
Ghi chú : Vì mạch 741 đã từng được dùng trong những thiết bị âm thanh và những thiết bị nhạy cảm khác, nhưng giờ đây nó ít được dùng hơn, vì những mạch khuếch đại đời mới tân tiến đã có nhiều văn minh trong việc loại trừ tạp âm. Bên cạnh những tạp âm phát sinh, 741 và những mạch cũ hơn cũng có tỷ số nén tín hiệu d09ồng pha không tốt lắm nên chúng cũng sinh ra tiếng hù và những tương tác đồng pha khác thí dụ như tiếng “ click ” khi đóng ngắt nguồn trong những thiết bị nhạy cảm .

5/5 – ( 3 bầu chọn )

Source: https://laodongdongnai.vn
Category: Chia Sẻ Kiến Thức