Đang tải... (xem toàn văn)
Tiểu luận môn Kỹ thuật mạch tích hợp IC khuếch đại thuật toán LM339 Nguyên lý và ứng dụng. LM339 gồm 4 bộ so sánh điện áp độc lập, với điện áp offset thấp cỡ 2mV cho cả 4 bộ so sánh. Chúng được thiết kế để hoạt động từ một nguồn đơn có vùng điện áp rộng nhưng cũng có thể hoạt động từ nguồn kép. Nguồn cấp cho cực máng thấp và độc lập với biên độ điện áp cung cấp. Bộ so sánh này có điểm nổi bật là vùng điện áp mode chung đầu vào bao gồm cả đất, ngay cả khi hoạt động từ nguồn đơn.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI Đại học Công Nghệ Tiểu luận mơn Kỹ thuật mạch tích hợp IC khuếch đại thuật toán LM339 Nguyên lý ứng dụng Giáo viên hướng dẫn: PGS Bạch Gia Dương Nhóm 1- K17Đ: Nguyễn Trung Dũng Đỗ Văn Mạnh Nguyễn Thi MỤC LỤC Phần 1: Mô tả I.Mô tả chung II.Ưu điểm III.Đặc trưng .4 Phần 2: Nguyên lí hoạt động I.Khối tạo dòng điện chuẩn II.Khối khuếch đại vi sai III.Khối khuếch đại chuyển mức đầu .10 Phần 3: Ứng dụng 11 I.Mạch so sánh 11 II.Mạch dị điểm khơng 12 III.Mạch so sánh có trễ 13 Phần 1: Mô tả I Mô tả chung LM339 gồm so sánh điện áp độc lập, với điện áp offset thấp cỡ 2mV cho so sánh Chúng thiết kế để hoạt động từ nguồn đơn có vùng điện áp rộng hoạt động từ nguồn kép Nguồn cấp cho cực máng thấp độc lập với biên độ điện áp cung cấp Bộ so sánh có điểm bật vùng điện áp mode chung đầu vào bao gồm đất, hoạt động từ nguồn đơn Ứng dụng LM339 bao gồm so sánh, chuyển đổi tương tự sang số đơn giản, máy phát xung vuông, đa rung cổng logic số điện áp cao LM339 thiết kế với giao diện trực tiếp TTL CMOS Khi hoạt động từ nguồn cộng trừ, thiết kế với giao diện trực tiếp MOS, nguồn cực máng thấp LM339 lợi so với so sánh chuẩn II Ưu điểm - Bộ so sánh có độ xác cao - Có thể dùng nguồn đơn hay nguồn kép - Tương thích với tất loại logic - Nguồn cực máng thích hợp cho việc dùng pin III Đặc trưng - Vùng điện áp cung cấp rộng: VDC - 36 VDC ±1 VDC - ±18 VDC - Dòng cực máng nhỏ ( cỡ 0.8 mA) độc lập với nguồn cung cấp - Dòng phân cực lối vào nhỏ: 25nA - Độ lệch dòng lối vào nhỏ: ±5nA - Độ lệch lối vào nhỏ : ±3mV - Vùng điện áp mode chung lối vào chứa GND - Điện áp vi phân lối vào tương đương với điện áp cung cấp - Điện áp lối bão hòa thấp: 250mV 4mA Điện áp lối tương thích với hệ thống logic TTL, DTL, ECL, MOS CMOS Các giá trị danh định cực đại LM 339 Giá trị danh định Ký hiệu Giá trị Đơn vị VCC ±18 36 V VI(DIFF) 36 V Điện áp lối vào VI -0.3 đến +36 V Công suất tiêu hao PD 570 mW Nhiệt độ hoạt động TOPR ~ +70 Nhiệt độ bảo quản TSTG -65 ~ +150 Điện áp cung cấp Điện áp vi phân lối vào C C Các đặc trưng điện (VCC = 5V, TA=250C) Thông số Điều kiện Ký hiệu Tối thiểu Thông thường Tối đa Đơn vị Điện áp chênh lệch lối vào VCC = 5V ÷ 30V, VIC = VICR min, VO = 1.4V VIO - 2.0 5.0 mV - 5.0 50 Dòng điện chênh lệch lối vào VO = 1.4V Dòng bias lối vào VO = 1.4V IIB - -25 -100 nA Vùng điện áp lối vào mode chung - VICR tới VCC-1.5 - - V Khuếch đại điện áp vi phân tín hiệu lớn VCC = 15V, VO = 1.4V ÷ 11.4V, RL >= 15kΩ tới VCC AVD 50 200 - V/mV IIO nA Dòng điện lối mức cao Điện áp đầu mức thấp VID = 1V, VOH = 5V VID = -1V, = 4mA IOH IOL Dòng điện đầu mức thấp VID = -1V, VOL = 1.5V Nguồn cung cấp VO = 2.5V, không tải - 0.1 50 nA VOL - 150 400 mV IOL 16 - mA - 0.8 mA ICC Phần 2: Nguyên lí hoạt động LM339 gồm so sánh Một so sánh tương đương với khuếch đại thuật toán hai transistor NPN thêm vào đầu Đầu so sánh, kéo lên điện trở, thay đổi trạng thái ĐÓNG (ON) MỞ (OFF) điện áp hai lối vào thay đổi từ âm sang dương Cấu trúc LM339 chi thành khối bản: - Khối tạo dòng điện chuẩn (Reference Current) - Khối khuếch đại vi sai (Differential Amplifier) Khối khuếch đại chuyển mức đầu (Output Amplifier and Logic Level Shifter) I Khối tạo dòng điện chuẩn Khối tạo dòng điện chuẩn có tác dụng tạo dịng điện khơng đổi để cung cấp cho khối khác mạch Giá trị dịng điện chuẩn khơng phụ thuộc vào điện áp nguồn VCC Phân tích hoạt động: Điện áp điểm N1 có giá trị khơng đổi, điện áp rơi hai diode D5 D6 VN1=2*Vdiode=2*0.62=1.24 (V) Ở ta lấy điện áp rơi diode 0.62V theo mơ hình sử dụng để mơ Transistor Q13 thiên áp để hoạt động miền bão hịa V BE13=0.62V khơng đổi Do điện áp đểm N2 khơng đổi: VN2=VN1-VBE13=1.24-0.62=0.62 (V) Dịng điện qua cực E Q13 không đổi: IE13VN2/R1=0.62/(200*103)=3.1*10-6(A)=3.1(uA) Coi IC13 = IE13: IC13=3.1uA Như mạch tạo dịng điện khơng đổi IC13 khơng phụ thuộc vào VCC II Khối khuếch đại vi sai Q2, Q3; Cặp khuếch đại vi sai Q1, Q4: Tăng hệ số khuếch đại trở kháng lối vào Cặp Q1-Q2, Q4-Q3 mắc kiểu Darlington Q5, Q6: tải động D1, D4: bảo vệ B-E Q1, Q4 D2, D3: ngăn dòng ngược Sự chênh lệch điện áp Q1 Q4 khuếch đại Q2, Q3 điều khiển trạng thái ON hay OFF Q6 III Khối khuếch đại chuyển mức đầu Q7: Transistor khuếch đại đầu ra, mắc kiểu E chung Q8: Transistor chuyển mức đầu Tầng khuếch đại đầu gồm hai transistor NPN, với cực C Q8 mắc hở, cho phép LM339 có tính ứng dụng cao 10 Phần 3: Ứng dụng I Mạch so sánh - Sơ đồ nguyên lí: - Kết mơ phỏng: 11 II Mạch dị điểm khơng - Tìm điểm tín hiệu vào qua điểm không - R8, R9: tạo điện áp chuẩn đầu vào R8=R10, R5+R6=R9 nên điểm chuyển trạng thái điểm tín hiệu vào 12 III Mạch so sánh có trễ -Mạch ngun lí: - Kết mơ phỏng: 13 Tài liệu tham khảo: LM339 datasheet, National Semiconductor LM339 datasheet, Fairchild Semiconductor 14 ... Coi IC1 3 = IE13: IC1 3=3.1uA Như mạch tạo dịng điện khơng đổi IC1 3 khơng phụ thuộc vào VCC II Khối khuếch đại vi sai Q2, Q3; Cặp khuếch đại vi sai Q1, Q4: Tăng hệ số khuếch đại trở kháng lối vào... - 150 400 mV IOL 16 - mA - 0.8 mA ICC Phần 2: Nguyên lí hoạt động LM339 gồm so sánh Một so sánh tương đương với khuếch đại thuật toán hai transistor NPN thêm vào đầu Đầu so sánh, kéo lên điện... Q1 Q4 khuếch đại Q2, Q3 điều khiển trạng thái ON hay OFF Q6 III Khối khuếch đại chuyển mức đầu Q7: Transistor khuếch đại đầu ra, mắc kiểu E chung Q8: Transistor chuyển mức đầu Tầng khuếch đại đầu