Chip tương tự huyền thoại

Trong số rất nhiều chip được trình bày trên thị trường hiện đại của các linh kiện vi điện tử, có những huyền thoại thực sự đã đạt được danh tiếng cao của họ. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ tập trung vào bốn vi mạch tương tự huyền thoại như vậy, đó là: NE555, A741, TL431 và LM311.

Hẹn giờ tích hợp NE555

Mạch tích hợp tương tự NE555 là một bộ đếm thời gian phổ quát. Nó phục vụ thành công trong nhiều mạch điện tử hiện đại để tạo ra các xung đơn hoặc lặp lại với các đặc tính thời gian không đổi. Chip về cơ bản là không đồng bộ Kích hoạt RScó các ngưỡng đầu vào cụ thể được xác định chính xác bởi các bộ so sánh tương tự bên trong và một bộ chia điện áp chính xác.

Cấu trúc tích hợp của microcircuit bao gồm 23 bóng bán dẫn, 16 điện trở và 2 điốt. NE555 vẫn có sẵn trong các gói khác nhau, nhưng nó phổ biến nhất trong các trường hợp DIP-8 và SO-8, và ở dạng này có thể được tìm thấy trên nhiều bảng. Các nhà sản xuất trong nước sản xuất các chất tương tự của bộ đếm thời gian này dưới tên KR1006VI1.

Lịch sử của chip NE555 bắt đầu vào năm 1970, khi Hans Kamensind, một nhân viên của công ty vi điện tử Signics của Mỹ, một chuyên gia về mạch PLL, đã gỡ lỗi PLL với VCO, tần số hiện không phụ thuộc vào điện áp, do bị khủng hoảng kinh tế.

Sự phát triển này sau đó được gọi là NE566 và chứa tất cả các yếu tố của bộ định thời NE555 trong tương lai, bao gồm các bộ so sánh, chia điện ápkích hoạt và chìa khóa. Mạch có thể tạo ra các xung tam giác với biên độ được đặt bởi bộ chia bên trong và với tần số được đặt bởi mạch RC bên ngoài.

Hans Kamensind đã bán sự phát triển của mình cho Signics, và sau đó đề nghị tinh chỉnh nó cho bộ đa năng chờ - một bộ tạo xung đơn. Ý tưởng không được hỗ trợ ngay lập tức, nhưng Art Fury, giám đốc bán hàng của Signics, nhấn mạnh và dự án đã được phê duyệt, chip tương lai được gọi là NE555 (NE từ SigNEtics).

Việc tinh chỉnh và gỡ lỗi bộ hẹn giờ mất thêm vài tháng, và cuối cùng vào năm 1971, doanh số NE555 trong một hộp tám pin bắt đầu với mức giá 75 xu. Ngày nay, các chất tương tự chức năng của NE555 ban đầu có sẵn trong nhiều phiên bản lưỡng cực và CMOS bởi hầu hết các nhà sản xuất linh kiện điện tử lớn.

Bây giờ hãy xem xét mục đích kết luận của bộ đếm thời gian tích hợp NE555, điều này sẽ cho phép người đọc hiểu lý do tại sao con chip này đã trở nên phổ biến rộng rãi cả trong số các chuyên gia và những người đam mê radio nghiệp dư.

• Kết luận đầu tiên là trái đất. Nó được kết nối với dây âm của nguồn điện.

• Kết luận thứ hai là kích hoạt. Khi điện áp ở chân này thấp hơn 1/3 điện áp cung cấp, bộ hẹn giờ bắt đầu. Đồng thời, dòng điện tiêu thụ bởi đầu vào này không vượt quá 500 nA.

• Kết luận thứ ba là lối thoát. Khi bật hẹn giờ, điện áp ở cực này nhỏ hơn 1,7 volt so với điện áp cung cấp và dòng điện tối đa của cực này đạt 200 mA.

• Kết luận thứ tư được thiết lập lại. Khi điện áp mức thấp được cung cấp cho đầu ra này, dưới 0,7 volt, vi mạch sẽ trở về trạng thái ban đầu. Nếu không cần thiết lập lại trong khi hoạt động trong mạch, đầu ra này chỉ được kết nối với điểm cộng của nguồn điện của vi mạch.

• Kết luận thứ năm là kiểm soát. Đầu ra này ở dưới điện áp tham chiếu và được kết nối với đầu vào đảo ngược của bộ so sánh đầu tiên.

• Kết luận thứ sáu là ngưỡng, dừng lại. Khi điện áp cao hơn 2/3 điện áp cung cấp được cung cấp cho đầu ra này, bộ hẹn giờ sẽ dừng và đầu ra của nó sẽ được đưa vào trạng thái không hoạt động.

• Kết luận thứ bảy là xả thải. Khi mức đầu ra của microcircuit thấp, chân này bên trong microcircuit được kết nối với mặt đất và khi đầu ra của microcircuit cao, chân này bị ngắt khỏi mặt đất. Pin này có khả năng chịu được dòng điện lên đến 200 mA.

• Kết luận thứ tám là dinh dưỡng. Chốt này được kết nối với dây dương của nguồn điện của vi mạch, điện áp có thể từ 4,5 đến 16 volt.

Chip NE555 đã được sử dụng rộng rãi do tính linh hoạt của nó. Trên cơ sở, máy phát điện, bộ điều biến, rơle thời gian, thiết bị ngưỡng và nhiều nút khác của các thiết bị điện tử khác nhau được chế tạo, sự đa dạng chỉ bị giới hạn bởi trí tưởng tượng và cách tiếp cận sáng tạo của các kỹ sư và nhà phát triển.

Ví dụ về các tác vụ có thể được giải quyết là: chức năng khôi phục tín hiệu số bị méo trong đường truyền, bộ lọc tán gẫu, chuyển đổi nguồn điện, bộ điều khiển bật tắt trong hệ thống điều khiển tự động, bộ điều khiển PWM, bộ hẹn giờ, v.v.

Tài liệu bổ sung về chip NE555:

Hẹn giờ tích hợp 555 - Di chuyển qua Bảng dữ liệu

Thiết kế hẹn giờ tích hợp 555

Khối chống rò rỉ nước

PWM - bộ điều khiển dựa trên bộ hẹn giờ tích hợp NE555 cho đèn LED mờ

Bộ khuếch đại hoạt động uA741

uA741 là một bộ khuếch đại hoạt động dựa trên các bóng bán dẫn lưỡng cực. Bộ khuếch đại hoạt động thế hệ thứ hai này, được phát triển vào năm 1968 bởi kỹ sư bán dẫn Fairchild David Fullagar, là một sửa đổi của bộ khuếch đại hoạt động LM101, cần một tụ điện điều chỉnh tần số bên ngoài. Bởi uA741, một tụ điện bên ngoài không còn cần thiết nữa, bởi vì ở đây nó ngay lập tức được cài đặt trên chip.

Các đặc tính của uA741 là hoàn hảo vào thời điểm đó, và việc sử dụng vi mạch dễ dàng góp phần vào việc sử dụng rộng rãi của nó. Vì vậy, uA741 đã trở thành một bộ khuếch đại hoạt động tiêu chuẩn phổ quát và cho đến ngày nay, các chất tương tự của nó được sản xuất bởi nhiều nhà sản xuất linh kiện vi điện tử, ví dụ: AD741, LM741 và tương tự trong nước - K140UD7. Những microcircuits này có sẵn trong cả gói DIP và chip.

Trọng tâm của bộ khuếch đại hoạt động là cùng một nguyên tắc, sự khác biệt chỉ là về cấu trúc. Các bộ khuếch đại hoạt động của thế hệ thứ hai và tiếp theo bao gồm các khối chức năng sau:

• Giai đoạn đầu vào là một bộ khuếch đại vi sai cung cấp khuếch đại ở trở kháng đầu vào cao và ở mức độ nhiễu thấp.

• Bộ khuếch đại điện áp cao, đáp ứng tần số giảm như trong bộ lọc thông thấp một cực. Đây không phải là một sự khác biệt, lối thoát duy nhất.

• Giai đoạn đầu ra (bộ khuếch đại), cho công suất tải cao, điện trở đầu ra thấp và bảo vệ chống ngắn mạch và giới hạn dòng điện đầu ra.

Một tụ điện 30 pF tích hợp cung cấp phản hồi âm phụ thuộc tần số làm tăng tính ổn định của bộ khuếch đại hoạt động khi làm việc với phản hồi bên ngoài. Đây là cái gọi là bù Miller, có chức năng gần giống như một bộ tích hợp được xây dựng trên bộ khuếch đại hoạt động. Việc bù tần số mang lại cho bộ khuếch đại hoạt động ổn định vô điều kiện trong một loạt các điều kiện và do đó đơn giản hóa việc sử dụng nó trong một loạt các thiết bị điện tử.

Trong giai đoạn đầu ra uA741 có một điện trở có điện trở 25 ohms, đóng vai trò là cảm biến hiện tại. Cùng với bóng bán dẫn Q17, điện trở này giới hạn dòng điện của bộ theo dõi Q14 ở khoảng 25 mA. Ở nhánh dưới của giai đoạn đầu ra kéo đẩy, việc giới hạn dòng điện qua bóng bán dẫn Q20 được thực hiện bởi đo lường hiện tại thông qua bộ phát của bóng bán dẫn Q19 và giới hạn tiếp theo của dòng điện chạy đến cơ sở của Q15. Trong các sửa đổi hiện đại hơn của mạch uA741, các phương pháp giới hạn dòng điện đầu ra hơi khác so với mô tả ở đây có thể được sử dụng.

Chip có hai chân Offset để cân bằng, cho phép bạn điều chỉnh độ lệch đầu vào của bộ khuếch đại hoạt động về chính xác bằng không. Một chiết áp ngoài có thể được sử dụng cho mục đích này. Điện áp cung cấp của vi mạch có thể đạt từ + -18 đến + -22 volt, tùy thuộc vào sự điều chỉnh, tuy nhiên, phạm vi được đề xuất là từ + -5 đến + -15 volt.

Xem thêm về chủ đề này:

Bộ khuếch đại hoạt động là gì

Phản hồi mạch khuếch đại hoạt động

Phản hồi Mạch khuếch đại hoạt động

Điều chỉnh điện áp TL431

TL431 được Texas ra mắt vào năm 1978 và được định vị là bộ điều chỉnh điện áp có thể điều chỉnh chính xác. Phiên bản trước là chip TL430 kém chính xác hơn. Ngày nay, TL431 được sản xuất bởi nhiều nhà sản xuất dưới các nhãn hiệu: LM431, KA431 và đối tác trong nước của nó - KR142EN19A.

TL431 về cơ bản là một diode zener có điều khiển, thường được tìm thấy trong gói TO-92 ba chân. Con chip này có lẽ có thể được nhìn thấy trên bảng của bất kỳ người hiện đại nào chuyển đổi nguồn cung cấp năng lượng, ít nhất - trong sơ đồ cách ly điện của các mạch thứ cấp.

Microcircuit được điều chỉnh khá đơn giản: khi điện áp được cung cấp cho điện cực điều khiển trên điện áp ngưỡng 2,5 volt, bóng bán dẫn bên trong, thực hiện chức năng của diode zener, đi vào trạng thái dẫn điện.

Ý nghĩa của những phát hiện là rõ ràng từ sơ đồ:

• Kết luận đầu tiên là điện cực điều khiển.

• Kết luận thứ hai - mang chức năng cực dương của diode zener.

• Kết luận thứ ba - đóng vai trò cực âm của diode zener.

Điện áp làm việc ở cực âm có thể nằm trong khoảng từ 2,5 đến 36 volt và dòng điện ở trạng thái dẫn không được vượt quá 100 mA, trong khi dòng điều khiển không vượt quá 4 μA. Tham chiếu điện áp bên trong có giá trị danh định là 2,5 volt.

Microcircuit rất dễ cấu hình và sử dụng đến nỗi nó đã tìm thấy ứng dụng rộng nhất trong các thiết bị điện tử khác nhau, bắt đầu bằng việc chuyển đổi nguồn điện, trong đó nó hoạt động cùng với một bộ ghép quang, kết thúc bằng cảm biến ánh sáng và nhiệt độ.

Ngày nay thật khó để tìm thấy một thiết bị gia dụng ở bất cứ nơi nào có TL431, vì lý do này rất có thể chip này có sẵn trong nhiều trường hợp khác nhau. Do đó, TL431 là tuyệt vời để xây dựng các mạch phản hồi trong các khía cạnh hoàn toàn khác nhau của khái niệm này.

Ví dụ sử dụng chip TL431:

Bộ điều khiển nhiệt độ đơn giản

Các chỉ báo và thiết bị báo hiệu trên một diode zener điều chỉnh TL431

Bộ so sánh tương tự LM311

Bộ so sánh tương tự LM311 đã được sản xuất bởi National S bán dẫn từ năm 1973 (kể từ ngày 23 tháng 9 năm 2011, công ty đã chính thức là một phần của Texas Cụ). Chất tương tự trong nước của bộ so sánh này là KR554CA3.

Bộ so sánh điện áp tích phân này được đặc trưng bởi dòng điện đầu vào rất nhỏ (150 nA). Nó được thiết kế đặc biệt để sử dụng trong một loạt các điện áp cung cấp: từ tiêu chuẩn + - 15V đến đơn cực + 5V, truyền thống cho logic kỹ thuật số. Đầu ra của bộ so sánh tương thích với các mức TTL, RTL, DTL và MOS.

Giai đoạn đầu ra của nó với bộ thu mở cho phép bạn tải trực tiếp đầu ra vào rơle hoặc đèn sợi đốt, và chuyển đổi dòng điện lên đến 50 mA ở điện áp lên đến 50 V. Mức tiêu thụ điện của vi mạch chỉ là 135 mW với điện áp + -15 V. Dữ liệu trên bộ so sánh LM311 được hiển thị nhiều đề án điển hình của ứng dụng của nó.

Microcircuit chứa 20 điện trở, 22 bóng bán dẫn lưỡng cực, 1 bóng bán dẫn hiệu ứng trường và 2 điốt. Đầu vào và đầu ra LM311 có thể được cách ly khỏi mặt đất mạch để mạch đầu ra của vi mạch hoạt động trên tải nối đất hoặc trên tải được nối với cực âm hoặc cực dương của nguồn điện.

Trong mạch so sánh, có khả năng cân bằng giữa dịch chuyển và gating, và đầu ra của một số LM311 có thể được kết nối bằng cách sử dụng mạch OR có dây. Xác suất dương tính giả cho chip này là rất thấp.

Tài liệu bổ sung về chủ đề này:

Cách so sánh tương tự được sắp xếp và hoạt động

Mạch so sánh

Bộ điều nhiệt cho hầm trên bộ so sánh LM311