BỘ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN MC1436

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
BÁO CÁO
BỘ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN
MC1436
Lớp cao học : K17DTVT
Nhóm báo cáo : Nhóm 5
1.Hoàng Minh Hải
2.Bùi Thế Khang
3.Nguyễn Anh Đức
Hà Nội, tháng 03 năm 2011
MỤC LỤC
  
I. Giới thiệu vi mạch MC 1436
1. Đặc tính cơ bản
2. Hình dạng vi mạch MC 1436
3. Sơ đồ chân vi mạch MC 1436
II. Thông số kỹ thuật của MC 1436
1. Thông số chung
2. Đặc tính điện
3. Các giản đồ đặc trưng
III. Phân tích vi mạch
1. Sơ đồ nguyên lý
2. Sơ đồ tương đương
3. Sơ đồ rút gọn
4. Nguyên lý hoạt động
IV. Ứng dụng MC 1436 và mô phỏng
1.Mạch khuếch đại vi sai
2.Mạch khuếch đại không đảo
V. Kết luận

2
I. Giới thiệu vi mạch MC 1436
MC 1436 là bộ khuếch đại thuật toán bù nội bộ, được dùng cho các ứng dụng
điện áp cao.
MC 1436 được thiết kế làm bộ khuếch đại cộng, bộ tích phân hoặc khuếch đại
thuật toán với các đặc tính điều khiển như một chức năng của những thiết bị phản
hồi ngoài.
1. Đặc tính cơ bản
+ Điệp áp đầu ra thăng giáng : ± 22Vpk(min) (V
CC
= +28V, V
EE
= -28V)
+ Tốc độ nhảy xung: 2V/µs.
+ Bù nội .
+ Có khả năng điều chỉnh điện áp Offset.
+ Bảo vệ quá áp đầu ra.
+ Hệ số khuếch đại vòng mở rộng: AVOL = 500.000 Typ
+ Nguồn nuôi độc lập từ ±5V DC đến ±36V DC.
2. Hình dạng vi mạch MC 1436
3.Sơ đồ chân vi mạch MC 1436
3
II.Thông số kỹ thuật của MC 1436
1.Thông số chung
Thông số
Kí
hiệu
MC1436 MC1436C Đơn vị
Nguồn nuôi
V

CC
V
EE
+34
-34
+30
-30
Vdc
Dải điện áp vi sai đầu vào V
IDR
V
input
< V
CC
,V
EE
+3V V
Dải điện áp đầu đồng pha đầu vào V
ICR

Một hoặc cả hai điện áp vào
không được vượt quá biên
độ của V
dc
hoặc V
EE
+3V
V
Ngắn mạch đầu ra
V

cc
= V
EE
= 28V
dc
, V
0
= 0
t
SC
5.0 sec
Công suất tiêu thụ ở T
A
= +25
o
C P
D
680
4.6
mW mW/
0
C
Khoảng nhiệt độ hoạt động
T
A
0 tới 70
0
C
Khoảng nhiệt độ bảo quản
T

stg

-65 đến +150
0
C
2.Đặc tính điện
Đặc tính
Ký
hiệu
MC 1436 MC1436C
Đơn
vị
Min TYP Max Min TYP Max
Dòng phân cực đầu vào
T
A
= +25
o
C
T
A
= T
thấp
tới +25
o
C
I
IB
-
-

15
-
40
55
-
-
25
-
90
-
nAdc
Dòng Offset đầu vào
T
A
= +25
o
C
T
A
= +25
o
C tới T
Cao
T
A
= T
thấp
tới T
Cao
I

IO
-
-
-
15
-
-
10
14
14
-
-
-
10
-
-
25
-
-
nAdc
Điện áp Offset đầu vào
T
A
= +25
o
C
T
A
= T
thấp

tới T
Cao
VIO
-
-
5
-
10
14
-

5
-
12
-
nAdc
Trở kháng vào vi sai
Điện trở song song lối rp - 10 - - 10 -
MΩ
4
vào
Điện dung song song lối
vào
Cp - 20 - - 2 - pF
Trở kháng vào chung
(f ≤ 50Hz)
Z
ic
- 250 - -250 -
MΩ

Khoảng điện áp lối vào V
ICR
±22 ±25
-
±18 ±20
- Vpk
Điện áp nhiễu đầu vào
tương đương (A
V
= 100,
R
s
= 10kΩ, f = 1.0kHz,
BW = 1.0Hz)
e
n
- 50 - - 50 - nV/
(Hz)
1/2
Triệt tín hiệu cùng pha
(DC)
CM
R
70 110 - 50 90 - dB
Hệ số KĐ điện áp hở
vòng tín hiệu 1 chiều
(V
0
= ±10V, R
L

= 5k)
T
A
= +25
o
C
T
A
= T
thấp
tới T
Cao
(V
0
= ±10V, R
L
= 5k,
T
A
= +25
o
C)
A
VO
L
70.00
0
50.00
0
-

500.0
00
-
200.0
00
-
-
-
50.00
0
-
-
500.0
00
-
200.0
00
-
-
-
V/V
Độ rộng dải công suất
(A
V
= 1, R
L
= 5k,
THD ≤ 5%, V
O
= 40Vpp)

BW
p
- 23 - - 23 - kHz
Tần số cắt có hệ số KĐ=1 fc - 1.0 - - 1.0 - MHz
Độ lệch pha
φm
- 50 - - 50 - độ
Độ khuếch đại A
M
- 18 - - 18 - dB
Tốc độ nhảy SR - 2.0 - - 2.0 -
V/µs
Trở kháng ra z
O
- 1.0- - - 1.0 -
kΩ
Dòng ra ngắn mạch I
SC
-
±17
- -
±17
- mAdc
Khoảng điện áp ra
(R
L
= 5.0k)
V
CC
= +28Vdc,

V
EE
= -28Vdc
V
CC
= +36c,
V
EE
= -36Vdc
V
O
±20
-
±22
-
-
-
±20
-
±22
-
-
-
Vpk
Hệ số mất mát nguồn
nuôi
V
EE
= Const, R
s

≤ 10k
V
CC
= Const, R
s
≤ 10k
PS
R
+
PS
R
-
-
-
35
35
200
200
-
-
50
50
-
-
µV/V
Dòng cung cấp (*) I
CC
I
EE
-

-
2.6
2.6
5.0
5.0
-
-
2.6
2.6
5.0
5.0
mAdc
Công suất tiêu thụ khi
không hoạt động
(điện áp = 0)
P
C
- 146 280 - 146 280 mW
5
(*): V
CC
= V
EE
= 5.0 Vdc đến 30 Vdc đối với MC1436
V
CC
= V
EE
= 5.0 Vdc đến 28 Vdc đối với MC1436C
3.Các giản đồ đặc trưng

a) Mối quan hệ giữa điện áp lối ra với điện áp nguồn nuôi
b) Đáp ứng tần số vòng hở
Nhìn vào giản đồ ta thấy, hệ số vòng hở là hằng số khi tần số tín hiệu trong
khoảng từ 0 Hz đến 8 Hz. Sau đó giảm tuyến tính cho tới khoảng hơn 1 Mhz thì
hệ số khuếch đại chỉ còn là 1. Nó tiếp tục giảm mạnh còn -15dB khi tần số là
5MHz. Như vậy ta thấy dải truyền của vi mạch MC1436 rất hẹp.
c) Mối quan hệ giữa dòng ngắn mạch lối ra với nhiệt độ.
6
Nhiệt độ càng cao thì dòng ngắn mạch lối ra (I
SC
) càng giảm.
d) Mối quan hệ giữa dòng điện phân cực lối vào với nhiệt độ
Dòng phân cực lối vào I
IB
giảm nhanh theo sự tăng nhiệt độ cho tới 25
o
C và tiếp
tục giảm từ từ cho tới 80
0
C sau đó giảm nhẹ cho tới khoảng 125
o
C. Như đã thấy
độ trôi của dòng phân cực lối vào theo nhiệt độ là rất nhỏ. Đặc tính dòng giảm
theo sự tăng của nhiệt độ là đặc tính rất tốt của vi mạch này.
7
III.Phân tích vi mạch
1.Sơ đồ nguyên lý
Sơ đồ nguyên lý của vi mạch MC1436 như trong hình vẽ dưới đây.
D1
D2

Q1
NJFET
Q2
PNP
Q3
PNP
D3
DIODE
D4
DIODE
Q4
PNP
D5
DIODE
Q5
NPN
Q6
NPN
Q7
NPN
Q8
NPN
D6
DIODE
Q9
NPN
Q10
NPN
Q11
NPN

Q12
NPN
D7
DIODE
Q13
PNP
Q14
NPN
Q15
NPN
D8
DIODE
Q16
NPN
Q17
PNP
D9
DIODE
Q18
NPN
Q19
PNP
Q20
NPN
D10
DIODE
D11
DIODE
Q21
NPN

Q22
NPN
Q23
PNP
Q24
PNP
+
C1
35pF
Q25
NPN
D12
DIODE
D13
DIODE
Q26
NPN
Q27
NPN
Q28
NPN
Q29
PNP
V1
+28V
V2
-28V
Q30
NPN
R1

6.0K
R2
1.5k
R3
500
R4
500
R5
1.5k
R6
1k
R7
1k
R8
39k
R9
1.5k
R10
4.7k
R11
1.0k
R12
39k
R13
12k
R14
39k
R15
28k
R16

26
R17
22
R18
500
R19
50
R20
200
R21
28k
R22
15k
R23
5.0k
R24
3.5k
R25
1.2k
R26
77k
R27
7.7k
2.Sơ đồ tương đương
8
3.Sơ đồ rút gọn
Thay các transistor Q4, Q13, Q17, Q19, Q29 bằng các nguồn dòng không đổi
tương đương ta có sơ đồ rút gọn của vi mạch MC 1436.
Is5Is4
Is3

Is2
Is1
D1
D2
Q1
NJFET
Q2
PNP
Q3
PNP
D3
DIODE
D4
DIODE
D5
DIODE
Q5
NPN
Q6
NPN
Q7
NPN
Q8
NPN
D6
DIODE
Q9
NPN
Q10
NPN

Q11
NPN
Q12
NPN
D7
DIODE
Q14
NPN
Q15
NPN
D8
DIODE
Q16
NPN
D9
DIODE
Q18
NPN
Q20
NPN
D10
DIODE
D11
DIODE
Q21
NPN
Q22
NPN
Q23
PNP

Q24
PNP
+
C1
35pF
Q25
NPN
D12
DIODE
D13
DIODE
Q26
NPN
Q27
NPN
Q28
NPN
V1
+28V
V2
-28V
Q30
NPN
R2
1.5k
R3
500
R4
500
R5

1.5k
R6
1k
R7
1k
R8
39k
R10
4.7k
R12
39k
R14
39k
R15
28k
R16
26
R17
22
R18
500
R19
50
R20
200
R21
28k
R22
15k
R23

5.0k
R24
3.5k
R26
77k
R27
7.7k
4.Nguyên lý hoạt động
9
Vi mạch khuếch đại MC 1436 được chia làm ba tầng chính:
• Tầng khuếch đại vi sai : Tạo ra độ khuếch đại tạp âm thấp, tổng trở vào cao,
thường có đầu ra vi sai
• 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
• Tầng khuếch đại đầu ra : Tạo ra khả năng tải dòng lớn, tổng trở đầu ra thấp,
có giới hạn dòng và bảo vệ ngắn mạch.
a) Tầng khuếch đại vi sai :
Ở tầng này Transistor Q8 và Q30 được mắc dưới dạng lặp lại Emitơ và được
nối tầng với Q2 và Q3 làm tầng đệm lối vào, vì thế điện trở lối vào lớn. Q8 và
Q30 được nuôi bởi nguồn dòng phân áp ổn định từ nguồn dòng Q5 và Q7. Hai
Diode D5, D6 mắc ngược với tiếp giáp Bazơ - Emitơ của Q8 và Q30 có tác
dụng bảo vệ quá tải điện áp lối vào.
b) Tầng khuếch đại điện áp :
Tín hiệu qua tầng đệm lối vào được đưa vào bộ khuếch đại vi sai Q2 và Q3
được phân cực cùng nhau bởi nguồn dòng không đổi Q4 và hai nguồn dòng
Q5 và Q7 đóng vai trò làm tải động.
Q2 và Q3 tạo thành mạch khuếch đại vi sai đầu vào nhằm tạo cân bằng, ổn
định chế độ làm việc của vi mạch khi nhiệt độ thay đổi. Bộ khuếch đại vi sai
Q2 và Q3 sẽ loại bỏ những tín hiệu cùng pha khá cao (từ 90dB đến 110dB).
Lối ra của bộ khuếch đại vi sai được đưa qua bộ đệm Q20 đấu theo kiểu lặp

lại Emitơ. Q6 được đấu thêm vào nhằm tạo ra tính đối xứng của bộ khuếch đại
vi sai. Bộ đệm Q20 ngoài tác dụng phối hợp trở kháng nó còn làm bộ chuyển
đổi hai lối ra của bộ khuếch đại thành một lối ra.
c) Tầng khuếch đại đầu ra :
Q21 và Q23 được mắc theo kiểu khuếch đại đẩy kéo tạo dải điện áp rộng với
dòng điện lối ra vừa phải và dòng nghỉ nhỏ.
Hai Diode mắc giữa Emitơ của Q26 và Colectơ của Q22 tạo dịch mức điện áp
một chiều (khoảng 0,7V x 2 = 1,4V) cho Q21 và Q23 làm giảm méo tín hiệu
lối ra. Việc sử dụng 2 điện trở R16 22Ω và R17 26Ω nhằm bảo vệ quá tải lối
10
ra; kết hợp với hai Diode D12 và D13 mắc ngược làm hạn chế biên độ lối ra.
Q27 và Q28 tạo nên mạch ổn áp điều khiển mạch phản hồi lối ra.
IV.Ứng dụng MC 1436 và mô phỏng
Vi mạch MC 1436 được ứng dụng trong nhiều mạch điện, điển hình là các
mạch khuếch đại vi sai, khuếch đại đảo/không đảo, lấy mẫu, khuếch đại âm
tần
1.Mạch khuếch đại vi sai
Sơ đồ nguyên lý của mạch khuếch đại vi sai sử dụng MC 1436 như trong hình
dưới đây:
Mô phỏng bằng Circuit Maker 2000Pro :
Kết quả chạy mô phỏng hoạt động của mạch :
- Tín hiệu đầu vào dạng sin biên độ 20mV
- Tín hiệu đầu ra là điện áp dao động với giá trị trung bình ở mức -19,575V biên
độ 200mV (=10 x 20mV).
11
2.Mạch khuếch đại không đảo
Sơ đồ nguyên lý :
Kết quả mô phỏng:
- Tín hiệu đầu vào dạng sin biên độ 20mV
- Tín hiệu điện áp tại đầu ra cùng pha, biên độ 200mV.

3.Mạch khuếch đại đảo
Sơ đồ nguyên lý :
1kHz
V3
-100m/100mV
+V
V2
-10V
+V
V1
10V
+
MC1436
R2
10k
R1
1k
A
B
Kết quả mô phỏng:
12
- Tín hiệu đầu vào dạng sin biên độ 100mV
- Tín hiệu điện áp tại đầu ra ngược pha, biên độ 1V.
0.000ms 0.500ms 1.000ms 1.500ms 2.000ms 2.500ms 3.000ms 3.500ms 4.000ms 4.500ms 5.000ms
1.000 V
0.750 V
0.500 V
0.250 V
0.000 V
-0.250 V

-0.500 V
-0.750 V
-1.000 V
A: v3_1
B: r2_2
4.Mạch khuếch đại cộng
Sơ đồ nguyên lý :
1kHz
V3
-100m/100mV
+V
V2
-10V
+V
V1
10V
+
U2
TL072
R5
1000k
R4
1k
R3
9k
R2
9k
R1
1k
A

B
Kết quả mô phỏng:
- Tín hiệu đầu vào dạng sin biên độ 100mV
- Tín hiệu điện áp tại đầu ra cùng pha, biên độ 1V.
0.000ms 0.500ms 1.000ms 1.500ms 2.000ms 2.500ms 3.000ms 3.500ms 4.000ms 4.500ms 5.000ms
1.000 V
0.750 V
0.500 V
0.250 V
0.000 V
-0.250 V
-0.500 V
-0.750 V
-1.000 V
A: v3_1
B: u2_1
5.Mạch khuếch đại trừ
13
Sơ đồ nguyên lý :
1kHz
V4
-200m/200mV
1kHz
V3
-100m/100mV
+V
V2
-10V
+V
V1

10V
+
MC1436
R5
1k
R3
9k
R2
9k
R11k
A
B
C
Kết quả mô phỏng:
- Tín hiệu đầu vào dạng sin biên độ 100mV và 200mV
- Tín hiệu điện áp tại đầu ra cùng pha, biên độ 1.0987V.
0.000ms 0.500ms 1.000ms 1.500ms 2.000ms 2.500ms 3.000ms 3.500ms 4.000ms 4.500ms 5.000ms
1.250 V
0.750 V
0.250 V
-0.250 V
-0.750 V
-1.250 V
A: v3_1
B: v4_1
C: mc1436_1
6.Mạch khuếch đại vi phân
Sơ đồ nguyên lý :
C1
100uF

1kHz
V3
-100m/100mV
+V
V2
-10V
+V
V1
10V
+
MC1436
R5
1000k
R2
100
A
B
Kết quả mô phỏng:
- Tín hiệu đầu vào dạng sin biên độ 100mV
14
- Tín hiệu điện áp tại đầu ra có dạng xung vuông , biên độ 2.5V.
0.000ms 0.500ms 1.000ms 1.500ms 2.000ms 2.500ms 3.000ms 3.500ms 4.000ms 4.500ms 5.000ms
3.000 V
2.000 V
1.000 V
0.000 V
-1.000 V
-2.000 V
-3.000 V
A: v3_1

B: mc1436_1
V.Kết luận
MC 1436 là vi mạch khuếch đại thuật toán khá phổ thông, được sử dụng nhiều
trong thực tế.
Trong quá trình mô phỏng, cần chú ý tới điện áp đỉnh đầu ra tối đa là 22V (trên lý
thuyết) để có thể lựa chọn giá trị điện áp đầu vào hợp lý. Bên cạnh đó, ta thấy MC
1436 là vi mạch có dải truyền hẹp, không nên sử dụng cho các ứng dụng có tần số
cao hơn 1MHz.
Khi thực hiện mô phỏng, có thể lựa chọn nhiều loại Diode Zener để tạo mạch
phân cực tạo nguồn ổn áp (D2, D3). Ở đây chọn loại có điện áp V
z
= 13V.
15