IC KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN LM348
NGUYÊN LÝ VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG
Lâm Sinh Công, Đỗ Tiến Dũng, Nguyễn Thị Anh Đào
Nhóm 2 - K17Đ - Trường ĐH Công nghệ - ĐHQG Hà Nội
Ngày 17 tháng 3 năm 2011
1
Mục lục
1 Thông số kỹ thuật của LM348 5
1.1 LM 348 có một số đặc điểm như sau: . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2 Sơ đồ chân của IC như sau: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3 Một số tính chất điện của LM348: . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.4 Các giá trị danh định cực đại của LM 348 (T
A
= +25
0
C) . . . 5
1.5 Các đặc trưng về điện (V
C C
= +15V, V
EE
= −15V, T
A
= 25
0
C) 6
2 Sơ đồ nguyên lý của mạch 6
2.1 Phân tích chi tiết các tầng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1.1 Tầng khuếch đại đầu vào . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1.2 Tầng dịch mức điện áp một chiều và tiền khuếch đại . . 8
2.1.3 Tầng khuyếch đại công suất lối ra. . . . . . . . . . . . . 8
3 Một số ứng dụng mạch LM348 và mô phỏng 10

kế cho các MC1741 chuẩn trong công nghiệp. Bởi vậy có thể dùng thay thế
MC1741 mà không làm thay đổi hoạt động của mạch. Tổng dòng điện cung cấp
cho cả 4 bộ khuyếch đại này bằng một khuyếch đại MC1741 đơn. Các ưu điểm
khác như các dòng offset, bias lối vào rất nhỏ so với tiêu chuẩn công nghiệp
của MC1741.
LM348 được dùng trong các ứng dụng yêu cầu về khuyếch đại tốt hay
cần có mật độ đóng gói cao. Các ứng dụng khác bao gồm các bộ khuyếch đại
đệm trở kháng cao, các bộ lọc khuyếch đại tích cực.
1.1 LM 348 có một số đặc điểm như sau:
• Về mặt chức năng, LM348 có thể tương đương với một MC1741
• Dòng offset và dòng bias lối vào nhỏ.
• Loại bỏ được méo ở lối ra do hoạt động ở chế độ AB
• Các chân tương thích với MC3404 và LM324
• Lối vào vi sai thực
• Bù tần số nội.
• Bảo vệ ngắn mạch.
• Dòng cung cấp nhỏ (0.6 mA/bộ khuyếch đại).
1.2 Sơ đồ chân của IC như sau:
1.3 Một số tính chất điện của LM348:
• Nguồn nuôi đối xứng Vcc=15V, Vee=-15V.
• Thế offset lối vào max=7.5 mV
• Dòng offset lối vào max= 100 nA.
• Hệ số khuyếch đại tín hiệu lớn
• Triệt tín hiệu cùng pha min=70dB, max=90dB.
• Giải truyền 0 -> 20 KHz.
1.4 Các giá trị danh định cực đại của LM 348 (T
A
= +25
0
C)

Khoảng nhiệt độ lưu trữ T
t
sg -55 đến 125
0
C
Khoảng nhiệt độ xung quanh T
A
0 đến +70
0
C
Bảng 1: Các giá trị danh định cực đại của LM 348
1.5 Các đặc trưng về điện (V
C C
= +15V, V
E E
= −15V, T
A
= 25
0
C)
(bảng 2)
2 Sơ đồ nguyên lý của mạch
Theo như phân tích ở phần trên ta có, LM348 được tạo bởi 4 vi mạch
MC1741 độc lập. Do đó ta sẽ tìm hiểu mạch nguyên lý của 1/4 mạch LM348
tức là MC1741.
Ta có sơ đồ mạch nguyên lý của 1/4 mạch là :
LM348 sử dụng hai loại tranzito n-p-n và p-n-p, gồm 3 tầng: Tầng
khuyếch đại vi sai ở lối vào, tầng dịch mức điện áp một chiều và tầng khuyếch
đại công suất ở lối ra.
1. Tầng 1: Tầng khuếch đại đầu vào, là tầng khuếch đại vi sai cải tiến

6
Đặc trung Ký hiệu Min Typ Max Đơn vị
Điện áp chênh lệch lối vào R
S
≤ 10K V
I O
- 1.0 6.0 mV
Dòng offset lối vào I
I o
- 4.0 50 nA
Dòng bias lối vào I
I B
- 30 200
Trở kháng vào r
i
0.8 2.5 - MΩ
Dải điện áp đồng pha V
I C R
±12 - - V
Hệ số khuếch đại điện áp lớn A
V OL
25 160 - V/mV
(R
L
≥ 20k, V
0
= ±12V )
Tách kênh (f=1.0Hz đến 20Khz) - - -120 - dB
Triệt cùng pha (R
s

1
0. Tầng này được nuôi bởi nguồn dòng Q
12
.
3. Tầng 3:Tầng khuyếch đại công suất đầu ra. Q
16
vQ
17
là hai tranzito khác
kiểu n-p-n và p-n-p được mắc theo sơ đồ kéo đẩy bù. Q
16
đóng vai trò là
trở tải động cho Q
16
vQ
17
đóng vai trò là trở tải động cho Q
16
.
2.1 Phân tích chi tiết các tầng
2.1.1 Tầng khuếch đại đầu vào
Là tầng khuếch đại vi sai cải tiến, được nuôi bởi dòng không đổi qua
điôt D1 và các nguồn dòng không đổi Q
8
vQ
9
. Ta thấy I
D1
= I
Q8

là Q
3
, Q
6
; tải của Q
2
là Q
4
, Q
7
.
Tải của Q
3
là Q
6
; tải của Q
4
là Q
7
.
Một bộ khuếch đại vi sai gồm Q
5
, Q
6
, Q
7
mắc theo kiểu mạch cộng pha,
biến điện áp vào thành điện áp ra không đối xứng. Q5 có vai trò tạo ra điện áp
phân cực cho Q
6

Lối ra không đối xứng lấy từ Collector của Q
4
.
2.1.2 Tầng dịch mức điện áp một chiều và tiền khuếch đại
Điện áp ra ở cực Collector của Q
4
được đưa tới bộ khuyếch đại Darlington
tạo bởi hai transistor Q
11
và Q
14
, có tải là Q
12
. Đặc điểm của tầng khuếch này
là trở kháng vào lớn để dòng vào nhỏ, hệ số khuếch đại lớn (thường lớn hơn
50 dB). Do hệ số khuếch đại lớn nên ta cần phải bảo vệ lối ra khi quá tải (tức
dòng lối ra quá lớn) bằng cách mắc thêm tranzito Q
10
. Bình thường Q10 ở chế
độ khoá cho tới lúc dòng ra ở Bazơ của Q
17
chưa đạt tới giới hạn I
ramax
. Khi
dòng điện ra đạt tới giới hạn này, sụt áp trên R6 gây ra đẩy tới ngưỡng mở của
Q
10
, làm Q
10
thông ngăn sự tăng của I

Hình 3: Sơ đồ tầng khuếch đại đầu vào
Hình 4: Tầng dịch mức điện áp một chiều và tiền khuếch đại
9
Hình 5: Tầng khuyếch đại công suất lối ra
0,7V), do vậy trong nửa chu kỳ dương thì Q
16
dẫn. Q
16
và Q
17
là hai
tranzito khác kiểu n-p-n và p-n-p được mắc theo sơ đồ kéo đẩy bù, Q
16
đóng vai trò là trở tải động cho Q
17
còn Q
17
đóng vai trò là trở tải động
cho Q
16
. Nửa chu kỳ dương Q
16
dẫn, Q
17
ngắt còn trong nửa chu kỳ âm
thì ngược lại.
• Để bảo vệ lối ra quá tải (tức dòng lối ra lớn quá) người ta mắc thêm mạch
hạn dòng Q
15
, Q

Hình 7: Sơ đồ mạch khuếch đại đảo
Để đạt được giá trị khuếch đại là 10, chúng ta chọn giá trị của 2 điện trở là
100k và 10k. Khi đó vẽ mô phỏng trên phần mềm circuit maker ta đo được mối
quan hệ đầu ra và vào như sau:
Theo kết quả mô phỏng trên ta thấy, tín hiệu tín hiệu vào và tín hiệu
ra ngược pha nhau, chứng tỏ khuếch đại ở đây là khuếch đại đảo.Về biên độ ta
có thể nhận xét như sau:
Kết quả mô phỏng chỉ ra rằng, biên độ tín hiệu lối vào AC là 70.71mV và
tín hiệu lối ra là 706.9mV. Như vậy, hệ số khuếch đại là
K =
706.9
70.71
= 10
11
Hình 8: Kết quả mô phỏng khuếch đại với lối vào đảo
Hình 9: Kết quả mô phỏng khuếch đại với lối vào đảo
Hệ số khuếch đại này tương ứng với hệ số khuếch đại ta sử dụng để lựa chọn
các điện trở.
3.2 Bộ lọc thông thấp tích cực
ở tần số cao thường dùng các mạch lọc thụ động RLC. ở tần số thấp các
mạch lọc đó có điện cảm quá lớn làm cho kết cấu nặng nề và tốn kém cũng như
phẩm chất của mạch giảm.Vậy trong phạm vi tần số < 100 Khz người ta hay
dùng bộ lọc khuyếch đại thuật toán và mạng RC gọi là mạch lọc tích cực.
Đây là lọc thông thấp hồi tiếp dương một vòng (thực chất là mạch tích
phân). Ngoài ra còn có hồi tiếp âm một vòng và hồi tiếp âm nhiều vòng.
Trên mạch điện ta chọn trường hợp đơn giản: R2=R3=R=100kΩ, C
1
=
C
2

3.3 Bộ chỉnh lưu nửa chu kì
Ta thấy các điện áp rất nhỏ, không thể được chỉnh lưu một cách tuyến
tính. Nguyên nhân là khi điôt thông, điện áp sụt tối thiểu giữa các cực là 0.3
đến 0.7V tuỳ theo kiểu và hình thức sử dụng. Nhưng ta có thể thực hiện với
KĐTT LM348 như trên hình. Mạch làm việc có phản hồi, ở phần trên phản
hồi sửa chữa các khuyết tật và sửa tính phi tuyến của các linh kiện nằm trong
vòng phản hồi.
Khi D1 dẫn, hệ số khuyếch đại gần bằng không. Khi D2 dẫn, D1 không
dẫn và hệ số khuyếch đại bằng R2/R1=1. Tụ C1 loại trừ các thành phần một
chiều lối vào. ở đầu ra, thành phần một chiều bị cắt như các bộ chỉnh lưu khác.
Ta lọc bằng bộ lọc thông thấp tạo nên từ C2 và R3.
Kết quả mô phỏng bằng cirmaker như sau:
13
Hình 13: Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu nửa chu kì
Hình 14: Kết quả mô phỏng mạch chỉnh lưu nửa chu kì
Như vậy, hoạt động của mạch trên theo mô phỏng và lý thuyết là tương
đương nhau. Ở đây, nửa chu kì âm của tín hiệu đã được chỉnh lưu.
14
4 Tài liệu tham khảo
1. Analog/Interface -Device Data Vol1 - Motorola
2. Kỹ thuật mạch điện tử - Phạm Minh Hà
3. Cơ sở kỹ thuật điện tử - Nguyễn Kim Giao
4. Giáo trình kỹ thuật điện tử- HVCNBC-VT.
15