BÀI 11: VI MẠCH TÍCH HỢP (IC - INTEGRATED CIRCUITS)

2.1. Tổng quan về Vi mạch tích hợp

• Định nghĩa: IC là một mạch điện gồm các linh kiện chủ động (Transistor, Diode) và thụ động (Điện trở, Tụ điện) được chế tạo đồng thời trên một miếng bán dẫn nhỏ (thường là Silic) gọi là chip (die).

• Ưu điểm: Kích thước siêu nhỏ, tiêu thụ điện năng thấp, độ tin cậy cao và giá thành rẻ do sản xuất hàng loạt.

• Phương pháp chế tạo: Sử dụng công nghệ quang khắc (Lithography), khuếch tán tạp chất và bốc hơi chân không để tạo ra các lớp cấu trúc trên tấm tấm bán dẫn (wafer).

2.2. Phân loại vi điện tử

Dựa trên tín hiệu xử lý, IC được chia thành 3 nhóm chính:

1. IC tương tự (Analog IC): Xử lý tín hiệu biến thiên liên tục (âm thanh, nhiệt độ, áp suất).

2. IC số (Digital IC): Xử lý tín hiệu nhị phân (0 và 1).

3. IC hỗn hợp (Mixed-signal IC): Tích hợp cả mạch tương tự và mạch số trên cùng một chip (ví dụ: bộ chuyển đổi ADC/DAC).

2.3. Các dạng IC tương tự phổ biến

2.3.1. Vi mạch tích hợp tuyến tính

Sử dụng các mạch khuếch đại có đặc tuyến ra tỉ lệ thuận với đầu vào trong một dải tần số nhất định.

2.3.2. Vi mạch ổn áp (Regulator IC)

• Chức năng: Giữ điện áp đầu ra luôn ổn định bất chấp sự thay đổi của điện áp đầu vào hoặc dòng tải.

• Ví dụ: Họ 78xx (ổn áp dương), 79xx (ổn áp âm), LM317 (ổn áp điều chỉnh được).

2.3.3. Vi mạch khuếch đại thuật toán (Op-Amp)

• Đặc điểm: Có hệ số khuếch đại cực lớn, hai đầu vào (đảo và không đảo) và một đầu ra.

• Ứng dụng: Là linh kiện "vạn năng" trong mạch analog để cộng, trừ, nhân, chia tín hiệu, lọc nhiễu.

• Ví dụ: UA741, LM358, TL082.

2.3.4. Vi mạch so sánh (Comparator IC)

• Chức năng: So sánh hai điện áp đầu vào và đưa ra mức cao (High) hoặc thấp (Low) tùy thuộc vào bên nào lớn hơn.

• Ví dụ: LM339, LM311.

2.3.5. Vi mạch định thời (Timer IC)

• Chức năng: Tạo ra các xung điện hoặc khoảng trễ thời gian chính xác.

• Ví dụ điển hình: IC 555 (Vi mạch huyền thoại được sử dụng trong hàng triệu thiết bị).

2.3.6. Vi mạch dao động kiểu V.C.O (Voltage Control Oscillator)

• Chức năng: Tạo ra tín hiệu xoay chiều có tần số thay đổi tỉ lệ với điện áp điều khiển đầu vào.

• Ứng dụng: Trong các bộ tổng hợp tần số, máy phát sóng.

2.3.7. Vi mạch khuếch đại âm tần (Audio Power Amp IC)

• Chức năng: Khuếch đại tín hiệu âm thanh nhỏ để đưa ra loa.

• Ví dụ: LM386 (công suất nhỏ), TDA2030/TDA7294 (công suất lớn).

2.4. Các dạng IC số (Digital IC)

• Cổng logic cơ bản: AND, OR, NOT, NAND, NOR... (Họ 74xx, 40xx).

• Mạch tổ hợp: Bộ mã hóa, giải mã, bộ chọn kênh (Mux/Demux).

• Mạch dãy: Flip-flop, bộ đếm (Counter), thanh ghi (Register).

• Vi xử lý & Vi điều khiển: MCU (8051, PIC, AVR, ARM), CPU, bộ nhớ (RAM, ROM).