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Chips analógicos legendarios
Entre los muchos chips presentados en el mercado moderno de componentes microelectrónicos, hay leyendas reales que con razón se han ganado su alta reputación. En este artículo, nos centraremos en cuatro de estos legendarios microcircuitos analógicos, a saber: NE555, A741, TL431 y LM311.
Temporizador integrado NE555
Circuito integrado analógico NE555 Es un temporizador universal. Sirve con éxito en muchos circuitos electrónicos modernos para producir pulsos repetitivos o únicos con características de tiempo constante. El chip es esencialmente asíncrono. Gatillo RScon umbrales de entrada específicos que se definen con precisión por comparadores analógicos internos y un divisor de voltaje preciso.
La estructura integrada del microcircuito incluye 23 transistores, 16 resistencias y 2 diodos. NE555 todavía está disponible en varios paquetes, pero es más popular en los casos DIP-8 y SO-8, y es de esta forma que se puede encontrar en muchas placas. Los fabricantes nacionales producen análogos de este temporizador con el nombre KR1006VI1.
La historia del chip NE555 comienza en 1970, cuando Hans Kamensind, un empleado de la empresa estadounidense de microelectrónica Signetics, especialista en circuitos PLL, depuró un PLL con un VCO, cuya frecuencia ahora era independiente del voltaje, se disparó debido a la crisis económica.
Este desarrollo se llamó más tarde NE566 y contenía todos los elementos del futuro temporizador NE555, incluidos los comparadores, divisor de voltajegatillo y llave. El circuito podría generar pulsos triangulares con la amplitud establecida por el divisor interno y con la frecuencia establecida por el circuito RC externo.
Hans Kamensind vendió su desarrollo a Signetics, y luego ofreció refinarlo al multivibrador en espera: un generador de pulso único. La idea no fue respaldada de inmediato, pero el gerente de ventas de Signetics, Art Fury, insistió, y el proyecto fue aprobado, el futuro chip se llamó NE555 (NE de SigNEtics).
El refinamiento y la depuración del temporizador tomaron varios meses más, y finalmente en 1971, las ventas de NE555 en una caja de ocho clavijas comenzaron a un precio de 75 centavos. Hoy en día, casi todos los principales fabricantes de componentes electrónicos ofrecen análogos funcionales del NE555 original en una variedad de versiones bipolares y CMOS.
Ahora considere el propósito de las conclusiones del temporizador integrado NE555, esto permitirá al lector comprender la razón por la cual este chip ha ganado una enorme popularidad tanto entre especialistas como entre entusiastas de la radioafición.
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La primera conclusión es la tierra. Está conectado al cable negativo de la fuente de alimentación.
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La segunda conclusión es el desencadenante. Cuando el voltaje en este pin es inferior a 1/3 del voltaje de suministro, se inicia el temporizador. Al mismo tiempo, la corriente consumida por esta entrada no supera los 500 nA.
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La tercera conclusión es la salida. Cuando el temporizador está encendido, el voltaje en este terminal es 1.7 voltios menos que el voltaje de suministro, y la corriente máxima de este terminal alcanza los 200 mA.
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La cuarta conclusión se restablece. Cuando se suministra un voltaje de bajo nivel a esta salida, por debajo de 0,7 voltios, el microcircuito vuelve a su estado original. Si no se requiere un reinicio durante la operación en el circuito, esta salida simplemente se conecta al plus de la fuente de alimentación del microcircuito.
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La quinta conclusión es el control. Esta salida está bajo voltaje de referencia y está conectada a la entrada inversora del primer comparador.
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La sexta conclusión es el umbral, detente. Cuando se suministra un voltaje superior a 2/3 del voltaje de suministro a esta salida, el temporizador se detendrá y su salida se pondrá en estado inactivo.
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La séptima conclusión es el alta. Cuando el nivel de salida del microcircuito es bajo, este pin dentro del microcircuito se conecta a tierra, y cuando la salida del microcircuito es alta, este pin se desconecta de la tierra. Este pin es capaz de soportar corrientes de hasta 200 mA.
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La octava conclusión es la nutrición. Este pin está conectado al cable positivo de la fuente de alimentación del microcircuito, cuyo voltaje puede ser de 4,5 a 16 voltios.
El chip NE555 ha sido ampliamente utilizado debido a su versatilidad. Sobre esta base, se construyen generadores, moduladores, relés de tiempo, dispositivos de umbral y muchos otros nodos de diversos equipos electrónicos, cuya variedad está limitada solo por la imaginación y el enfoque creativo de ingenieros y desarrolladores.
Ejemplos de tareas a resolver son: la función de restaurar una señal digital distorsionada en las líneas de comunicación, filtros de vibración, fuentes de alimentación conmutadas, controladores de encendido y apagado en sistemas de control automático, controladores PWM, temporizadores y mucho más.
Materiales adicionales sobre el chip. NE555:
Temporizador integrado 555: viaje a través de la hoja de datos
555 diseños de temporizador integrado
Bloque de protección de fuga de agua
PWM: controlador basado en el temporizador integrado NE555 para atenuar los LED
Amplificador operacional uA741
uA741 es un amplificador operacional basado en transistores bipolares. Este amplificador operacional de segunda generación, desarrollado en 1968 por el ingeniero de Fairchild Semiconductor David Fullagar, es una modificación del amplificador operacional LM101, que requería un condensador de corrección de frecuencia externo. Por uA741, ya no se requería un condensador externo, porque aquí se instala inmediatamente en el chip.
Las características del uA741 eran perfectas para ese momento, y la facilidad de uso del microcircuito contribuyó a su uso generalizado. Por lo tanto, uA741 se ha convertido en un amplificador operacional estándar universal, y hasta el día de hoy sus análogos son producidos por muchos fabricantes de componentes microelectrónicos, por ejemplo: AD741, LM741 y el análogo doméstico - K140UD7. Estos microcircuitos están disponibles tanto en DIP como en paquetes de chips.
En el corazón de los amplificadores operacionales está el mismo principio, las diferencias solo están en la estructura. Los amplificadores operacionales de la segunda y las próximas generaciones incluyen los siguientes bloques funcionales:
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La etapa de entrada es un amplificador diferencial que proporciona amplificación a una alta impedancia de entrada y a un bajo nivel de ruido.
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Amplificador de alto voltaje, la respuesta de frecuencia disminuye como en un filtro de paso bajo unipolar. Esto no es un diferencial, la única salida.
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La etapa de salida (amplificador), que proporciona alta capacidad de carga, baja resistencia de salida y proporciona protección contra cortocircuitos y limitación de la corriente de salida.
Un condensador integrado de 30 pF proporciona retroalimentación negativa dependiente de la frecuencia que aumenta la estabilidad del amplificador operacional cuando se trabaja con retroalimentación externa. Esta es la llamada compensación de Miller, que funciona casi como un integrador construido en un amplificador operacional. La compensación de frecuencia le da al amplificador operacional una estabilidad incondicional en una amplia gama de condiciones y, por lo tanto, simplifica su uso en una amplia gama de dispositivos electrónicos.
En la etapa de salida uA741 hay una resistencia con una resistencia de 25 ohmios, que sirve como sensor de corriente. Junto con el transistor Q17, esta resistencia limita la corriente del emisor seguidor Q14 a aproximadamente 25 mA. En el brazo inferior de la etapa de salida push-pull, la limitación de corriente a través del transistor Q20 se lleva a cabo por medida actual a través del emisor del transistor Q19 y la posterior limitación de la corriente que fluye a la base de Q15. En modificaciones más modernas de la circuitería uA741, se pueden usar métodos para limitar la corriente de salida que son ligeramente diferentes de los descritos aquí.
El chip tiene dos pines de compensación para el equilibrio, lo que le permite ajustar el sesgo de entrada del amplificador operacional a exactamente cero. Se puede utilizar un potenciómetro externo para este propósito. El voltaje de suministro del microcircuito puede alcanzar de + -18 a + -22 voltios, dependiendo de la modificación, sin embargo, el rango recomendado es de + -5 a + -15 voltios.
Ver también sobre este tema:
¿Qué son los amplificadores operacionales?
Circuito amplificador operacional de retroalimentación
Circuitos amplificadores operacionales de retroalimentación
Regulador de voltaje ajustable TL431
El TL431 fue lanzado por Texas Instruments en 1978, y se posicionó como un regulador de voltaje ajustable de precisión. La versión anterior era un chip TL430 menos preciso. Hoy, TL431 es producido por muchos fabricantes bajo las marcas: LM431, KA431 y su contraparte doméstica: KR142EN19A.
El TL431 es esencialmente un diodo zener controlado, que a menudo se encuentra en el paquete TO-92 de tres pines. Este chip quizás se puede ver en el tablero de cualquiera de los modernos cambio de fuentes de alimentación, al menos, en el esquema de aislamiento galvánico de circuitos secundarios.
El microcircuito se regula de manera bastante simple: cuando se suministra un voltaje al electrodo de control por encima de un voltaje umbral de 2.5 voltios, el transistor interno, que realiza la función de un diodo zener, entra en un estado conductor.
El significado de los hallazgos es obvio en el diagrama de flujo:
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La primera conclusión es el electrodo de control.
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La segunda conclusión: lleva la función del ánodo del diodo zener.
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La tercera conclusión: juega el papel del cátodo del diodo zener.
El voltaje de trabajo en el cátodo puede estar en el rango de 2.5 a 36 voltios, y la corriente en el estado de conducción no debe exceder los 100 mA, mientras que la corriente de control no excede los 4 μA. La referencia de voltaje interno tiene un valor nominal de 2.5 voltios.
El microcircuito es tan fácil de configurar y usar que ya ha encontrado la aplicación más amplia en varios dispositivos electrónicos, comenzando con las fuentes de alimentación conmutadas, donde tradicionalmente funciona junto con un optoacoplador, terminando con sensores de luz y temperatura.
Hoy en día es difícil encontrar un electrodoméstico donde sea que esté el TL431, por esta misma razón este chip está disponible en muchos casos diferentes. Por lo tanto, TL431 es ideal para construir circuitos de retroalimentación en aspectos completamente diferentes de este concepto.
Ejemplos de uso de chips TL431:
Controlador de temperatura simple
Indicadores y dispositivos de señalización en un diodo zener ajustable TL431
Comparador analógico LM311
El comparador analógico LM311 ha sido fabricado por National Semiconductor desde 1973 (desde el 23 de septiembre de 2011, la compañía ha sido oficialmente parte de Texas Instruments). El análogo doméstico de este comparador es KR554CA3.
Este comparador de voltaje integrado se caracteriza por una corriente de entrada muy pequeña (150 nA). Está especialmente diseñado para su uso en una amplia gama de voltajes de suministro: desde estándar + - 15V a unipolar + 5V, tradicional para lógica digital. La salida del comparador es compatible con los niveles TTL, RTL, DTL y MOS.
Su etapa de salida con un colector abierto le permite cargar directamente la salida a un relé o una lámpara incandescente, y cambiar la corriente de hasta 50 mA a un voltaje de hasta 50 V. El consumo de energía del microcircuito es de solo 135 mW con un voltaje de + -15 V. Se muestran los datos en el comparador LM311 Muchos esquemas típicos de sus aplicaciones.
El microcircuito contiene 20 resistencias, 22 transistores bipolares, 1 transistor de efecto de campo y 2 diodos. La entrada y la salida del LM311 pueden aislarse de la tierra del circuito para que el circuito de salida del microcircuito funcione en una carga conectada a tierra o en una carga conectada al polo negativo o positivo de la fuente de alimentación.
En el circuito comparador hay posibilidades de equilibrar el cambio y la activación, y las salidas de varios LM311 se pueden conectar mediante un circuito OR cableado. La probabilidad de falsos positivos para este chip es muy baja.
Materiales adicionales sobre este tema:
Ver también en bgv.electricianexp.com
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