Operatív erősítők - típusok, megnevezések, erősítő házak

Egy kis történelem

Először, néhány szót arról, hogy mi az operációs erősítő (op erősítő). Maga a név azt sugallja, hogy bizonyos műveleteket a segítségükkel hajtanak végre. Lehet, hogy sebészeti eszköz? Egyáltalán nem. Ezt az eszközt különféle matematikai műveletek végrehajtására tervezték.

Kezdetben az operációs erősítőket analóg számítógépekben (AVM) használták, amelyekben az információt folyamatos jelek reprezentálták áramok és feszültségek formájában.

Bár az AVM-ek ma már a múlté, analóg jelekkülönféle érzékelőkből (például folyadéknyomás vagy a gázpedál forgásszöge) nyert értékeket továbbra is nagyon széles körben használják. És ettől egyszerűen sehova nem lehet menni.

Az analóg jeleket leggyakrabban digitálisvá alakítják, például egy ADC segítségével, és további feldolgozásukat digitálisan, mikroprocesszorok vagy mikrovezérlők segítségével hajtják végre.

Lámpa működési erősítői

Először egy állócsöves AVM-et, az analóg adatok matematikai műveleteit speciális áramkörökkel hajtottuk végre, amelyeket operációs erősítőknek hívtak. Természetesen az első működési erősítők csőerősítők voltak. Megjelenésüket és diagramjukat az 1. és 2. ábra mutatja.

1. ábra

2. ábra

Az operációs erősítő felépítése az ábrán egyértelmű: az egész áramkört egyetlen házban összeszerelték, és egyszerűen csak egy oktális talppal egyetlen lámpaként helyezte be az aljzatba. Az elem alapja, a 2. ábra szerint, egy pár lámpa - kettős trioda. Mintha csak 4 tranzisztor lenne.

Tranzisztoros operációs erősítők

A tranzisztorok megjelenése után az operációs erősítőket csatlakozókkal ellátott táblák formájában kezdték el megvalósítani, és ez a helyzet addig folytatódott, amíg az integrált áramköröket nem találták ki. Ez némileg javította az általános helyzetet, megfosztotta az áramkört az összes „cső” hátránytól: nagy energiafogyasztás és alacsony megbízhatóság a lámpa korlátozott élettartama miatt. De a tranzisztor op erősítőknek voltak hátrányai. Először is, méretük meglehetősen nagy volt, kevesebbet szeretnék.

Integrált operatív erősítők

Az első integrált µA702 erősítőt 1963-ban fejlesztette ki Robert Widlar, a Fairchild Semiconductor alkalmazottja. A készülék csak 9 tranzisztort tartalmazott, de 300 dollárba került, ami lehetővé tette, hogy csak a katonai ipar fejlesztéseiben lehessen felhasználni. De összességében óriási lépés volt előre, az elektronika egyik legnagyobb felfedezése.

Robert Widlar már 1965-ben megtervezte a µA709 operációs erősítőt, amelynek gyártása sokkal kevesebbbe került, mindössze 10 dollárért. És még egy ilyen ár sem tette lehetővé háztartási készülékekben való felhasználását, hanem nagyon elfogadható ipari automatizáláshoz stb. feladatokat.

1967-ben Widlar csatlakozott a Nemzeti Semiconductorhoz, ahol vezetése alatt kifejlesztették a legjobb tulajdonságokkal rendelkező LM101-et. 1968-ban a Fairchild kiadta a belső frekvenciakorrekcióval rendelkező µA741-et, ami még stabilabbá tette a működését - a belső korrekcióval rendelkező operációs erősítő nem hajlamos az öngerjesztésre.

Mint már említettük Az operációs erősítő fő célja matematikai műveletek végrehajtása a feszültségek által képviselt analóg változókkal (összegzés, integráció, szorzás stb.). Később azonban világossá vált, hogy az op-amp egy nagyon univerzális elem, és alkalmazása egyszerűen korlátlan: jelerősítés, aktív frekvenciaszűrők, generátorok, komparátor és még sok más.

Most az operációs erősítőket olyan mennyiségben állítják elő, hogy egyszerűen lehetetlen megtenni használatuk nélkül. Ezenkívül ezen elektronikus termékek ára bizonyos esetekben nagyon alacsony, és a lehetőségek nagyon magasak. Egyik esetben már több operációs erősítő van elhelyezve, a mikroenergia-fogyasztás és a nagyon alacsony belső zajszint közelebb hozza a valódi erősítőket az ideálishoz. Mindez lehetővé teszi az operációs erősítők használatát még a professzionális hangberendezésekben is (többcsatornás keverők), egyszerűvé téve azokat.

Természetesen a működési erősítők megjelenésének és fejlődésének története sokkal hosszabb és valószínűleg érdekesebb, de egyelőre erre az információra korlátozódunk.

Műveleti erősítő szimbólumai

Vagy egy történet a háromszögekről és téglalapokról

Az amatőr rádió első lépései általában diszkrét tranzisztorok használatával kezdődnek, amelyeket a tapasztalt szakemberek gyakran némi iróniával vagy éppen ellenkezőleg tisztelettel egyszerűen "lazanak" hívnak. Az ilyen tranzisztorokon szinte bármit megtehet, de ez a foglalkozás gyakran megkívánja az előadó magas szintű képzettségét.

Egy egyszerű példa: a kiváló minőségű UMZCH hangolása sokféle, drága tranzisztorba kerülhet. Ennek elkerülése érdekében elegendő tapasztalattal kell rendelkeznie az ilyen készülékek építésében, különféle védőeszközöket kell használnia az áram- és a terhelőáramkörökben. A legegyszerűbb esetben a megfelelő feszültség és teljesítmény izzólámpák.

Sokkal gyorsabban érhető el az "erősítő" alapján a végső eredmény, ha az ULF-et használja az integrált teljesítményben. Most adtam hozzá néhány ellenállást, kondenzátort, egy tápegységet, egy abroncs blokkot, és kérem, hogy van egy kész erősítőed előtted. De itt az operációs erősítőkről beszélünk, azok használatáról az amatőr rádiótervezésben.

Valószínűleg senki sem gyűjt otthon AVM-et és mindenféle kiegészítőt - differenciátort. Az op-erősítők nagyon széles körű használata az erősítőkben, a keverőkben és a különféle elektronikus berendezések javításakor legalább az operatív erősítők alapvető ismereteire lesz szükség. Miről szól ez a cikk.

Hogyan jelzik az operációs erősítőket az elektromos áramkörökön?

Mint az operatív erősítők összes rádió alkatrészét, a diagramokon UGO - a hagyományos grafikus szimbólumokkal - vannak jelölve. A megnevezések nagyon változatosak lehetnek, bár általában ugyanazt jelentik. A műveleti erősítők áramköreinek első megismerésekor kétségek merülnek fel, hirtelen csinálok valamit rosszul, hirtelen minden egyszerűen kiég.

Ha nem veszi figyelembe az operációs erősítők belső felépítését, amely egyébként első pillantásra meglehetősen bonyolult (ezek az integrált elektronika hagyományai), akkor az operátorok kívülről néznek egyszerűnek és logikusnak. A további leírás csak a külső következtetésekre és azok különféle rendszerekben való felhasználására vonatkozik.

A modern operációs erősítőnek általában két bemenete van, egy kimenete és két kimenete van az áram csatlakoztatásához. Ez a minimális "úriemberű" készlet. A fenti következtetéseken kívül következtetéseket vonhat le a frekvenciakorrekciós elemek összekapcsolására, következtetéseket az egyensúlyozásra (nulla beállítás a kimeneten). Az 1. ábrán bemutatjuk az operációs erősítők különféle UGO-jait. Vegye figyelembe azokat a lehető legrészletesebben.

3. ábra

Az 1a. És 1b. Ábrán az operációs erősítő esetét egyenlő szárú háromszög formájában mutatjuk be. Igen, ez nem más, mint egy mikroáramkör-eset. A bal oldalon 2 bemenet található: fordított (mínuszjel vagy kis kör jelölve) és nem invertáló (pluszjel jelöléssel vagy egyszerűen kör nélkül rajzolt). Megjegyzés: Ha az áramkört a "jó hangszabályok" szerint rajzolják, akkor az összes bemenet bal oldalon, a kimenetek pedig a kérdéses elem jobb oldalán vannak.Kiegészítő következtetések, például korrekció, táplálkozás, megtalálhatók, ahogy tetszik.

Itt, közvetlenül a háromszög jobb sarkában található egy "Output" feliratú kimenet, és a tápfeszültség csatlakoztatására szolgáló csatlakozók, leggyakrabban két pólusú, fent és lent láthatók. Annak érdekében, hogy ne terheljék meg, ne ködítsék el az áramköri következtetéseket, a tápegységeket általában nem mutatják. Csatlakozásukat egyszerűen a rendszer megjegyzésében tüntetik fel.

Az operációs erősítő esete téglalapként ábrázolható, amint az az 1c. Ábrán látható. Az ábra összes többi része megegyezik a háromszög alakú tok esetében.

Műveleti erősítők házai

A modern félvezető technológia olyan haladást ért el, hogy az egy házban lévő félvezető szerkezetek számát egyszerűen nem lehet számolni. Elegendő felidézni a modern mikroprocesszorokat, mivel a tranzisztorok száma milliárd darab. Ezért egy olyan műveleti erősítő elhelyezése, amely csak néhány tucat tranzisztort tartalmaz, egy esetben is nagyon egyszerű kérdés.

4. ábra

A különféle típusú operációs erősítők csatlakozóinak elhelyezkedése ugyanazon esetekben azonos, ami megkönnyíti azok cseréjét, különösen azokban az esetekben, amikor az operációs erősítőket csatlakozókba - aljzatokba telepítik. Ugyanakkor ugyanolyan típusú operációs erősítők készíthetők teljesen különböző esetekben. Ez a fajta tömeges és nagyszabású termelés esetén szükséges, elsősorban a nyomtatott áramköri lapok fejlesztésének és az elektronikus eszköz teljes tervezésének kényelme érdekében.

A 3. ábra a DIP8, DIP14 esetekben készített operációs erősítőket mutatja.

5. ábra

A 4. ábra egy 4558 típusú működési erősítőt mutat egy SIP-8 típusú házban - egysoros nyolc tűs házban.

6. ábra

Jelenleg az SMD házak működési erősítői egyre népszerűbbek.

7. ábra

A következő cikkben megvizsgáljuk az ideális működési erősítőt, annak bemeneteit és kimeneteit, valamint néhány alapvető tulajdonságot, amelyek hasznosak a "lélek számára" különféle rendszerek független fejlesztése és gyártása során (olvassa el csak a szabadidejű forrasztást). És nagyon jó, ha a forrasztási folyamatot kicserélik páratlan kenyérlemezekamelyről a cikk már szólt.

A cikk folytatása:Ideális működési erősítő

Boris Aladyshkin