Legendiniai analoginiai lustai

Tarp daugybės lustų, pristatomų šiuolaikinėje mikroelektronikos komponentų rinkoje, yra tikrų legendų, kurios teisėtai pelnė savo aukštą reputaciją. Šiame straipsnyje mes sutelksime dėmesį į keturias tokias legendines analogines mikroschemas, būtent: NE555, A741, TL431 ir LM311.

Integruotas laikmatis NE555

Analoginė integruota grandinė NE555 yra universalus laikmatis. Jis sėkmingai tarnauja daugelyje šiuolaikinių elektroninių schemų gaminant pasikartojančius ar pavienius impulsus su pastoviomis laiko charakteristikomis. Lustas iš esmės yra asinchroninis RS trigeristurinčios specifines įvesties slenksčius, kuriuos tiksliai nustato vidiniai analoginiai komparatoriai ir tikslus įtampos daliklis.

Integruotą mikroschemos struktūrą sudaro 23 tranzistoriai, 16 rezistorių ir 2 diodai. NE555 vis dar galima įsigyti įvairiose pakuotėse, tačiau jis yra populiariausias DIP-8 ir SO-8 atvejais, ir būtent tokią formą jis gali rasti daugelyje plokščių. Vietos gamintojai gamina šio laikmačio analogus pavadinimu KR1006VI1.

NE555 lusto istorija prasideda 1970 m., Kai JAV mikroelektronikos kompanijos „Signetics“ darbuotojas Hansas Kamensindas, PLL grandinių specialistas, suderino PLL su VCO, kurio dažnis dabar nepriklausė nuo įtampos, atleistas dėl ekonominės krizės.

Ši plėtra vėliau buvo pavadinta NE566 ir joje buvo visi būsimojo NE555 laikmačio elementai, įskaitant komparatorius, įtampos daliklisgaidukas ir raktas. Grandinė gali generuoti trikampius impulsus, kurių amplitudę nustato vidinis daliklis, o dažnį - išorinė RC grandinė.

Hansas Kamensindas pardavė savo kūrinį „Signetics“, o paskui pasiūlė patobulinti jį laukiančiam multivibratoriui - vieno impulso generatoriui. Idėja nebuvo iškart palaikoma, tačiau „Signetics“ pardavimų vadovas Art Fury primygtinai reikalavo ir projektas buvo patvirtintas, būsimas lustas vadinosi NE555 (NE iš „SigNEtics“).

Laikmačio tobulinimas ir derinimas užtruko dar keletą mėnesių, o galiausiai 1971 m. NE555 pardavimas aštuonių kontaktų dėžutėje prasidėjo 75 centais. Šiandien beveik visi pagrindiniai elektroninių komponentų gamintojai siūlo originalius NE555 funkcinius analogus įvairiomis bipolinėmis ir CMOS versijomis.

Dabar apsvarstykite NE555 integruoto laikmačio išvadų tikslą - tai leis skaitytojui suprasti priežastį, kodėl ši mikroschema įgijo didžiulį populiarumą tiek tarp specialistų, tiek tarp radijo mėgėjų.

• Pirma išvada - žemė. Jis prijungtas prie neigiamo maitinimo šaltinio laido.

• Antroji išvada yra priežastis. Kai šio kaiščio įtampa yra mažesnė nei 1/3 maitinimo įtampos, įsijungia laikmatis. Tuo pačiu metu šio įėjimo suvartota srovė neviršija 500 nA.

• Trečioji išvada yra išeitis. Kai įjungtas laikmatis, šio gnybto įtampa yra 1,7 volto mažesnė už maitinimo įtampą, o maksimali šio gnybto srovė siekia 200 mA.

• Ketvirtoji išvada yra iš naujo nustatyta. Kai šiam išėjimui tiekiama žemo lygio įtampa, mažesnė nei 0,7 volto, mikro grandinė grįžta į pradinę būseną. Jei iš naujo nustatyti grandinės darbo metu nereikia, šis išėjimas tiesiog prijungiamas prie pliuso, esančio mikroschemos maitinimo šaltinyje.

• Penktoji išvada yra kontrolė. Šis išėjimas veikia pagal atskaitos įtampą ir yra prijungtas prie pirmojo lygintuvo apverstinio įėjimo.

• Šeštoji išvada yra slenkstis, sustok. Kai šiam išėjimui bus tiekiama didesnė kaip 2/3 maitinimo įtampos, laikmatis sustos, o jo išėjimas bus ramybės būsenoje.

• Septintoji išvada - biudžeto įvykdymo patvirtinimas. Kai žemas mikroschemos išvesties lygis, šis smeigtukas, esantis mikro grandinės viduje, yra prijungtas prie žemės, o kai mikroschemės išėjimas yra didelis, šis kaištis yra atjungtas nuo žemės. Šis kaištis gali atlaikyti iki 200 mA sroves.

• Aštuntoji išvada - mityba. Šis kaištis yra prijungtas prie teigiamo laido iš mikroschemų maitinimo šaltinio, kurio įtampa gali būti nuo 4,5 iki 16 voltų.

NE555 lustas buvo plačiai naudojamas dėl jo universalumo. Jos pagrindu pastatyti generatoriai, moduliatoriai, laiko relės, slenkstiniai įtaisai ir daugybė kitų įvairių elektroninės įrangos mazgų, kurių įvairovę riboja tik inžinierių ir kūrėjų vaizduotė ir kūrybingas požiūris.

Sprendžiamų užduočių pavyzdžiai: ryšių linijose iškraipyto skaitmeninio signalo atkūrimo funkcija, plepėjimo filtrai, maitinimo šaltinių įjungimas, automatinių valdymo sistemų įjungimo ir išjungimo valdikliai, PWM valdikliai, laikmačiai ir daug daugiau.

Papildoma medžiaga apie lustą NE555:

555 Integruotas laikmatis - keliaukite per duomenų lapą

555 integruotas laikmačio dizainas

Apsaugos nuo vandens nutekėjimo blokas

PWM - valdiklis, pagrįstas NE555 integruotu laikmačiu, skirtu pritemdyti šviesos diodus

Operatyvinis stiprintuvas uA741

uA741 yra operacinis stiprintuvas, pagrįstas bipoliniais tranzistoriais. Šis antros kartos operacinis stiprintuvas, kurį 1968 m. Sukūrė „Fairchild Semiconductor“ inžinierius Davidas Fullagaras, yra operacinio stiprintuvo LM101 modifikacija, kuriam reikėjo išorinio dažnio korekcijos kondensatoriaus. Pagal uA741, išorinio kondensatoriaus nebereikėjo, nes čia jis iškart įdiegiamas į patį lustą.

„UA741“ charakteristikos tam laikui buvo puikios, o lengvas naudoti mikroschemą prisidėjo prie jo plataus naudojimo. Taigi „uA741“ tapo universaliu standartiniu operaciniu stiprintuvu, ir iki šių dienų jo analogus gamina daugelis mikroelektroninių komponentų gamintojų, pavyzdžiui: AD741, LM741 ir buitinis analogas - K140UD7. Šios mikroschemos yra tiek DIP, tiek mikroschemų paketuose.

Operacinių stiprintuvų centre yra tas pats principas, skirtumai yra tik struktūroje. Antrosios ir kitos kartos operacinius stiprintuvus sudaro šie funkciniai blokai:

• Įvesties stadija yra diferencinis stiprintuvas, užtikrinantis stiprinimą esant aukštai įėjimo varžai ir esant mažam triukšmo lygiui.

• Aukštosios įtampos stiprintuvas, mažėjant vieno poliaus žemo pralaidumo filtrui, dažnio atsakas mažėja. Tai nėra diferencialas, vienintelė išeitis.

• Išėjimo pakopa (stiprintuvas), suteikianti didelę apkrovos galią, mažą išėjimo varžą ir užtikrinanti apsaugą nuo trumpojo jungimo ir išėjimo srovės apribojimo.

Integruotas 30 pF kondensatorius teikia nuo dažnio priklausomą neigiamą grįžtamąjį ryšį, kuris padidina operatyvinio stiprintuvo stabilumą dirbant su išoriniu grįžtamuoju ryšiu. Tai yra vadinamoji Millerio kompensacija, kuri veikia beveik kaip integratorius, pastatytas ant operacinio stiprintuvo. Dažnio kompensacija suteikia operaciniam stiprintuvui besąlyginį stabilumą įvairiomis sąlygomis ir taip supaprastina jo naudojimą daugelyje elektroninių prietaisų.

Išėjimo stadijoje uA741 yra 25 omų varžos rezistorius, kuris tarnauja kaip srovės jutiklis. Kartu su tranzistoriumi Q17 šis rezistorius riboja emiterio sekiklio Q14 srovę iki maždaug 25 mA. Apatinėje stūmimo-išvesties pakopoje srovės ribojimas per Q20 tranzistorių vykdomas srovės matavimas per tranzistoriaus Q19 emiterį ir vėlesnį srovės, tekančios į Q15 pagrindą, ribojimą. Modernesnėse „uA741“ schemos modifikacijose gali būti naudojami išėjimo srovės ribojimo metodai, kurie šiek tiek skiriasi nuo čia aprašytų.

Lustas turi dvi balansavimo išvesties išvestis, leidžiančias operatyvinio stiprintuvo įvesties paklaidą sureguliuoti tiksliai iki nulio. Tam gali būti naudojamas išorinis potenciometras. Maitinimo grandinės maitinimo įtampa gali būti nuo + -18 iki + -22 voltų, atsižvelgiant į modifikaciją, tačiau rekomenduojamas diapazonas yra nuo + -5 iki + -15 voltų.

Taip pat žiūrėkite šia tema:

Kas yra operaciniai stiprintuvai

Grįžtamojo ryšio stiprintuvo schema

Atsiliepimai apie veikimo stiprintuvo grandines

Reguliuojamas įtampos reguliatorius TL431

TL431 1978 m. Išleido „Texas Instruments“ ir buvo tiksliai apibrėžtas įtampos reguliatorius. Ankstesnė versija buvo ne tokia tiksli TL430 mikroschema. Šiandien TL431 gamina daugelis gamintojų su žymėjimais: LM431, KA431, o jo buitinis gaminys - KR142EN19A.

TL431 iš esmės yra kontroliuojamas „Zener“ diodas, dažnai randamas trijų kontaktų TO-92 pakuotėje. Šį lustą galima pamatyti bet kurio modernaus plokštėje perjungimo maitinimo šaltiniaibent jau - antrinių grandinių galvaninio izoliavimo schemoje.

Mikroschema yra gana paprastai reguliuojama: kai į valdymo elektrodą tiekiama įtampa virš 2,5 volto slenkstinės įtampos, vidinis tranzistorius, atliekantis zenerio diodo funkciją, pereina į laidumo būseną.

Išvadų reikšmė akivaizdi schema:

• Pirmoji išvada yra valdymo elektrodas.

• Antra išvada - atlieka Zenerio diodo anodo funkciją.

• Trečioji išvada - vaidina zenerio diodo katodo vaidmenį.

Darbinė įtampa katode gali būti nuo 2,5 iki 36 voltų, o laidžios būsenos srovė neturėtų viršyti 100 mA, o valdymo srovė neviršija 4 μA. Vidinės įtampos etaloninė vertė yra 2,5 voltai.

Mikroschemą taip lengva sukonfigūruoti ir naudoti, kad ji jau rado plačiausią pritaikymą įvairiuose elektroniniuose prietaisuose, pradedant nuo maitinimo šaltinių perjungimo, kur jis tradiciškai veikia kartu su optronu, baigiant šviesos ir temperatūros jutikliais.

Šiandien sunku rasti buities prietaisą visur, kur yra TL431, dėl šios priežasties šią mikroschemą galima įsigyti įvairiais atvejais. Taigi TL431 yra puikus kuriant grįžtamojo ryšio grandines visiškai skirtingais šios koncepcijos aspektais.

Lusto naudojimo pavyzdžiai TL431:

Paprastas temperatūros reguliatorius

Indikatoriai ir signaliniai įtaisai ant reguliuojamo zenerio diodo TL431

Analoginis komparatorius LM311

„LM311“ analoginį lygintuvą „National Semiconductor“ gamina nuo 1973 m. (Nuo 2011 m. Rugsėjo 23 d. Įmonė oficialiai priklauso „Texas Instruments“). Vietinis šio lygintuvo analogas yra KR554CA3.

Šis integruotas įtampos lygintuvas pasižymi labai maža įėjimo srove (150 nA). Jis yra specialiai sukurtas naudoti įvairiausiose maitinimo įtampose: nuo standartinės + - 15 V iki vienpolės + 5 V, tradiciškai skaitmeninei logikai. Palygintuvo išėjimas suderinamas su TTL, RTL, DTL ir MOS lygiais.

Jo išvesties etapas su atviru kolektoriumi leidžia tiesiogiai įkelti išėjimą į relę ar kaitinamąją lempą ir perjungti srovę iki 50 mA, kai įtampa neviršija 50 V. Mikroschemos suvartojama energija yra tik 135 mW, kai įtampa yra + –15 V. Rodomi duomenys apie „LM311“ lygintuvą. daug tipiškų jo taikymo schemų.

Mikroschemoje yra 20 rezistorių, 22 bipolinių tranzistorių, 1 lauko efekto tranzistorius ir 2 diodai. LM311 įvestį ir išvestį galima atskirti nuo grandinės įžeminimo taip, kad mikroschemos išėjimo grandinė veiktų ant įžemintos apkrovos arba ant apkrovos, prijungtos prie neigiamo ar teigiamo maitinimo šaltinio poliaus.

Palyginamojoje grandinėje yra pusiausvyros ir atitvarų balansavimo galimybės, o kelių LM311 išėjimus galima sujungti naudojant laidinę ARBA grandinę. Klaidingai teigiamų šios lusto tikimybių tikimybė yra labai maža.

Papildoma medžiaga šia tema:

Kaip išdėstytas ir veikia analoginis lygintuvas

Komparatoriaus grandinės

Rūsio termostatas ant lygintuvo LM311