Operaciniai stiprintuvai - tipai, žymėjimai, stiprintuvo korpusai

Šiek tiek istorijos

Pirma, keli žodžiai apie tai, kas yra operaciniai stiprintuvai (op ampper). Pats pavadinimas rodo, kad kai kurios operacijos yra atliekamos jiems padedant. Ar tai gali būti chirurginis instrumentas? Visai ne. Šis įrankis skirtas atlikti įvairias matematines operacijas.

Iš pradžių operaciniai stiprintuvai buvo naudojami analoginiuose kompiuteriuose (AVM), kuriuose informaciją vaizdavo nuolatiniai signalai srovių ir įtampų pavidalu.

Nors AVM dabar yra praeitis, analoginiai signalaigaunami iš įvairių jutiklių (pavyzdžiui, skysčio slėgis ar dujų pedalo sukimosi kampas) vis dar naudojami labai plačiai. Ir to nėra niekur.

Dažniausiai analoginiai signalai konvertuojami į skaitmeninius naudojant, pavyzdžiui, ADC, o tolesnis jų apdorojimas atliekamas skaitmeniniu būdu, naudojant mikroprocesorius ar mikrovaldiklius.

Lempos darbo stiprintuvai

Pirmiausia, visuminių vamzdžių AVM, matematinės operacijos su analoginiais duomenimis buvo atliktos naudojant specialias grandines, kurios buvo vadinamos operaciniais stiprintuvais. Natūralu, kad pirmieji operaciniai stiprintuvai buvo vamzdžių stiprintuvai. Jų išvaizda ir schema parodyta 1 ir 2 paveiksluose.

1 pav

2 pav

Operatyvinio stiprintuvo konstrukcija yra aiški iš paveikslo: visa grandinė buvo surinkta viename korpuse ir tiesiog įkišta į lizdą, naudojant aštuonkampį pagrindą kaip vieną lempą. Elementinis pagrindas, kaip parodyta 2 paveiksle, yra lempų pora - dvigubi triodai. Tarsi tik 4 tranzistoriai.

Tranzistoriniai operaciniai stiprintuvai

Po tranzistorių atsiradimo operatyviniai stiprintuvai buvo pradėti įgyvendinti plokščių su jungtimis pavidalu ir tokia padėtis tęsėsi tol, kol nebuvo išrastos integruotos grandinės. Tai šiek tiek pagerino bendrą situaciją, atėmė iš grandinės visus „vamzdžio“ trūkumus: didelės energijos sąnaudos ir mažas patikimumas dėl riboto lempos tarnavimo laiko. Tačiau tranzistoriniai optiniai stiprintuvai turėjo savo trūkumų. Visų pirma, jų matmenys buvo gana dideli, norėčiau mažiau.

Integruoti operaciniai stiprintuvai

Pirmąjį integruotą operacinį stiprintuvą µA702 1963 m. Sukūrė „Fairchild Semiconductor“ darbuotojas Robertas Widlaras. Įrenginyje buvo tik 9 tranzistoriai, tačiau jis kainavo net 300 USD, o tai leido jį naudoti tik rengiant karo pramonę. Bet apskritai tai buvo didžiulis žingsnis į priekį, vienas didžiausių atradimų elektronikoje.

Jau 1965 m. Robertas Widlaras sukūrė „µA709“ operacinį stiprintuvą, kurio gamyba kainuoja daug mažiau, tik už 10 USD. Ir net tokia kaina neleido jo naudoti buitiniams prietaisams, o buvo gana priimtina pramoninei automatikai ir pan. užduotis.

1967 m. Widlaras įstojo į Nacionalinį puslaidininkių skyrių, kur jam vadovaujant buvo sukurtas geriausias savybes turintis LM101. 1968 m. Fairchild išleido µA741, turintį vidinį dažnio pataisą, dėl kurio jo veikimas tapo dar stabilesnis - operacinis stiprintuvas su vidine korekcija nėra linkęs į savaiminį sužadinimą.

Kaip jau sakyta Pagrindinis operacinio stiprintuvo tikslas yra atlikti matematines operacijas su analoginiais kintamaisiais, kuriems atstovaujama įtampa (sumavimas, integracija, daugyba ir kt.). Tačiau vėliau paaiškėjo, kad op-amp yra labai universalus elementas, o jo taikymas yra tiesiog beribis: signalo stiprinimas, aktyvaus dažnio filtrai, generatoriai, komparatoriai ir daug daugiau.

Dabar operaciniai stiprintuvai gaminami tokiu kiekiu, kad jų panaudoti tiesiog neįmanoma. Be to, kai kuriais atvejais šių elektroninių gaminių kaina yra labai žema, o galimybės yra labai aukštos. Vienu atveju jau įrengti keli operaciniai stiprintuvai, sunaudojama maža energija ir labai mažas vidinis triukšmas, todėl realūs stiprintuvai priartėja prie idealių. Visa tai leidžia naudoti operacinius stiprintuvus net profesionalioje garso įrangoje (daugiakanaliuose maišytuvuose), todėl jie yra tiesiog nepakeičiami.

Žinoma, operacinių stiprintuvų atsiradimo ir tobulėjimo istorija yra daug ilgesnė ir, ko gero, įdomesnė, tačiau kol kas apsiribosime šia informacija.

Veikimo stiprintuvo simboliai

Arba pasakojimas apie trikampius ir stačiakampius

Pirmieji mėgėjų radijo žingsniai, kaip taisyklė, prasideda naudojant atskirus tranzistorius, kuriuos patyrę ekspertai dažnai su tam tikra ironija ar, priešingai, pagarba, tiesiog vadina „laisvais“. Tokiuose tranzistoriuose galite padaryti beveik viską, tačiau dažnai šis užsiėmimas reikalauja gana aukštos atlikėjo kvalifikacijos.

Paprastas pavyzdys: aukštos kokybės UMZCH derinimas gali kainuoti kelis galingų brangių tranzistorių rinkinius. Kad taip neatsitiktų, turite turėti pakankamai patirties kurdami tokius prietaisus, maitinimo ir apkrovos grandinėse naudokite įvairius apsauginius įtaisus. Paprasčiausiu atveju - atitinkamos įtampos ir galios kaitrinės lempos.

Daug greičiau nei galutiniai rezultatai „stiprintuvo“ pagrindu gali būti pasiekti, jei ULF naudosite integruotame spektaklyje. Tiesiog pridėjote keletą rezistorių, kondensatorių, maitinimo šaltinį, tembrinį bloką ir, prašau, priešais jus turite paruoštą stiprintuvą. Bet čia mes kalbėsime apie operacinius stiprintuvus, jų naudojimą radijo mėgėjų projektuose.

Tikriausiai niekas namuose nerinks AVM ir visokių priedų - diferencialų. Labai platus op-amperų naudojimas stiprintuvuose, maišytuvuose ir tiesiog taisant įvairią elektroninę įrangą reikės bent jau pagrindinių žinių apie operacinius stiprintuvus. Apie ką bus rašoma šiame straipsnyje.

Kaip nurodomi darbiniai stiprintuvai ant elektros grandinių

Kaip ir visos operacinių stiprintuvų radijo dalys, schemose nurodytos naudojant UGO - įprastinius grafinius simbolius. Pavadinimai gali būti labai įvairūs, nors iš esmės jie reiškia tą patį. Per pirmąją pažintį su operacinių stiprintuvų grandinėmis kyla abejonių, staiga padarysiu ką nors ne taip, staiga viskas tiesiog sudegs.

Jei neatsižvelgiate į operacinių stiprintuvų vidinę struktūrą, beje, kuri iš pirmo žvilgsnio yra gana sudėtinga (tai yra integruotos elektronikos tradicijos), išoriškai operatyviniai darbuotojai atrodo paprasti ir logiški. Tolesnis aprašymas bus susijęs tik su išorinėmis išvadomis ir jų naudojimu įvairiose schemose.

Šiuolaikinis operacinis stiprintuvas paprastai turi du įėjimus, vieną išėjimą ir du išėjimus, skirtus maitinti. Tai yra minimalus „džentelmeniškas“ rinkinys. Be aukščiau pateiktų išvadų, gali būti išvadų apie jungiamuosius dažnio pataisos elementus, išvadas dėl balansavimo (nulinis sureguliavimas išvestyje). Įvairios operacinių stiprintuvų UGO parodytos 1 paveiksle. Apsvarstykite juos kiek įmanoma išsamiau.

3 pav

1a ir 1b paveiksluose operacinio stiprintuvo atvejai pavaizduoti lygiašonio trikampio pavidalu. Taip, tai yra ne kas kita, kaip mikroschemų atvejis. Kairėje pusėje yra 2 įėjimai: apverstas (pažymėtas minuso ženklu arba mažu apskritimu) ir neviršijantis (žymimas pliuso ženklu arba tiesiog nupieštas be apskritimo). Pastaba: jei grandinė nubrėžta pagal „gero tono taisykles“, tada visos įvestys yra kairėje, o išvestys yra dešinėje nuo aptariamo elemento.Pagalbinės išvados, pavyzdžiui, korekcija, mityba, gali būti išdėstytos taip, kaip jums patinka.

Čia, dešiniajame trikampio kampe, yra išėjimas su užrašu „Išėjimas“, o galios, dažniausiai dviejų polių, prijungimo gnybtai yra parodyti aukščiau ir žemiau. Kad neperkrautumėte, nesušlapinkite grandinės išvadų, dažniausiai nerodomi maitinimo šaltiniai. Jų prisijungimas nurodomas tiesiog schemos pastabose.

Operacinio stiprintuvo atvejis gali būti vaizduojamas kaip stačiakampis, kaip parodyta 1c paveiksle. Visos kitos šio paveikslo dalys yra tokios pačios kaip ir trikampio atveju.

Operacinių stiprintuvų gaubtai

Šiuolaikinė puslaidininkių technologija padarė tokią pažangą, kad puslaidininkių struktūrų skaičius viename korpuse tiesiog negali būti suskaičiuotas. Pakanka priminti šiuolaikinius mikroprocesorius, kurių tranzistorių skaičius siekia milijardus vienetų. Todėl vienu atveju sudėti kelis operacinius stiprintuvus, turinčius tik keliasdešimt tranzistorių, yra net labai paprastas dalykas.

4 pav

Įvairių tipų operacinių stiprintuvų gnybtų padėtis tais pačiais atvejais yra ta pati, todėl labai lengva juos pakeisti, ypač tais atvejais, kai operatyviniai stiprintuvai montuojami jungtyse - lizduose. Bet tuo pačiu metu to paties tipo operacinius stiprintuvus galima pagaminti visiškai skirtingais atvejais. Ši įvairovė reikalinga masinės ir didelės apimties gamybos sąlygomis, daugiausia spausdintinių plokščių kūrimo ir viso elektroninio prietaiso dizaino patogumui.

3 paveiksle parodyti operatyviniai stiprintuvai, pagaminti DIP8, DIP14 atvejais.

5 pav

4 paveiksle parodytas 4558 tipo operatyvinis stiprintuvas SIP-8 tipo korpuse - vienos eilės aštuonių kontaktų korpusas.

6 pav

Šiuo metu operaciniai stiprintuvai SMD korpuse populiarėja.

7 pav

Kitame straipsnyje mes apsvarstysime idealų operacinį stiprintuvą, jo įvestis ir išvestis bei keletą pagrindinių savybių, naudingų savarankiško kūrimo ir įvairių („sielai“) schemų gamybos (skaitykite tik litavimą laisvalaikiu) procese. Ir tikrai gerai, jei litavimo procesas bus pakeistas be litavimo lentųapie kurį jau buvo rašytas straipsnis.

Straipsnio tęsinys:Idealus operacinis stiprintuvas

Borisas Aladyshkinas