Operationele versterkers - typen, benamingen, behuizingen van versterkers

Een beetje geschiedenis

Eerst een paar woorden over wat operationele versterkers (op versterkers) zijn. De naam zelf suggereert dat sommige bewerkingen met hun hulp worden uitgevoerd. Zou het een chirurgisch instrument kunnen zijn? Helemaal niet. Deze tool is ontworpen om verschillende wiskundige bewerkingen uit te voeren.

Aanvankelijk werden operationele versterkers gebruikt in analoge computers (AVM's), waarin informatie werd voorgesteld door continue signalen in de vorm van stromen en spanningen.

Hoewel AVM's nu tot het verleden behoren, analoge signalenverkregen van verschillende sensoren (bijvoorbeeld vloeistofdruk of de rotatiehoek van het gaspedaal) worden nog steeds zeer veel gebruikt. En er is gewoon nergens om hieruit te komen.

Meestal worden analoge signalen omgezet in digitaal met behulp van bijvoorbeeld een ADC, en hun verdere verwerking wordt digitaal uitgevoerd met behulp van microprocessors of microcontrollers.

Operationele lampversterkers

Ten eerste, nog steeds buis-AVM's, werden wiskundige bewerkingen op analoge gegevens uitgevoerd met behulp van speciale circuits, die operationele versterkers werden genoemd. Natuurlijk waren de eerste operationele versterkers buisversterkers. Hun uiterlijk en diagram worden getoond in figuur 1 en 2.

Figuur 1

Figuur 2

Het ontwerp van de operationele versterker is duidelijk uit de figuur: het hele circuit werd in één behuizing geassembleerd en eenvoudig in de fitting gestoken met een octale basis als een enkele lamp. De elementaire basis, zoals volgt uit figuur 2, is een paar lampen - dubbele triodes. Alsof slechts 4 transistoren.

Transistor operationele versterkers

Na de komst van transistoren werden operationele versterkers geïmplementeerd in de vorm van platen met connectoren, en deze stand van zaken ging door totdat geïntegreerde schakelingen werden uitgevonden. Dit verbeterde de algemene gang van zaken enigszins, ontnam het circuit van alle 'buis'-nadelen: hoog stroomverbruik en lage betrouwbaarheid vanwege de beperkte levensduur van de lamp. Maar transistor-op-versterkers hadden hun nadelen. Allereerst waren hun afmetingen vrij groot, ik zou minder willen.

Geïntegreerde operationele versterkers

De eerste geïntegreerde operationele versterker µA702 werd in 1963 ontwikkeld door Robert Widlar, een medewerker van Fairchild Semiconductor. Het apparaat bevatte slechts 9 transistors, maar het kostte maar liefst $ 300, waardoor het alleen kon worden gebruikt in ontwikkelingen voor de militaire industrie. Maar over het algemeen was het een enorme stap vooruit, een van de grootste ontdekkingen in de elektronica.

Al in 1965 ontwierp Robert Widlar de µA709 operationele versterker, die veel minder kostte om te produceren, voor slechts $ 10. En zelfs een dergelijke prijs stond het niet toe om te worden gebruikt voor huishoudelijke apparaten, maar was heel acceptabel voor industriële automatisering, enz. taken.

In 1967 trad Widlar toe tot de National Semiconductor, waar ze onder zijn leiding de LM101 ontwikkelden, die de beste eigenschappen had. In 1968 bracht Fairchild de µA741 uit, die interne frequentiecorrectie had, waardoor zijn werking nog stabieler werd - een operationele versterker met interne correctie is niet gevoelig voor zelfexcitatie.

Zoals reeds gezegd Het hoofddoel van de operationele versterker is om wiskundige bewerkingen uit te voeren op analoge variabelen die worden weergegeven door spanningen (sommatie, integratie, vermenigvuldiging, enz.). Maar later werd duidelijk dat de op-amp een zeer universeel element is en de toepassing ervan gewoon onbeperkt is: signaalversterking, actieve frequentiefilters, generatoren, vergelijkers en nog veel meer.

Nu worden operationele versterkers in zulke hoeveelheden geproduceerd dat het gewoon onmogelijk is om te doen zonder hun gebruik. Bovendien is de prijs van deze elektronische producten in sommige gevallen erg laag en zijn de mogelijkheden erg hoog. Verschillende operationele versterkers zijn al in één behuizing ondergebracht, micro-stroomverbruik en een zeer laag niveau van interne ruis brengen echte versterkers dichter bij ideale. Dit alles maakt het gebruik van operationele versterkers mogelijk, zelfs in professionele geluidsapparatuur (meerkanaals mixers), waardoor ze eenvoudig onvervangbaar zijn.

Natuurlijk is de geschiedenis van het uiterlijk en de ontwikkeling van operationele versterkers veel langer en waarschijnlijk interessanter, maar voorlopig beperken we ons tot deze informatie.

Operationele versterkersymbolen

Of een verhaal over driehoeken en rechthoeken

De eerste stappen in amateurradio beginnen in de regel met het gebruik van discrete transistoren, die, vaak met enige ironie of, integendeel, ervaren experts eenvoudigweg "los" noemen. Op dergelijke transistors kun je bijna alles doen, maar vaak vereist dit beroep een vrij hoge kwalificatie van de uitvoerder.

Een eenvoudig voorbeeld: het afstemmen van een hoogwaardige UMZCH kan verschillende sets krachtige dure transistors kosten. Om dit te voorkomen, moet u voldoende ervaring hebben met het bouwen van dergelijke apparaten, verschillende beveiligingsapparaten in de stroom- en belastingscircuits gebruiken. In het eenvoudigste geval, gloeilampen van de overeenkomstige spanning en vermogen.

Veel sneller dan het uiteindelijke resultaat op basis van "versterker" kan worden bereikt als u de ULF in de geïntegreerde uitvoering gebruikt. Voeg gewoon een paar weerstanden, condensatoren, een voeding, een timbraal blok toe en je hebt een kant-en-klare versterker voor je. Maar hier zullen we praten over operationele versterkers, hun gebruik in amateurradioontwerpen.

Waarschijnlijk zal niemand thuis AVM en allerlei adders verzamelen - onderscheidende factoren. Een zeer wijdverbreid gebruik van op-versterkers in versterkers, mixers en alleen bij het repareren van verschillende elektronische apparatuur vereist op zijn minst basiskennis over operationele versterkers. Waar zal in dit artikel over worden geschreven.

Hoe operationele versterkers worden aangegeven op elektrische circuits

Zoals alle radiodelen van operationele versterkers zijn aangegeven op de diagrammen met behulp van UGO - conventionele grafische symbolen. Benamingen kunnen zeer divers zijn, hoewel ze in het algemeen hetzelfde betekenen. Bij de eerste kennismaking met circuits op operationele versterkers ontstaan ​​er twijfels, plotseling zal ik iets verkeerd doen, plotseling zal alles gewoon opbranden.

Als je trouwens geen rekening houdt met de interne structuur van operationele versterkers, die op het eerste gezicht nogal ingewikkeld is (dit zijn de tradities van geïntegreerde elektronica), zien de medewerkers er uiterlijk eenvoudig en logisch uit. De verdere beschrijving zal alleen betrekking hebben op de externe conclusies en hun gebruik in verschillende schema's.

Een moderne operationele versterker heeft meestal twee ingangen, één uitgang en twee uitgangen voor het aansluiten van stroom. Dit is de minimale "gentlemanly" set. Naast de bovenstaande conclusies kunnen er conclusies zijn voor het aansluiten van frequentiecorrectie-elementen, conclusies voor balancering (nulaanpassing aan de uitgang). Verschillende UGO's voor operationele versterkers worden weergegeven in figuur 1. Beschouw ze zo gedetailleerd mogelijk.

Figuur 3

In figuren la en 1b worden de behuizingen van de operationele versterker getoond in de vorm van een gelijkbenige driehoek. Ja, dit is niets meer dan een microschakeling. Aan de linkerkant zijn er 2 ingangen: omkeren (aangegeven door een minteken of een kleine cirkel) en niet-omkeren (aangegeven door een plusteken of eenvoudig getekend zonder een cirkel). Opmerking: als het circuit wordt getekend volgens de "regels voor een goede toon", dan bevinden alle ingangen zich links en bevinden de uitgangen zich rechts van het betreffende element.Hulpconclusies, bijvoorbeeld correctie, voeding, kunnen worden geplaatst zoals u wilt.

Hier, net in de rechterhoek van de driehoek, is er een uitgang met het opschrift "Uitgang", en de aansluitingen voor het aansluiten van de stroom, meestal twee polair, worden boven en onder getoond. Om de conclusies van het circuit niet te overbelasten, worden voedingen meestal niet weergegeven. Hun toetreding wordt eenvoudig aangegeven in de toelichting bij de regeling.

Het geval van de operationele versterker kan worden afgebeeld als een rechthoek, zoals weergegeven in figuur 1c. Alle andere delen van deze figuur zijn hetzelfde als in het geval van een driehoekig geval.

Behuizingen voor operationele versterkers

De moderne halfgeleidertechnologie heeft zodanige vooruitgang geboekt dat het aantal halfgeleiderstructuren in één behuizing eenvoudig niet kan worden geteld. Het volstaat om moderne microprocessors in herinnering te brengen, het aantal transistors waarin miljarden stuks zijn. Daarom is het zelfs heel eenvoudig om meerdere operationele versterkers in een geval met slechts enkele tientallen transistors te plaatsen.

Figuur 4

De locatie van de klemmen van de operationele versterkers van verschillende typen in dezelfde gevallen is hetzelfde, waardoor het zeer eenvoudig is om ze te vervangen, vooral in gevallen waarin de operationele versterkers zijn geïnstalleerd in connectoren - aansluitingen. Maar tegelijkertijd kunnen operationele versterkers van hetzelfde type in volledig verschillende gevallen worden gemaakt. Deze variëteit is vereist in omstandigheden van massa- en grootschalige productie, voornamelijk voor het gemak van het ontwikkelen van printplaten en het volledige ontwerp van een elektronisch apparaat.

Figuur 3 toont de operationele versterkers gemaakt in de DIP8, DIP14-gevallen.

Figuur 5

Afbeelding 4 toont een operationele versterker van het type 4558 in een behuizing van het SIP-8-type - een behuizing met één rij en acht pinnen.

Figuur 6

Momenteel worden operationele versterkers in SMD-behuizingen steeds populairder.

Figuur 7

In het volgende artikel zullen we de ideale operationele versterker, de ingangen en uitgangen, en enkele basiseigenschappen beschouwen die nuttig zijn in het proces van onafhankelijke ontwikkeling en productie (lees alleen solderen op uw gemak) van verschillende schema's "voor de ziel". En het is echt goed als het soldeerproces wordt vervangen soldeerloze broodplankenwaarover het artikel al is geschreven.

Vervolg van het artikel:De ideale operationele versterker

Boris Aladyshkin