Amplificatoare operaționale - tipuri, denumiri, carcase amplificatoare

Un pic de istorie

În primul rând, câteva cuvinte despre care sunt amplificatoarele operaționale (amperi op). Numele în sine sugerează că unele operații sunt efectuate cu ajutorul lor. Ar putea fi un instrument chirurgical? Deloc. Acest instrument este proiectat pentru a efectua diverse operații matematice.

Inițial, amplificatoarele operaționale au fost utilizate în computere analogice (AVM), în care informațiile erau reprezentate prin semnale continue sub formă de curenți și tensiuni.

Deși AVM-urile sunt acum un lucru din trecut, semnale analogiceobținute de la diverși senzori (de exemplu, presiunea fluidului sau unghiul pedalei de gaz) sunt încă utilizate pe scară largă. Și pur și simplu nu există nicăieri de la acest lucru.

Cel mai adesea, semnalele analogice sunt convertite în digital folosind, de exemplu, un ADC, iar prelucrarea lor ulterioară este realizată digital folosind microprocesoare sau microcontrolere.

Amplificatoare operaționale cu lămpi

În primul rând, AVM-uri cu tuburi, operații matematice pe date analogice au fost efectuate folosind circuite speciale, care au fost numite amplificatoare operaționale. În mod firesc, primele amplificatoare operaționale au fost amplificatoare de tuburi. Aspectul și diagrama lor sunt prezentate în Figurile 1 și 2.

Figura 1

Figura 2

Designul amplificatorului operațional este clar din figura: întregul circuit a fost asamblat într-o singură carcasă și pur și simplu introdus în priză folosind o bază octală ca o singură lampă. Baza elementară, după cum rezultă din figura 2, este o pereche de lămpi - triode duble. Ca și cum doar 4 tranzistoare.

Amplificatoare operaționale tranzistoare

După apariția tranzistoarelor, amplificatoarele operaționale au început să fie implementate sub formă de plăci cu conectori, iar această stare de fapt a continuat până la inventarea circuitelor integrate. Acest lucru a îmbunătățit oarecum starea generală de lucruri, a lipsit circuitul de toate dezavantajele „tubului”: consum ridicat de energie și fiabilitate redusă datorită duratei de viață limitate a lămpii. Însă amperiile de tranzistor au avut dezavantajele lor. În primul rând, dimensiunile lor au fost destul de mari, aș dori mai puțin.

Amplificatoare operaționale integrate

Primul amplificator operațional integrat µA702 a fost dezvoltat în 1963 de către Robert Widlar, un angajat Fairchild Semiconductor. Dispozitivul conținea doar 9 tranzistoare, dar a costat până la 300 de dolari, ceea ce i-a permis să fie utilizat doar în evoluții pentru industria militară. Dar, în general, a fost un pas uriaș înainte, una dintre cele mai mari descoperiri în domeniul electronicii.

Deja în 1965, Robert Widlar a proiectat amplificatorul operațional µA709, care costă mult mai puțin la fabricare, pentru doar 10 dolari. Și chiar și un astfel de preț nu l-a permis să fie utilizat pentru electrocasnice, dar era destul de acceptabil pentru automatizarea industrială etc. sarcini.

În 1967, Widlar s-a alăturat National Semiconductor, unde sub conducerea sa au dezvoltat LM101, care avea cele mai bune caracteristici. În 1968, Fairchild a lansat µA741, care a avut o corecție internă a frecvenței, ceea ce a făcut funcționarea sa și mai stabilă - un amplificator operațional cu corecție internă nu este predispus la autoexcitare.

Așa cum am spus deja Scopul principal al amplificatorului operațional este de a efectua operațiuni matematice pe variabile analogice reprezentate de tensiuni (însumare, integrare, înmulțire etc.). Dar mai târziu, a devenit clar că amplificatorul op este un element foarte universal, iar aplicarea sa este pur și simplu nelimitată: amplificare de semnal, filtre de frecvență active, generatoare, comparatoare și multe altele.

Acum, amplificatoarele operaționale sunt produse în astfel de cantități încât este pur și simplu imposibil de făcut fără utilizarea lor. În plus, prețul acestor produse electronice este, în unele cazuri, foarte scăzut, iar posibilitățile sunt foarte mari. Mai multe amplificatoare operaționale sunt deja adăpostite într-un caz, consumul de micro-energie și un nivel foarte scăzut de zgomot intern apropie amplificatoarele reale de cele ideale. Toate acestea permit utilizarea amplificatoarelor operaționale chiar și în echipamente de sunet profesioniste (mixere multicanal), ceea ce le face pur și simplu de neînlocuit.

Desigur, istoria apariției și dezvoltării amplificatoarelor operaționale este mult mai lungă și, probabil, mai interesantă, dar deocamdată ne vom limita la aceste informații.

Simboluri operaționale amplificatoare

Sau o poveste despre triunghiuri și dreptunghiuri

Primii pași în radioul amator încep, de regulă, prin utilizarea tranzistoarelor discrete, care, adesea cu o anumită ironie sau, dimpotrivă, respect, experții experimentați numesc pur și simplu „slăbit”. Pe astfel de tranzistoare puteți face aproape orice, dar de multe ori această ocupație necesită o calificare destul de ridicată a interpretului.

Un exemplu simplu: reglarea unui UMZCH de înaltă calitate poate costa mai multe seturi de tranzistoare puternice și scumpe. Pentru a preveni acest lucru, trebuie să aveți suficientă experiență în construirea unor astfel de dispozitive, să folosiți diferite dispozitive de protecție în circuitele de alimentare și de încărcare. În cel mai simplu caz, lămpi incandescente de tensiune și putere corespunzătoare.

Dacă folosiți ULF în performanța integrată, puteți obține mult mai rapid decât rezultatele finale pe baza „amplificatorului”. Ați adăugat doar câteva rezistențe, condensatoare, o sursă de alimentare, un bloc timbral și, vă rog, aveți în față un amplificator gata. Dar aici vom vorbi despre amplificatoare operaționale, utilizarea lor în proiectele de radio amatori.

Probabil că nimeni nu va colecta acasă AVM și tot felul de adăugători - diferențiatori. O utilizare foarte răspândită a amplificatoarelor opționale în amplificatoare, mixere și doar la repararea diverselor echipamente electronice va necesita cel puțin cunoștințe de bază despre amplificatoare operaționale. Despre ce se va scrie în acest articol.

Cum sunt indicate amplificatoarele operaționale pe circuitele electrice

Ca toate componentele radio ale amplificatoarelor operaționale sunt indicate pe diagrame folosind simboluri grafice convenționale UGO. Desemnările pot fi foarte diverse, deși, în general, înseamnă același lucru. La prima cunoștință cu circuitele amplificatoarelor operaționale, apar îndoieli, deodată voi face ceva greșit, dintr-o dată totul se va arde pur și simplu.

Dacă nu țineți cont de structura internă a amplificatoarelor operaționale, care, întâmplător, este destul de complicată la prima vedere (acestea sunt tradițiile electronice integrate), în exterior operatorii arată simplu și logic. Descrierea suplimentară va viza doar concluziile externe și utilizarea acestora în diferite scheme.

Un amplificator operațional modern are de obicei două intrări, una de ieșire și două ieșiri pentru conectarea puterii. Acesta este setul minim „gentilom”. În plus față de concluziile de mai sus, pot exista concluzii pentru conectarea elementelor de corecție a frecvenței, concluzii pentru echilibrare (ajustare zero la ieșire). În figura 1. Sunt prezentate diferite UGO-uri pentru amplificatoare operaționale. Considerați-le cât mai detaliat.

Figura 3

În Figurile 1a și 1b, cazurile amplificatorului operațional sunt prezentate sub forma unui triunghi izoscel. Da, acesta nu este altceva decât o carcasă de microcircuit. În partea stângă există 2 intrări: inversare (indicată printr-un semn minus sau un cerc mic) și non-inversare (indicată printr-un semn plus sau desenată pur și simplu fără un cerc). Notă: dacă circuitul este desenat conform „regulilor de ton bun”, atunci toate intrările sunt la stânga, iar ieșirile sunt în dreapta elementului respectiv.Concluzii auxiliare, de exemplu, corecție, nutriție, pot fi localizate după cum doriți.

Aici, chiar în colțul din dreapta al triunghiului există o ieșire cu inscripția "Ieșire", iar terminalele pentru conectarea puterii, cel mai adesea două polare, sunt afișate deasupra și mai jos. Pentru a nu supraîncărca, nu arunca concluziile circuitului, cel mai adesea nu sunt afișate alimentatoarele. Aderarea lor este indicată pur și simplu în notele la schemă.

Cazul amplificatorului operațional poate fi descris ca un dreptunghi, așa cum se arată în figura 1c. Toate celelalte părți ale acestei figuri sunt la fel ca în cazul unui caz triunghiular.

Carcase pentru amplificatoare operaționale

Tehnologia modernă a semiconductorilor a obținut astfel de progrese încât numărul de structuri semiconductoare dintr-o incintă pur și simplu nu poate fi contabilizat. Este suficient să reamintim microprocesoarele moderne, numărul tranzistoarelor în care se ridică miliarde de bucăți. Prin urmare, a plasa într-un caz mai multe amplificatoare operaționale care conțin doar câteva zeci de tranzistoare este chiar o chestiune foarte simplă.

Figura 4

Amplasarea terminalelor amplificatoarelor operaționale de diferite tipuri în aceleași cazuri este aceeași, ceea ce face foarte ușor înlocuirea acestora, mai ales în cazurile în care amplificatoarele operaționale sunt instalate în conectori - prize. În același timp, amplificatoare operaționale de același tip pot fi realizate în cazuri complet diferite. Această varietate este necesară în condiții de producție în masă și pe scară largă, în principal pentru comoditatea dezvoltării plăcilor de circuit imprimat și a întregului design al unui dispozitiv electronic.

Figura 3 prezintă amplificatoarele operaționale realizate în cazurile DIP8, DIP14.

Figura 5

Figura 4 prezintă un amplificator operațional de tip 4558 într-o carcasă de tip SIP-8 - o carcasă cu un singur rând de opt pini.

Figura 6

În prezent, amplificatoarele operaționale din incinte SMD câștigă o popularitate tot mai mare.

Figura 7

În articolul următor, vom lua în considerare amplificatorul operațional ideal, intrările și ieșirile sale și câteva proprietăți de bază care vor fi utile în procesul de auto-dezvoltare și fabricație (citiți doar lipirea în timpul liber) a diferitelor scheme „pentru suflet”. Și este foarte bine dacă procesul de lipire este înlocuit plăci de pană fără lipiedespre care articolul a fost deja.

Continuarea articolului:Amplificator operațional ideal

Boris Aladyshkin