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Legendäre analoge Chips

 

Legendäre analoge ChipsUnter den vielen Chips, die auf dem modernen Markt für mikroelektronische Komponenten präsentiert werden, gibt es echte Legenden, die sich zu Recht ihr hohes Ansehen verdient haben. In diesem Artikel konzentrieren wir uns auf vier solcher legendären analogen Mikroschaltungen, nämlich NE555, A741, TL431 und LM311.


Integrierter Timer NE555

Analoge integrierte Schaltung NE555 ist ein universeller Timer. Es dient in vielen modernen elektronischen Schaltungen erfolgreich zur Erzeugung sich wiederholender oder einzelner Impulse mit konstanten Zeitcharakteristiken. Der Chip ist im Wesentlichen asynchron RS-Triggermit spezifischen Eingangsschwellen, die durch interne analoge Komparatoren genau definiert sind, und einem genauen Spannungsteiler.

Die integrierte Struktur der Mikroschaltung umfasst 23 Transistoren, 16 Widerstände und 2 Dioden. NE555 ist immer noch in verschiedenen Paketen erhältlich, ist jedoch in DIP-8- und SO-8-Fällen am beliebtesten und in dieser Form auf vielen Boards zu finden. Inländische Hersteller stellen Analoga dieses Timers unter dem Namen KR1006VI1 her.

Integrierter Timer NE555

Die Geschichte des NE555-Chips beginnt 1970, als Hans Kamensind, ein Mitarbeiter des amerikanischen Mikroelektronikunternehmens Signetics, einem Spezialisten für PLL-Schaltungen, eine PLL mit einem VCO debuggte, dessen Frequenz aufgrund der Wirtschaftskrise jetzt spannungsunabhängig war.

Diese Entwicklung wurde später NE566 genannt und enthielt alle Elemente des zukünftigen NE555-Timers, einschließlich Komparatoren, SpannungsteilerAuslöser und Schlüssel. Die Schaltung könnte Dreiecksimpulse mit der vom internen Teiler eingestellten Amplitude und der von der externen RC-Schaltung eingestellten Frequenz erzeugen.

Hans Kamensind verkaufte seine Entwicklung an Signetics und bot an, sie dem wartenden Multivibrator - einem Einzelpulsgenerator - zu verfeinern. Die Idee wurde nicht sofort unterstützt, aber der Vertriebsleiter von Signetics, Art Fury, bestand darauf, und das Projekt wurde genehmigt. Der zukünftige Chip hieß NE555 (NE von SigNEtics).

Die Verfeinerung und das Debuggen des Timers dauerten mehrere Monate, und schließlich begann 1971 der Verkauf von NE555 in einem 8-Pin-Gehäuse zu einem Preis von 75 Cent. Heute sind funktionale Analoga des ursprünglichen NE555 in einer Vielzahl von bipolaren und CMOS-Versionen von fast allen großen Herstellern elektronischer Komponenten erhältlich.

Betrachten Sie nun den Zweck der Schlussfolgerungen des integrierten Zeitgebers NE555, damit der Leser verstehen kann, warum dieser Chip sowohl bei Spezialisten als auch bei Amateurfunk-Enthusiasten eine enorme Popularität erlangt hat.

Pinbelegung des integrierten Timers NE555
  • Die erste Schlussfolgerung ist die Erde. Es ist mit dem Minuskabel der Stromquelle verbunden.

  • Die zweite Schlussfolgerung ist der Auslöser. Wenn die Spannung an diesem Pin niedriger als 1/3 der Versorgungsspannung ist, startet der Timer. Gleichzeitig überschreitet der von diesem Eingang verbrauchte Strom 500 nA nicht.

  • Die dritte Schlussfolgerung ist der Ausweg. Wenn der Timer eingeschaltet ist, ist die Spannung an diesem Anschluss 1,7 Volt niedriger als die Versorgungsspannung, und der maximale Strom dieses Anschlusses erreicht 200 mA.

  • Die vierte Schlussfolgerung wird zurückgesetzt. Wenn diesem Ausgang eine niedrige Spannung unter 0,7 Volt zugeführt wird, kehrt die Mikroschaltung in ihren ursprünglichen Zustand zurück. Wenn während des Betriebs in der Schaltung kein Zurücksetzen erforderlich ist, wird dieser Ausgang einfach mit dem Plus der Stromquelle der Mikroschaltung verbunden.

  • Die fünfte Schlussfolgerung ist die Kontrolle. Dieser Ausgang steht unter Referenzspannung und ist mit dem invertierenden Eingang des ersten Komparators verbunden.

  • Die sechste Schlussfolgerung ist die Schwelle, halt. Wenn diesem Ausgang eine Spannung von mehr als 2/3 der Versorgungsspannung zugeführt wird, stoppt der Timer und sein Ausgang wird in einen Ruhezustand versetzt.

  • Die siebte Schlussfolgerung ist Entlastung. Wenn der Ausgangspegel der Mikroschaltung niedrig ist, ist dieser Pin innerhalb der Mikroschaltung mit Masse verbunden, und wenn der Ausgang der Mikroschaltung hoch ist, ist dieser Pin von der Erde getrennt. Dieser Pin kann Strömen bis zu 200 mA standhalten.

  • Die achte Schlussfolgerung ist die Ernährung. Dieser Pin ist mit dem Pluskabel der Stromquelle der Mikroschaltung verbunden, deren Spannung zwischen 4,5 und 16 Volt liegen kann.

NE555

Der NE555-Chip ist aufgrund seiner Vielseitigkeit weit verbreitet. Auf dieser Basis werden Generatoren, Modulatoren, Zeitrelais, Schwellenwertgeräte und viele andere Knoten verschiedener elektronischer Geräte gebaut, deren Vielfalt nur durch die Vorstellungskraft und den kreativen Ansatz von Ingenieuren und Entwicklern begrenzt ist.

Beispiele für zu lösende Aufgaben sind: die Funktion zum Wiederherstellen eines in Kommunikationsleitungen verzerrten digitalen Signals, Rattern von Filtern, Schalten von Stromversorgungen, Ein-Aus-Steuerungen in automatischen Steuerungssystemen, PWM-Steuerungen, Zeitgebern und vielem mehr.

Zusätzliche Materialien zum Chip NE555:

555 Integrierter Timer - Durchlaufen Sie das Datenblatt

555 Integrierte Timer-Designs

Wasserleckschutzblock

PWM - Controller basierend auf dem integrierten Timer NE555 zum Dimmen von LEDs



Operationsverstärker uA741

uA741 ist ein Operationsverstärker, der auf Bipolartransistoren basiert. Dieser Operationsverstärker der zweiten Generation, der 1968 vom Fairchild Semiconductor-Ingenieur David Fullagar entwickelt wurde, ist eine Modifikation des Operationsverstärkers LM101, für den ein externer Frequenzkorrekturkondensator erforderlich war. Mit uA741 wurde kein externer Kondensator mehr benötigt, da dieser hier sofort auf dem Chip selbst installiert wird.

Operationsverstärker uA741

Die Eigenschaften von uA741 waren für diese Zeit perfekt, und die Benutzerfreundlichkeit des Chips trug zu seiner weit verbreiteten Verwendung bei. So ist uA741 zu einem universellen Standard-Operationsverstärker geworden, und seine Analoga werden bis heute von vielen Herstellern mikroelektronischer Komponenten hergestellt, zum Beispiel: AD741, LM741 und das Haushaltsanalogon K140UD7. Diese Mikroschaltungen sind sowohl in DIP- als auch in Chip-Gehäusen erhältlich.

Das Herzstück von Operationsverstärkern ist das gleiche Prinzip, die Unterschiede liegen nur in der Struktur. Die Operationsverstärker der zweiten und nächsten Generation umfassen die folgenden Funktionsblöcke:

  • Die Eingangsstufe ist ein Differenzverstärker, der eine Verstärkung bei einer hohen Eingangsimpedanz und einem niedrigen Rauschpegel liefert.

  • Hochspannungsverstärker, Frequenzgang nimmt ab wie bei einem einpoligen Tiefpassfilter. Dies ist kein Differential, der einzige Ausweg.

  • Die Ausgangsstufe (Verstärker) bietet eine hohe Lastkapazität, einen niedrigen Ausgangswiderstand und schützt vor Kurzschluss und Begrenzung des Ausgangsstroms.

Operationsverstärker uA741

Ein integrierter 30-pF-Kondensator bietet eine frequenzabhängige negative Rückkopplung, die die Stabilität des Operationsverstärkers bei der Arbeit mit externer Rückkopplung erhöht. Dies ist die sogenannte Miller-Kompensation, die fast wie ein Integrator funktioniert, der auf einem Operationsverstärker aufgebaut ist. Die Frequenzkompensation verleiht dem Operationsverstärker unter einer Vielzahl von Bedingungen eine bedingungslose Stabilität und vereinfacht dadurch seine Verwendung in einer Vielzahl von elektronischen Geräten.

In der Ausgangsstufe uA741 befindet sich ein Widerstand mit einem Widerstand von 25 Ohm, der als Stromsensor dient. Zusammen mit dem Transistor Q17 begrenzt dieser Widerstand den Strom des Emitterfolgers Q14 auf etwa 25 mA. Im Unterarm der Gegentakt-Ausgangsstufe erfolgt die Strombegrenzung durch den Q20-Transistor durch Strommessung durch den Emitter des Transistors Q19 und die anschließende Begrenzung des zur Basis von Q15 fließenden Stroms. In moderneren Modifikationen der uA741-Schaltung können Verfahren zur Begrenzung des Ausgangsstroms verwendet werden, die sich geringfügig von den hier beschriebenen unterscheiden.

Mikroschaltungsstifte

Der Chip verfügt über zwei Offset-Pins zum Auswuchten, mit denen Sie die Eingangsvorspannung des Operationsverstärkers auf genau Null einstellen können. Zu diesem Zweck kann ein externes Potentiometer verwendet werden. Die Versorgungsspannung der Mikroschaltung kann je nach Modifikation zwischen + -18 und + -22 Volt liegen. Der empfohlene Bereich liegt jedoch zwischen + -5 und + -15 Volt.

Siehe auch zu diesem Thema:

Was sind Operationsverstärker?

Rückkopplungs-Operationsverstärkerschaltung

Rückkopplungs-Operationsverstärkerschaltungen


Einstellbarer Spannungsregler TL431

Der TL431 wurde 1978 von Texas Instruments auf den Markt gebracht und als präzise einstellbarer Spannungsregler positioniert. Die vorherige Version war ein weniger genauer TL430-Chip. Heute wird TL431 von vielen Herstellern unter den Markierungen LM431, KA431 und seinem inländischen Gegenstück - KR142EN19A - hergestellt.

Einstellbarer Spannungsregler TL431

Der TL431 ist im Wesentlichen eine gesteuerte Zenerdiode, die häufig im dreipoligen TO-92-Gehäuse enthalten ist. Dieser Chip kann vielleicht auf dem Brett eines der modernen gesehen werden Schaltnetzteilezumindest - im Schema der galvanischen Trennung von Sekundärkreisen.

Die Mikroschaltung wird ganz einfach geregelt: Wenn der Steuerelektrode eine Spannung über einer Schwellenspannung von 2,5 Volt zugeführt wird, geht der interne Transistor, der die Funktion einer Zenerdiode erfüllt, in einen leitenden Zustand über.

TL431

Die Bedeutung der Ergebnisse ist aus dem Flussdiagramm ersichtlich:

  • Die erste Schlussfolgerung ist die Steuerelektrode.

  • Die zweite Schlussfolgerung - trägt die Funktion der Anode der Zenerdiode.

  • Die dritte Schlussfolgerung - spielt die Rolle der Kathode der Zenerdiode.

Schlussfolgerungen zu Geräten und Mikroschaltungen

Die Arbeitsspannung an der Kathode kann im Bereich von 2,5 bis 36 Volt liegen, und der Strom im leitenden Zustand sollte 100 mA nicht überschreiten, während der Steuerstrom 4 μA nicht überschreitet. Die interne Spannungsreferenz hat einen Nennwert von 2,5 Volt.

Die Mikroschaltung ist so einfach zu konfigurieren und zu verwenden, dass sie bereits die breiteste Anwendung in verschiedenen elektronischen Geräten gefunden hat, angefangen bei Schaltnetzteilen, wo sie traditionell mit einem Optokoppler zusammenarbeitet, bis hin zu Licht- und Temperatursensoren.

Heutzutage ist es schwierig, ein Haushaltsgerät zu finden, wo immer es einen TL431 gibt. Aus diesem Grund ist dieser Chip in vielen verschiedenen Fällen erhältlich. Somit eignet sich TL431 hervorragend zum Aufbau von Rückkopplungsschaltungen in völlig unterschiedlichen Aspekten dieses Konzepts.

Beispiele für die Verwendung von Chips TL431:

Einfacher Temperaturregler

Anzeigen und Signalgeräte an einer einstellbaren Zenerdiode TL431


Analogkomparator LM311

Der analoge Komparator LM311 wird seit 1973 von National Semiconductor hergestellt (seit dem 23. September 2011 ist das Unternehmen offiziell Teil von Texas Instruments). Das inländische Analogon dieses Komparators ist KR554CA3.

Analogkomparator LM311

Dieser integrierte Spannungskomparator zeichnet sich durch einen sehr kleinen Eingangsstrom (150 nA) aus. Es wurde speziell für den Einsatz in einer Vielzahl von Versorgungsspannungen entwickelt: von Standard + - 15 V bis unipolar + 5 V, traditionell für digitale Logik. Der Komparatorausgang ist mit TTL-, RTL-, DTL- und MOS-Pegeln kompatibel.

LM311

Die Ausgangsstufe mit offenem Kollektor ermöglicht es Ihnen, den Ausgang direkt an ein Relais oder eine Glühlampe zu laden und einen Strom von bis zu 50 mA bei einer Spannung von bis zu 50 V umzuschalten. Der Stromverbrauch der Mikroschaltung beträgt nur 135 mW bei einer Spannung von + -15 V. Die Daten des LM311-Komparators werden angezeigt viele typische Schemata seiner Anwendungen.

Mikrochip-Gerät

Die Mikroschaltung enthält 20 Widerstände, 22 Bipolartransistoren, 1 Feldeffekttransistor und 2 Dioden. Der LM311-Eingang und -Ausgang kann von der Schaltungsmasse isoliert werden, so dass der Ausgangsschaltkreis der Mikroschaltung an einer geerdeten Last oder an einer Last arbeitet, die mit dem negativen oder positiven Pol der Stromquelle verbunden ist.

In der Komparatorschaltung gibt es Möglichkeiten, die Verschiebung und das Gating auszugleichen, und die Ausgänge mehrerer LM311 können über eine verdrahtete ODER-Schaltung verbunden werden. Die Wahrscheinlichkeit von Fehlalarmen für diesen Chip ist sehr gering.

Zusätzliche Materialien zu diesem Thema:

Wie der analoge Komparator angeordnet ist und funktioniert

Komparatorschaltungen

Thermostat für den Keller am Komparator LM311

Siehe auch auf i.electricianexp.com:

  • Integrierter Timer NE555 - Geschichte, Design und Betrieb
  • Rückkopplungs-Operationsverstärkerschaltung
  • Chip 4046 (K564GG1) für Geräte mit Resonanzretention - das Prinzip von ...
  • Anzeigen und Signalgeräte an einer einstellbaren Zenerdiode TL431
  • DIY-Heimwerkerthermostat

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