Penguat operasi - jenis, jawatan, penguat penguat

Sedikit sejarah

Pertama, beberapa kata tentang penguat operasi (op amp). Nama itu sendiri menunjukkan bahawa beberapa operasi dilakukan dengan bantuan mereka. Bolehkah ia menjadi alat pembedahan? Tidak sama sekali. Alat ini direka untuk melaksanakan pelbagai operasi matematik.

Pada mulanya, penguat operasi digunakan dalam komputer analog (AVM), di mana maklumat diwakili oleh isyarat berterusan dalam bentuk arus dan voltan.

Walaupun AVM kini menjadi sesuatu yang lalu, isyarat analogyang diperolehi dari pelbagai sensor (contohnya, tekanan bendalir atau sudut putaran pedal gas) masih digunakan secara meluas. Dan tidak ada tempat untuk pergi dari sini.

Selalunya, isyarat analog ditukarkan kepada digital menggunakan, sebagai contoh, ADC, dan pemprosesan selanjutnya dilakukan secara digital menggunakan mikropemproses atau mikrokontroler.

Penguatkuasaan Operasi Lampu

Pertama, masih tabung AVM, operasi matematik pada data analog dilakukan dengan menggunakan litar khas, yang dipanggil penguat operasi. Sememangnya, penguat operasi pertama adalah penguat tiub. Penampilan dan rajah mereka ditunjukkan dalam Rajah 1 dan 2.

Rajah 1

Rajah 2

Reka bentuk penguat operasi jelas dari angka: litar keseluruhan dipasang dalam satu perumahan dan hanya dimasukkan ke dalam soket menggunakan asas oktal sebagai lampu tunggal. Pangkalan asas, seperti berikut dari Rajah 2, adalah sepasang lampu - trioda berganda. Seolah-olah hanya 4 transistor.

Penguatkuasaan Operasi Transistor

Selepas munculnya transistor, penguat operasi mula dilaksanakan dalam bentuk papan dengan penyambung, dan hal ehwal ini berterusan sehingga litar bersepadu dicipta. Ini agak bertambah baik keadaan umum, kehilangan litar semua kelemahan "tiub": penggunaan kuasa yang tinggi dan kebolehpercayaan yang rendah kerana kehidupan lampu yang terhad. Tetapi saklar transistor mempunyai kekurangannya. Pertama sekali, dimensi mereka agak besar, saya kurangkan.

Penguatkuasaan Operasi Bersepadu

Penguat operasi bersepadu pertama μA702 telah dibangunkan pada tahun 1963 oleh Robert Widlar, pekerja Fairchild Semiconductor. Peranti itu hanya mengandungi 9 transistor, tetapi kosnya sebanyak $ 300, yang membolehkan ia hanya digunakan dalam perkembangan industri ketenteraan. Tetapi secara keseluruhan, ia adalah satu langkah besar ke hadapan, salah satu penemuan terbesar dalam bidang elektronik.

Sudah pada tahun 1965, Robert Widlar merancang penguat operasi μA709, yang jauh lebih murah untuk menghasilkan, hanya $ 10. Dan sebagainya harga tidak membenarkan ia digunakan untuk perkakas rumah, tetapi agak diterima untuk automasi industri, dan lain-lain tugas.

Pada tahun 1967, Widlar menyertai Semikonduktor Negara, di mana di bawah kepimpinannya mereka membangunkan LM101, yang mempunyai ciri-ciri terbaik. Pada tahun 1968, Fairchild mengeluarkan μA741, yang mempunyai pembetulan frekuensi dalaman, yang menjadikan operasinya lebih mantap - penguat operasi dengan pembetulan dalaman tidak terdedah kepada pengujaan diri.

Seperti yang telah dikatakan Tujuan utama penguat operasi adalah untuk melaksanakan operasi matematik pada pembolehubah analog yang diwakili oleh voltan (penjumlahan, integrasi, pendaraban, dan sebagainya). Tetapi kemudiannya menjadi jelas bahawa op-amp adalah unsur yang sangat universal, dan aplikasinya tidak terbatas: penguatan isyarat, penapis frekuensi aktif, penjana, pembanding dan banyak lagi.

Kini penguat operasi dihasilkan dalam kuantiti sedemikian sehingga tidak boleh dilakukan tanpa menggunakannya. Di samping itu, harga produk elektronik ini dalam beberapa kes sangat rendah, dan kemungkinannya sangat tinggi. Beberapa penguat operasi telah ditempatkan dalam satu kes, penggunaan kuasa mikro dan tahap bunyi dalaman yang sangat rendah membawa penguat sebenar lebih dekat kepada yang ideal. Semua ini membolehkan penggunaan penguat operasi walaupun dalam peralatan bunyi profesional (mixer berbilang saluran), menjadikannya mudah diganti.

Sudah tentu, sejarah penampilan dan perkembangan penguat operasi jauh lebih panjang dan, mungkin, lebih menarik, tetapi buat masa ini kita akan menghadkan diri kepada maklumat ini.

Simbol Penguatkuasaan Operasi

Atau cerita mengenai segitiga dan segi empat tepat

Langkah-langkah pertama dalam radio amatur bermula, sebagai peraturan, dengan menggunakan transistor diskret, yang, sering dengan beberapa ironi atau, sebaliknya, menghormati, ahli yang berpengalaman hanya memanggil "longgar". Pada transistor sedemikian anda boleh melakukan apa saja, tetapi sering pekerjaan ini memerlukan kelayakan yang cukup tinggi dari pelaku.

Contoh mudah: menubuhkan UMZCH berkualiti tinggi boleh menelan kos beberapa set transistor mahal yang berkuasa. Untuk mengelakkan ini daripada berlaku, anda mesti mempunyai pengalaman mencukupi untuk membina peranti sedemikian, menggunakan pelbagai peranti perlindungan dalam litar kuasa dan beban. Dalam kes yang paling mudah, lampu pijar voltan dan kuasa sepadan.

Lebih cepat daripada keputusan akhir atas dasar "penguat" boleh dicapai jika anda menggunakan ULF dalam prestasi bersepadu. Hanya menambah beberapa perintang, kapasitor, bekalan kuasa, blok timbral, dan, sila, anda mempunyai penguat siap di hadapan anda. Tetapi di sini kita akan membincangkan penguat operasi, penggunaannya dalam reka bentuk radio amatur.

Mungkin tiada siapa yang akan mengutip di rumah AVM dan segala macam penambah - pembezaan. Penggunaan op-amp yang sangat meluas dalam penguat, pengadun, dan hanya apabila membaiki pelbagai peralatan elektronik memerlukan sekurang-kurangnya pengetahuan asas mengenai penguat operasi. Apa yang akan ditulis dalam artikel ini.

Bagaimana penguat operasi ditunjukkan pada litar elektrik

Seperti semua bahagian radio penguat operasi ditunjukkan pada rajah menggunakan UGO - jujukan grafik konvensional. Jawatan boleh menjadi sangat pelbagai, walaupun, secara umum, mereka bermaksud perkara yang sama. Pada kenalan pertama dengan litar pada penguat operasi, keraguan timbul, tiba-tiba saya akan melakukan sesuatu yang salah, tiba-tiba segala-galanya hanya akan terbakar.

Jika anda tidak mengambil kira struktur dalaman penguat operasi, dengan cara yang agak rumit pada pandangan pertama (ini adalah tradisi elektronik bersepadu), secara luaran koperasi kelihatan mudah dan logik. Penerangan selanjutnya akan membincangkan kesimpulan luaran dan penggunaannya dalam pelbagai skim.

Penguat operasi moden biasanya mempunyai dua input, satu output dan dua output untuk menyambung kuasa. Ini adalah set minimum "gentlemanly". Sebagai tambahan kepada kesimpulan di atas, mungkin terdapat kesimpulan untuk menghubungkan elemen pembetulan frekuensi, kesimpulan untuk mengimbangi (pelarasan nol pada output). Pelbagai UGOs untuk penguat operasi ditunjukkan dalam Rajah 1. Pertimbangkannya sebagai terperinci yang mungkin.

Rajah 3

Dalam Rajah 1a dan 1b, kes penguat operasi ditunjukkan dalam bentuk segitiga isosceles. Ya, ini tidak lebih dari sekadar microcircuit. Di sebelah kiri terdapat 2 input: pembalik (ditandakan dengan tanda minus atau bulatan kecil) dan tidak terbalik (ditunjukkan dengan tanda tambah atau hanya ditarik tanpa bulatan). Nota: jika litar ditarik mengikut "aturan nada yang baik", maka semua masukan berada di sebelah kiri, dan output berada di sebelah kanan elemen yang dipersoalkan.Kesimpulan tambahan, sebagai contoh, pembetulan, pemakanan, boleh didapati seperti yang anda suka.

Di sini, di sudut kanan segitiga terdapat output dengan tulisan "Output", dan terminal untuk menyambungkan kuasa, paling kerap dua kutub, ditunjukkan di atas dan di bawah. Agar tidak membebankan, jangan membuat kesimpulan litar, bekalan kuasa yang paling sering tidak ditunjukkan. Kesertaan mereka ditunjukkan hanya dalam nota ke skim itu.

Kes penguat operasi boleh diwakili sebagai segi empat tepat, seperti ditunjukkan dalam Rajah 1c. Semua bahagian lain dari angka ini adalah sama seperti dalam kes kes segi tiga.

Lampiran untuk penguat operasi

Teknologi semikonduktor moden telah mencapai kemajuan sedemikian bahawa bilangan struktur semikonduktor dalam satu kandang semata-mata tidak boleh dikira. Ia sudah cukup untuk menarik semula mikropemproses moden, jumlah transistor yang berjumlah berbilion-bilion keping. Oleh itu, ia adalah sangat mudah untuk meletakkan beberapa penguat operasi dalam satu kes yang mengandungi hanya beberapa dozen transistor.

Rajah 4

Lokasi terminal penguat operasi pelbagai jenis dalam kes yang sama adalah sama, yang menjadikannya sangat mudah untuk menggantikannya, terutamanya dalam kes-kes di mana penguat operasi dipasang di penyambung - soket. Tetapi pada masa yang sama, penguat operasi jenis yang sama boleh dibuat dalam kes yang sama sekali berbeza. Pelbagai ini diperlukan dalam keadaan pengeluaran besar-besaran dan besar-besaran terutamanya untuk kemudahan membangunkan papan litar bercetak dan keseluruhan reka bentuk peranti elektronik.

Rajah 3 menunjukkan penguat operasi yang dibuat dalam kes-kes DIP8, DIP14.

Rajah 5

Rajah 4 menunjukkan 4558 jenis penguat kendalian dalam satu kandang jenis SIP-8 - sebuah kandang lapan pin tunggal.

Rajah 6

Pada masa ini, penguat operasi dalam penutupan SMD semakin popular.

Rajah 7

Dalam artikel seterusnya, kami akan mempertimbangkan penguat operasi yang ideal, input dan keluarannya, dan beberapa sifat asas yang berguna dalam proses pembangunan dan pembuatan bebas (membaca hanya pematerian pada masa lapang anda) dari pelbagai skim "untuk jiwa". Dan ia sangat baik jika proses pematerian diganti papan roti tanpa solderyang mana artikel itu sudah ada.

Penerusan artikel:Penguat operasi yang sesuai

Boris Aladyshkin