Оперативни појачала - типови, ознаке, кућишта појачала

Мало историје

Прво, неколико речи о томе шта су оперативна појачала (оп појачала). Сам назив сугерира да се неке операције изводе уз њихову помоћ. Може ли то бити хируршки инструмент? Никако. Овај алат је дизајниран за обављање различитих математичких операција.

У почетку су се у аналогним рачунарима (АВМ) користили оперативни појачивачи, у којима су информације представљене непрекидним сигналима у облику струје и напона.

Иако су АВМ-ови сада ствар прошлости, аналогни сигналидобијени од различитих сензора (на пример, притисак течности или угао ротације папучице за гас) и даље се користе у широкој употреби. А од овога једноставно нема шта.

Најчешће се аналогни сигнали претварају у дигитални користећи, на пример, АДЦ, а њихова даља обрада се врши дигитално користећи микропроцесоре или микроконтролере.

Оперативна појачала лампе

Прво, АВМ-ови са непрекидним цревима, математичке операције на аналогним подацима су изведене помоћу посебних склопова, који су названи оперативни појачивачи. Наравно, прва оперативна појачала су била цевна појачала. Њихов изглед и дијаграм приказани су на сликама 1 и 2.

Слика 1

Слика 2

Дизајн оперативног појачала јасан је са слике: целокупни круг је био састављен у једном кућишту и једноставно је убачен у утичницу користећи осмероструку базу као једну лампу. Елементарна основа, како слиједи на слици 2, је пар свјетиљки - двоструких триода. Као да су само 4 транзистора.

Транзисторска оперативна појачала

Након појаве транзистора, оперативни појачивачи су се почели примењивати у облику плоча са конекторима, а такво стање се наставило све док нису пронађени интегрисани склопови. Ово је донекле побољшало опште стање, лишило круг свих недостатака „цеви“: велику потрошњу електричне енергије и ниску поузданост због ограниченог века лампе. Али транзисторски оп ампери су имали своје недостатке. Прво, њихове димензије су биле прилично велике, волео бих мање.

Интегрисани оперативни појачивачи

Прво интегрисано оперативно појачало µА702 развио је 1963. године Роберт Видлар, запосленик Фаирцхилд Семицондуцтор-а. Уређај је садржавао само 9 транзистора, али коштао је чак 300 долара, што му је омогућило да се користи само у развоју за војну индустрију. Али у целини, то је био огроман корак напред, једно од највећих открића у електроници.

Већ 1965. Роберт Видлар дизајнирао је оперативно појачало µА709, које је коштало много мање производње, за само 10 УСД. Па чак ни таква цена није дозволила да се користи за кућанске апарате, већ је била сасвим прихватљива за индустријску аутоматизацију итд. задацима.

1967. године Видлар се придружио компанији Натионал Семицондуцтор, где је под његовим вођством развио ЛМ101 који је имао најбоље карактеристике. 1968. године Фаирцхилд је издао µА741 који је имао интерну корекцију фреквенције, што је његово деловање учинило још стабилнијим - оперативни појачавач са унутрашњом корекцијом није склон само-побуђивању.

Као што је већ речено главна сврха оперативног појачала је обављање математичких операција на аналогним променљивим представљеним напонима (збир, интеграција, множење итд.). Али касније је постало јасно да је оп-амп врло универзалан елемент, а његова примена је једноставно неограничена: појачавање сигнала, активни фреквенцијски филтри, генератори, компаратори и много више.

Сада се оперативна појачала производе у таквим количинама да је без њихове употребе једноставно немогуће. Поред тога, цена ових електронских производа је у неким случајевима веома ниска, а могућности су врло велике. Неколико оперативних појачала је већ смештено у једном случају, потрошња микро енергије и врло низак ниво унутрашње буке приближавају стварна појачала идеалним. Све ово омогућава употребу оперативних појачала чак и у професионалној звучној опреми (вишеканални миксери), што их чини једноставно незаменљивим.

Наравно, историја појаве и развоја оперативних појачала је много дужа и вероватно је занимљивија, али за сада ћемо се ограничити на ове податке.

Симболи за оперативно појачало

Или прича о троугловима и правоугаоницима

Први кораци у аматерском радију по правилу почињу применом дискретних транзистора, који често са неком иронијом или, напротив, поштовањем, искусни стручњаци једноставно називају „лабавима“. На таквим транзисторима можете учинити готово све, али често је за то занимање потребна прилично висока квалификација извођача.

Једноставни пример: угађање висококвалитетног УМЗЦХ може коштати неколико сетова снажних скупих транзистора. Да бисте то спречили, морате имати довољно искуства у изградњи таквих уређаја, користити разне заштитне уређаје у круговима напајања и оптерећења. У најједноставнијем случају, жаруље са жарном нити одговарајућег напона и снаге.

Много бржи од коначних резултата на основу "појачала" можете постићи ако користите УЛФ у интегрисаним перформансама. Управо сте додали неколико отпорника, кондензатора, напајања, временског блока и, молим вас, пред собом имате спремно појачало. Али овде ћемо говорити о оперативним појачалима, њиховој употреби у аматерским радио дизајнима.

Вероватно нико неће сакупљати код куће АВМ и све врсте додавача - диференцијатора. Врло распрострањена употреба оп-појачала у појачавачима, мешалицама и управо приликом поправке разне електронске опреме захтеваће најмање основно знање о оперативним појачалима. О чему ће писати у овом чланку.

Како су означени оперативни појачивачи на електричним круговима

Као и сви радио делови оперативних појачала су на дијаграмима назначени помоћу УГО - конвенционалних графичких симбола. Ознаке могу бити веома разнолике, мада генерално оне значе исту ствар. При првом упознавању са круговима на оперативним појачавачима, јављају се сумње, одједном ћу учинити нешто погрешно, одједном ће све једноставно изгорети.

Ако не узмете у обзир унутрашњу структуру оперативних појачала, која је на први поглед прилично компликована (то су традиције интегрисане електронике), извана оперативци изгледају једноставно и логично. Даљи опис ће се односити само на екстерне закључке и њихову употребу у разним схемама.

Модерно оперативно појачало обично има два улаза, један излаз и два излаза за повезивање снаге. Ово је минимални "господски" сет. Поред горе наведених закључака, могу се наћи и закључци за повезивање фреквентних корекцијских елемената, закључци за балансирање (подешавање нула на излазу). Различити УГО-ови за оперативна појачала приказани су на слици 1. Размотрите их што је могуће детаљније.

Слика 3

На сликама 1а и 1б приказани су случајеви оперативног појачала у облику исосцелесног троугла. Да, ово није ништа друго него случај микроконтроле. На левој страни се налазе два улаза: обрнути (означени знаком минус или малим кругом) и неинвертирани (назначени знаком плус или једноставно цртани без круга). Напомена: ако се склоп црта по "правилима доброг тона", тада су сви улази с леве стране, а излази са десне стране дотичног елемента.Помоћни закључци, на пример, корекција, исхрана, могу се налазити како желите.

Овде се, у десном углу троугла, налази излаз са натписом "Излаз", а терминали за повезивање снаге, најчешће два пола, приказани су изнад и испод. Да се ​​не би преоптеретили, не замишљајте закључке круга, напајања се најчешће не приказују. Њихово придруживање означено је у напоменама уз схему.

Случај оперативног појачала може се приказати као правоугаоник, као што је приказано на слици 1ц. Сви остали делови ове слике су исти као у случају трокутастог кућишта.

Кућишта за оперативна појачала

Савремена технологија полуводича постигла је такав напредак да се број полуводичких структура у једном кућишту једноставно не може рачунати. Довољно је присјетити се модерних микропроцесора, чији број транзистора износи милијарде комада. Стога је постављање у једном случају неколико оперативних појачала са само неколико десетина транзистора чак и врло једноставна ствар.

Слика 4

Локација терминала оперативних појачала разних врста у истим случајевима је иста, што их чини врло једноставним заменити, посебно у случајевима када су оперативни појачивачи уграђени у конекторе - утичнице. Али у исто време, оперативни појачивачи исте врсте могу се израђивати у потпуно различитим случајевима. Ова сорта је потребна у условима масовне и масовне производње, углавном ради практичности развоја штампаних плочица и целог дизајна електронског уређаја.

Слика 3 приказује оперативна појачала израђена у случајевима ДИП8 и ДИП14.

Слика 5

На слици 4 приказано је оперативно појачало типа 4558 у кућишту типа СИП-8 - једноредно осмо пинско кућиште.

Слика 6

Тренутно оперативна појачала у СМД кућиштима добијају све већу и више популарности.

Слика 7

У следећем ћемо чланку размотрити идеално оперативно појачало, његове улазе и излазе и нека основна својства која су корисна у процесу самосталног развоја и производње (читајте само лемљење у слободно време) различитих шема „за душу“. И заиста је добро ако се процес лемљења замени лемилице без лемљењао којем је чланак већ био.

Наставак чланка:Идеално оперативно појачало

Борис Аладисхкин