Driftsförstärkare - typer, beteckningar, förstärkare

Lite historia

Först några ord om vad operativa förstärkare (op ampere) är. Namnet antyder att vissa operationer utförs med deras hjälp. Kan det vara ett kirurgiskt instrument? Inte alls. Detta verktyg är utformat för att utföra olika matematiska operationer.

Ursprungligen användes operativa förstärkare i analoga datorer (AVM), i vilka information representerades av kontinuerliga signaler i form av strömmar och spänningar.

Även om AVM: er nu är en saga historia, analoga signalererhållen från olika sensorer (till exempel vätsketryck eller gaspedalens rotationsvinkel) används fortfarande mycket utbrett. Och det finns helt enkelt ingenstans att gå från det här.

Oftast konverteras analoga signaler till digital med användning av till exempel en ADC, och deras vidare bearbetning utförs digitalt med hjälp av mikroprocessorer eller mikrokontroller.

Lampa operationella förstärkare

Först utfördes fortfarande rör AVM, matematiska operationer på analoga data med hjälp av specialkretsar, som kallades operationella förstärkare. Naturligtvis var de första operationella förstärkarna rörförstärkare. Deras utseende och diagram visas i figurerna 1 och 2.

Figur 1

Figur 2

Konstruktionen på driftsförstärkaren framgår tydligt av figuren: hela kretsen monterades i ett hölje och sattes helt enkelt in i uttaget med en oktal bas som en enda lampa. Elementbasen, som följer av figur 2, är ett par lampor - dubbla trioder. Som om bara fyra transistorer.

Transistor operationella förstärkare

Efter tillkomsten av transistorer började operationella förstärkare implementeras i form av kort med kontakter, och detta tillstånd fortsatte tills integrerade kretsar uppfanns. Detta något förbättrade det allmänna läget, berövade kretsen alla "rör" nackdelar: hög strömförbrukning och låg tillförlitlighet på grund av den begränsade lampans livslängd. Men transistor på ampere hade sina nackdelar. Först och främst var deras dimensioner ganska stora, jag skulle vilja ha mindre.

Integrerade operationella förstärkare

Den första integrerade operativa förstärkaren µA702 utvecklades 1963 av Robert Widlar, anställd i Fairchild Semiconductor. Enheten innehöll bara 9 transistorer, men den kostade så mycket som $ 300, vilket tillät att den endast kunde användas i utvecklingen för den militära industrin. Men totalt sett var det ett stort steg framåt, en av de största upptäckterna inom elektronik.

Redan 1965 designade Robert Widlar den operativa förstärkaren µA709, som kostar mycket mindre att tillverka, för endast 10 dollar. Och till och med ett sådant pris tillät inte att det används för hushållsapparater, men var helt acceptabelt för industriell automatisering etc. uppgifter.

1967 anslöt sig Widlar till National Semiconductor, där de under hans ledning utvecklade LM101, som hade de bästa egenskaperna. 1968 släppte Fairchild µA741, som hade intern frekvenskorrigering, vilket gjorde dess drift ännu mer stabil - en operationsförstärkare med intern korrigering är inte benägen att självexcitera.

Som redan sagt Det huvudsakliga syftet med operationsförstärkaren är att utföra matematiska operationer på analoga variabler representerade av spänningar (summering, integration, multiplikation etc.). Men senare blev det tydligt att op-amp är ett mycket universellt element, och dess tillämpning är helt enkelt obegränsad: signalförstärkning, aktiva frekvensfilter, generatorer, komparatorer och mycket mer.

Nu produceras operativa förstärkare i sådana mängder att det helt enkelt är omöjligt att göra utan att använda dem. Dessutom är priset på dessa elektroniska produkter i vissa fall mycket lågt och möjligheterna är mycket höga. Flera driftsförstärkare är redan inrymda i ett fall, mikrokraftförbrukning och en mycket låg nivå av internt brus ger verkliga förstärkare närmare de ideala. Allt detta gör det möjligt att använda operativa förstärkare även i professionell ljudutrustning (flerkanalsblandare), vilket gör dem helt enkelt ersättningsbara.

Naturligtvis är historien om utseende och utveckling av operativa förstärkare mycket längre och förmodligen mer intressant, men för tillfället kommer vi att begränsa oss till denna information.

Driftsförstärkarsymboler

Eller en berättelse om trianglar och rektanglar

De första stegen i amatörradio börjar som regel med användning av diskreta transistorer, som ofta med viss ironi eller tvärtom respekt, erfarna experter bara kallar "lös". På sådana transistorer kan du göra nästan vad som helst, men ofta kräver detta yrke en ganska hög kvalifikation för utövaren.

Ett enkelt exempel: att ställa in en UMZCH av hög kvalitet kan kosta flera uppsättningar av kraftfulla dyra transistorer. För att förhindra att detta händer måste du ha tillräcklig erfarenhet av att bygga sådana enheter, använda olika skyddsanordningar i kraft- och lastkretsar. I det enklaste fallet glödlampor med motsvarande spänning och effekt.

Mycket snabbare än de slutliga resultaten på basis av "förstärkare" kan uppnås om du använder ULF i den integrerade prestandan. Har bara lagt till några motstånd, kondensatorer, en strömförsörjning, ett timbral-block, och snälla, innan du är klar förstärkare. Men här kommer vi att prata om operativa förstärkare, deras användning i amatörradiodesign.

Förmodligen kommer ingen att samla in hemma AVM och alla slags tillagare - differentierare. En mycket utbredd användning av op-ampere i förstärkare, blandare och precis vid reparation av olika elektroniska apparater kräver åtminstone grundläggande kunskaper om driftsförstärkare. Vad kommer att skrivas om i den här artikeln.

Hur driftförstärkare indikeras på elektriska kretsar

Liksom alla radiodelar av operationsförstärkare visas på diagrammen med UGO - konventionella grafiska symboler. Beteckningar kan vara mycket olika, även om de i allmänhet betyder samma sak. Vid första bekanta med kretsar på operationsförstärkare uppstår tvivel, plötsligt kommer jag att göra något fel, plötsligt bränner allt helt enkelt ut.

Om du inte tar hänsyn till den interna strukturen hos operativa förstärkare, som förresten är ganska komplicerad vid första anblicken (det här är traditionerna för integrerad elektronik), ser de operativa utåt enkla och logiska. Den ytterligare beskrivningen gäller bara de externa slutsatserna och deras användning i olika scheman.

En modern driftförstärkare har vanligtvis två ingångar, en utgång och två utgångar för anslutning av ström. Detta är den minsta "gentlemanly" uppsättning. Förutom ovanstående slutsatser kan det finnas slutsatser för att ansluta frekvenskorrigeringselement, slutsatser för balansering (nolljustering vid utgången). Olika UGO: er för driftförstärkare visas i figur 1. Betrakta dem så detaljerade som möjligt.

Figur 3

I figurerna la och Ib visas fallen på driftsförstärkaren i form av en likställig triangel. Ja, det här är inget annat än ett mikrokretsfodral. På vänster sida finns 2 ingångar: invertera (indikeras med ett minustecken eller en liten cirkel) och icke-inverterande (indikeras med ett plustecken eller helt enkelt ritat utan en cirkel). Obs! Om kretsen ritas enligt ”reglerna för god ton”, så är alla ingångar till vänster och utgångarna till höger om elementet i fråga.Extra slutsatser, till exempel korrigering, näring, kan lokaliseras som du vill.

Här, precis i det högra hörnet av triangeln, finns det en utgång med inskriptionen "Output", och terminalerna för anslutning av strömmen, oftast två polära, visas ovan och nedan. För att inte överbelasta, inte dimma upp slutsatserna från kretsen, är kraftförsörjningar oftast inte visade. Deras anslutning anges helt enkelt i anmärkningarna till schemat.

Fallet på operationsförstärkaren kan avbildas som en rektangel, såsom visas i figur 1c. Alla andra delar av denna siffra är desamma som för ett triangulärt fall.

Kapslingar för operationsförstärkare

Modern halvledarteknologi har uppnått sådana framsteg att antalet halvledarstrukturer i en kapsling helt enkelt inte kan räknas. Det räcker med att påminna om moderna mikroprocessorer, antalet transistorer som uppgår till miljarder bitar. Att i ett fall placera flera operativa förstärkare som bara innehåller några få dussin transistorer är till och med en mycket enkel fråga.

Figur 4

Platserna för terminalerna för operationsförstärkare av olika typer i samma fall är densamma, vilket gör det mycket enkelt att byta ut dem, särskilt i de fall där driftsförstärkarna är installerade i kontaktuttag. Men samtidigt kan driftsförstärkare av samma typ tillverkas i helt olika fall. Denna variation krävs i massförhållanden och storskalig produktion huvudsakligen för att underlätta utveckling av tryckta kretskort och hela designen av en elektronisk anordning.

Fig. 3 visar de operativa förstärkarna som gjorts i fallet DIP8, DIP14.

Figur 5

Fig. 4 visar en operationell förstärkare av 4558-typ i en kapsling av SIP-8-typ - en en-radig åttpunktshölje.

Figur 6

För närvarande får operativa förstärkare i SMD-kapslingar ökande popularitet.

Figur 7

I nästa artikel kommer vi att ta hänsyn till den ideala driftsförstärkaren, dess ingångar och utgångar och några grundläggande egenskaper som är användbara i processen för självutveckling och tillverkning (läs bara lödning på din fritid) av olika scheman "för själen". Och det är riktigt bra om lödningsprocessen byts ut lödfria brödskivorom vilken artikeln redan har varit.

Fortsättning av artikeln:Den perfekta driftsförstärkaren

Boris Aladyshkin