Driftsforstærkere - typer, betegnelser, forstærkerskabe

Lidt historie

Først et par ord om, hvad operationelle forstærkere (op ampere) er. Navnet antyder, at nogle operationer udføres med deres hjælp. Kunne det være et kirurgisk instrument? Overhovedet ikke. Dette værktøj er designet til at udføre forskellige matematiske operationer.

Oprindeligt blev operationelle forstærkere brugt i analoge computere (AVM'er), hvor information blev repræsenteret af kontinuerlige signaler i form af strømme og spændinger.

Selvom AVM'er nu er fortiden, analoge signaleropnået fra forskellige sensorer (for eksempel fluidtryk eller gaspedalens rotationsvinkel) bruges stadig meget vidt. Og der er ganske enkelt intet at gå hen fra dette.

Oftest konverteres analoge signaler til digitale ved hjælp af for eksempel en ADC, og deres videre behandling udføres digitalt ved hjælp af mikroprocessorer eller mikrokontrollere.

Lampefunktionsforstærkere

Først blev AVM'er med stadig rør, matematiske operationer på analoge data udført ved hjælp af specielle kredsløb, der blev kaldt operationelle forstærkere. Naturligvis var de første operationelle forstærkere rørforstærkere. Deres udseende og diagram er vist i figur 1 og 2.

Figur 1

Figur 2

Konstruktionen af ​​den operationelle forstærker fremgår klart af figuren: hele kredsløbet blev samlet i et hus og simpelthen indsat i stikket ved hjælp af en octal base som en enkelt lampe. Elementbasen, som følger fra figur 2, er et par lamper - dobbelt trioder. Som om kun 4 transistorer.

Transistor operationelle forstærkere

Efter fremkomsten af ​​transistorer begyndte operationelle forstærkere at blive implementeret i form af tavler med stik, og denne situation fortsatte, indtil integrerede kredsløb blev opfundet. Dette forbedrede lidt den generelle situation, fratog kredsløbet alle "rør" ulemper: højt strømforbrug og lav pålidelighed på grund af den begrænsede lampetid. Men transistor op ampere havde deres ulemper. Først og fremmest var deres dimensioner ret store, jeg vil gerne have mindre.

Integrerede operationelle forstærkere

Den første integrerede operationelle forstærker µA702 blev udviklet i 1963 af Robert Widlar, en medarbejder fra Fairchild Semiconductor. Enheden indeholdt kun 9 transistorer, men det kostede så meget som $ 300, hvilket gjorde det kun muligt at bruge det i udviklingen til den militære industri. Men alt i alt var det et stort skridt fremad, en af ​​de største opdagelser inden for elektronik.

Allerede i 1965 designede Robert Widlar den operationelle forstærker µA709, som koste meget mindre at fremstille, kun for 10 dollars. Og selv en sådan pris tillader ikke, at den blev brugt til husholdningsapparater, men var ganske acceptabel til industriel automatisering osv. opgaver.

I 1967 sluttede Widlar sig til National Semiconductor, hvor de under hans ledelse udviklede LM101, som havde de bedste egenskaber. I 1968 frigav Fairchild µA741, som havde intern frekvenskorrektion, hvilket gjorde dens drift endnu mere stabil - en driftsforstærker med intern korrektion er ikke tilbøjelig til selv-excitation.

Som allerede sagt Hovedformålet med den operationelle forstærker er at udføre matematiske operationer på analoge variabler repræsenteret ved spændinger (summering, integration, multiplikation osv.). Men senere blev det klart, at op-amp er et meget universelt element, og dens anvendelse er simpelthen ubegrænset: signalforstærkning, aktive frekvensfiltre, generatorer, komparatorer og meget mere.

Nu produceres operationelle forstærkere i sådanne mængder, at det simpelthen er umuligt at gøre uden deres brug. Derudover er prisen på disse elektroniske produkter i nogle tilfælde meget lav, og mulighederne er meget høje. Flere operationelle forstærkere er allerede indeholdt i ét tilfælde, mikro-strømforbrug og et meget lavt niveau af intern støj bringer ægte forstærkere tættere på de ideelle. Alt dette gør det muligt at bruge operationelle forstærkere, selv i professionelt lydudstyr (multikanalsblandere), hvilket gør dem simpelthen uerstattelige.

Naturligvis er historien om udseendet og udviklingen af ​​operationelle forstærkere meget længere og sandsynligvis mere interessant, men for nu vil vi begrænse os til denne information.

Driftsforstærker-symboler

Eller en historie om trekanter og rektangler

De første trin i amatørradio begynder som regel med brug af diskrete transistorer, som ofte med en vis ironi eller tværtimod respekt, erfarne eksperter blot kalder "løs". På sådanne transistorer kan du gøre næsten hvad som helst, men ofte kræver denne besættelse en temmelig høj kvalifikation for udøveren.

Et simpelt eksempel: at indstille en UMZCH af høj kvalitet kan koste flere sæt kraftige dyre transistorer. For at forhindre, at dette sker, skal du have tilstrækkelig erfaring med at opbygge sådanne enheder, bruge forskellige beskyttelsesanordninger i strøm- og belastningskredsløb. I det enkleste tilfælde glødelamper med den tilsvarende spænding og effekt.

Meget hurtigere end de endelige resultater på basis af "forstærker" kan opnås, hvis du bruger ULF i den integrerede ydelse. Bare tilføjet et par modstande, kondensatorer, en strømforsyning, en timbral-blok, og tak, du har en færdiglavet forstærker foran dig. Men her vil vi tale om operationelle forstærkere, deres anvendelse i amatørradiodesign.

Sandsynligvis vil ingen samle hjemme AVM og alle mulige tilføjere - differentierere. En meget udbredt anvendelse af op-ampere i forstærkere, mixere og lige ved reparation af forskellige elektroniske udstyr kræver mindst grundlæggende viden om driftsforstærkere. Hvad der vil blive skrevet om i denne artikel.

Hvordan driftsforstærkere er angivet på elektriske kredsløb

Som alle radiodele af driftsforstærkere er angivet på diagrammerne ved hjælp af UGO - konventionelle grafiske symboler. Betegnelser kan være meget forskellige, selvom de generelt betyder den samme ting. Ved det første kendskab til kredsløb på operationelle forstærkere opstår tvivl, pludselig vil jeg gøre noget forkert, pludselig brænder alt simpelthen ud.

Hvis du ikke tager højde for den interne struktur i operationelle forstærkere, forresten, som er temmelig kompliceret ved første øjekast (dette er traditionerne for integreret elektronik), ser de udadvendte enkle og logiske ud. Den yderligere beskrivelse vedrører kun de eksterne konklusioner og deres anvendelse i forskellige ordninger.

En moderne driftsforstærker har normalt to indgange, en udgang og to udgange til tilslutning af strøm. Dette er det minimale "gentlemanly" sæt. Ud over ovenstående konklusioner kan der være konklusioner til at forbinde frekvenskorrektion elementer, konklusioner for balance (nul justering ved output). Forskellige UGO'er til operationelle forstærkere er vist i figur 1. Betragt dem så detaljerede som muligt.

Figur 3

I figur 1a og 1b er driften af ​​driftsforstærkeren vist i form af en ensartet trekant. Ja, dette er ikke andet end et mikrokredsløb. På venstre side er der 2 indgange: invertering (angivet med et minustegn eller en lille cirkel) og ikke-invertering (angivet med et plustegn eller simpelthen tegnet uden en cirkel). Bemærk: Hvis kredsløbet tegnes i henhold til ”reglerne for god tone”, er alle indgange til venstre, og udgangene er til højre for det pågældende element.Hjælpekonklusioner, for eksempel korrektion, ernæring, kan findes, som du vil.

Her lige i det højre hjørne af trekanten er der et output med påskriften "Output", og terminalerne til tilslutning af strømmen, som oftest to polære, er vist over og nedenfor. For ikke at overbelaste, ikke tåge kredsløbets konklusioner, strømforsyninger vises oftest ikke. Deres tiltrædelse er angivet blot i noterne til ordningen.

Tilfældet med den operationelle forstærker kan afbildes som et rektangel, som vist i figur 1c. Alle andre dele af dette tal er de samme som for en trekantet sag.

Kapslinger til driftsforstærkere

Moderne halvlederteknologi har opnået sådanne fremskridt, at antallet af halvlederstrukturer i en kabinet ganske enkelt ikke kan tælles. Det er nok at huske moderne mikroprocessorer, hvor antallet af transistorer, hvori beløber sig til milliarder af stykker. Derfor er det endda en meget enkel sag at placere flere operationelle forstærkere, der kun indeholder et par dusin transistorer.

Figur 4

Placeringen af ​​terminalerne på driftsforstærkere af forskellige typer i de samme tilfælde er den samme, hvilket gør det meget let at udskifte dem, især i de tilfælde, hvor driftsforstærkere er installeret i stikstik. Men på samme tid kan driftsforstærkere af samme type fremstilles i helt forskellige tilfælde. Denne sort er påkrævet under masser og storskala produktion hovedsageligt med henblik på at udvikle trykte kredsløbskort og hele designet til en elektronisk enhed.

Figur 3 viser de operationelle forstærkere fremstillet i DIP8, DIP14 tilfælde.

 

Figur 5

Figur 4 viser en operationel forstærker af 4558-typen i en kabinet af SIP-8-type - et otte-polet kabinet med én række.

Figur 6

I øjeblikket vinder operationelle forstærkere i SMD-kabinetter stigende popularitet.

Figur 7

I den næste artikel vil vi overveje den ideelle driftsforstærker, dens indgange og udgange og nogle basale egenskaber, der er nyttige i processen med uafhængig udvikling og fremstilling (læs bare lodning i din fritid) af forskellige skemaer "for sjælen". Og det er virkelig godt, hvis lodningsprocessen udskiftes loddemæssige brødbordesom artiklen allerede har været om.

Fortsættelse af artiklen:Den ideelle driftsforstærker

Boris Aladyshkin