نموذجي المرجع أمبير TINA و TINACloud الموارد

المرجع النموذجي أمبير

تم تصميم معظم مكبرات الصوت التشغيلية وصنعها وفقًا لمخطط الرسم البياني المبين في الشكل 8.

الشكل 8 - التكوين النموذجي لأمبير المرجع

المضخم التفاضلي ومرحلة كسب الجهد هي المراحل الوحيدة التي توفر كسب الجهد. يوفر مكبر الصوت التفاضلي أيضًا CMRR وهو أمر مهم جدًا في المرجع أمبير. غالبًا ما يتم توصيل ناتج المضخم التفاضلي بمتابع باعث له مقاوم باعث كبير لتوفير حمل مقاومة عالية للمضخم التفاضلي من أجل الحصول على مكسب كبير. تذكر أن مضخم الباعث المشترك عالي الكسب يعاني من مقاومة إدخال أقل بكثير من مضخم متوسط الكسب معتدلاً. هذا يسمح بعد ذلك باستخدام مكبر للصوت عالي الكسب CE لتوفير مكسب إضافي. الخطية المرجع أمبير هي مباشرة إلى توفير ac كسب. هذا يلغي الحاجة إلى مكثف اقتران كبير جدًا بحيث لا يمكن وضعه على رقاقة IC. مطلوبة المغيرون مستوى لضمان أن إشارة الخرج ليس لديها أي dc عوض. يمكن تصميم نماذج Op-Amps بدقة شديدة عن طريق محاكاة الدائرة. سوف نوضح ذلك باستخدام محاكاة الدوائر عبر الإنترنت TINACloud.

3.1 التغليف

يتم حزم دارات Op-amp في حزم IC قياسية ، بما في ذلك العلب والحزم ثنائية الخط (DIP) والحزم المسطحة. كل حزمة من هذه الحزم بها ثمانية دبابيس أو وصلات على الأقل. وهي موضحة في الأشكال 9 و 10 و 11.

الشكل 9 - اتصال المرجع أمبير لحزم العلب (العرض العلوي)

الشكل 10 - اتصال Op-amp ذي 14 سنًا DIP (منظر علوي)

الشكل 11 - اتصال المرجع أمبير للحزمة المسطحة 10 (العرض العلوي)

عند إنشاء دائرة ، من المهم تحديد الخيوط المختلفة بشكل صحيح (عادة ما تكون غير مرقمة). توضح الأشكال موقع دبوس 1. في ال يمكن حزمة من الشكل 9 ، يتم تعريف الدبوس 1 باعتباره أول دبوس على يسار علامة التبويب ، ويتم ترقيم المسامير على التوالي عكس اتجاه عقارب الساعة من الأعلى. في ال المزدوج في حزمة خط في الشكل 10 ، يوجد في أعلى الحزمة مسافة بادئة لتحديد دبوس 1 ، ويتم ترقيم المسامير لأسفل على اليسار وأعلى على اليمين. لاحظ أن أكثر من op-amp (عادة 2 أو 4) يتم تعبئتها في DIP واحد.

في مجلة حزمة مسطحة من الشكل 11 ، يتم تحديد دبوس 1 بواسطة نقطة ويتم ترقيم المسامير كما هو الحال في DIP.

متطلبات الطاقة 3.2

تتطلب العديد من أمبير المرجع مصدرًا سالبًا وإيجابيًا للجهد. تتراوح مصادر الجهد النموذجية من N 5 V إلى ± 25 V. يوضح الشكل 12 اتصالات نموذجية لإمداد الطاقة إلى المرجع أمبير.

الحد الأقصى لانتاج الجهد البديل يقتصر على dc يتم توفير الجهد إلى المرجع أمبير. يمكن تشغيل بعض مكبرات الصوت التشغيلية من مصدر جهد واحد. تحدد مواصفات الشركة المصنعة حدود التشغيل في تلك الحالات التي يستخدم فيها المرجع أمبير مصدر طاقة واحد فقط.

الشكل 12 - اتصالات مزود الطاقة

3.3 The 741 Op-amp

تم توضيح μA741 op-amp في الدائرة المكافئة للشكل 13. لقد تم إنتاجه منذ 1966 من قبل معظم الشركات المصنعة IC ، وعلى الرغم من أن هناك العديد من التطورات منذ طرحها ، لا يزال 741 يستخدم على نطاق واسع.

مكبرات الصوت التشغيلية ، المرجع أمبير أمبير نموذجي

الشكل 13 - المرجع 741

لدى 741 op-amp التعويض الداخلي مما يشير إلى شبكة RC التي تتسبب في سقوط استجابة السعة عالية التردد. لأن مكبر الصوت يحتوي على مكاسب عالية (حسب ترتيب 10⁴ إلى 10⁵ على ترددات منخفضة) ولأن السعات الطفيلية في الترانزستورات تسمح ردود الفعل الطفيلية، فإن المرجع أمبير سوف يصبح غير مستقر ويتأرجح إذا لم يكن للحصول على تعويض داخلي. اثنين من مكبرات الصوت الفرق المتتالية محرك مكبر للصوت التماثل التكميلي من خلال مكبر للصوت آخر الجهد.

يتكون 741 op-amp من ثلاث مراحل: مضخم تفاضلي للإدخال ، ومكبر للصوت عالي الكسب أحادي الطرف ، ومضخم للتخزين المؤقت للإخراج. الدوائر الأخرى المهمة في تشغيلها هي شيفتر المستوى لتحويل dc مستوى الإشارة بحيث يمكن للإخراج أن يتأرجح على حد سواء ، دوائر تحيز موجبة وسالبة لتوفير تيارات مرجعية لمختلف المضخمات ، والدوائر التي تحمي المرجع أمبير من دوائر قصيرة في الخرج. يتم تعويض 741 داخليًا عن طريق شبكة مقاوم مكثف على الرقاقة.

تم تحسين المرجع الإضافي من خلال إضافة المزيد من مراحل التضخيم وعزل دوائر الإدخال وإضافة المزيد من أتباع الباعث في الخفض لتقليل مقاومة الخرج. التحسينات الأخرى تؤدي إلى زيادة CMRR ، ومقاومة أعلى المدخلات ، استجابة أوسع تردد ، انخفاض مقاومة الإخراج وزيادة الطاقة.

دوائر التحيز

يمكن رؤية العديد من المصادر الثابتة في 741 op-amp من الشكل 13. الترانزستورات Q₈ و Q₉ هي المصدر الحالي ل I_EE من مكبر للصوت التفاضلي التي شكلتها Q₁, Q₂, Q₃و Q₄. الترانزستورات Q₅, Q₆و Q₇، هي الأحمال النشطة لاستبدال R_C مقاومات المضخم التفاضلي. الترانزستورات Q₁₀, Q₁₁و Q₁₂ تشكيل شبكة التحيز للمصادر الحالية للمضخم التفاضلي. الترانزستورات Q₁₀ و Q₁₁ شكل مصدر تيار Widlar لشبكة التحيز هذه مع قيام الترانزستورات الأخرى بدور المرآة الحالية.

حماية ماس كهربائى

تتضمن دارة 741 عددًا من الترانزستورات التي يتم قطعها عادةً وتجري فقط في حالة وجود تيار كبير عند الإخراج. ثم يتم تغيير التحيز على الترانزستورات الإخراج لتقليل هذا التيار إلى مستوى مقبول. في دائرة الشكل 13 ، تتكون شبكة حماية الدارة القصيرة هذه من الترانزستورات Q₁₅ و Q₂₂ والمقاوم R₁₁

مرحلة الإدخال

يلزم إدخال مرحلة إدخال 741 op-amp لتوفير زيادة الجهد وتغيير المستوى وإخراج مكبر للصوت التفاضلي أحادي الطرف. تعقيد الدوائر يسبب خطأ الجهد تعويض كبير. على النقيض من ذلك ، يتسبب مكبر الصوت التفاضلي المعياري المقاوم في حدوث خطأ أقل في جهد الإزاحة. ومع ذلك ، فإن مكبر للصوت القياسي له مكسب محدود مما يعني أن هناك حاجة إلى مزيد من المراحل لتحقيق التضخيم المطلوب. يتم استخدام مكبرات الصوت التفاضلية المحملة بالمقاوم في المرجع أمبير التي يكون لها انجراف الجهد أقل من 741.

BJTs المستخدمة في مرحلة الإدخال تتطلب التيارات التحيز كبيرة ، وإدخال مشاكل تعويض الحالية. لتقليل الخطأ الحالي للإزاحة ، تستخدم أنواع op-amp الأخرى MOSFETs في مرحلة الإدخال.

مرحلة الإدخال من 741 هو مكبر للصوت التفاضلية مع الحمل النشط التي شكلتها الترانزستورات Q₅, Q₆و Q₇ والمقاومات R₁, R₂و R₃. توفر هذه الدائرة حمولة عالية المقاومة وتحول الإشارة من التفاضلية إلى أحادية النهاية دون أي تدهور في الكسب أو نسبة الرفض في الوضع العادي. الناتج أحادي النهاية مأخوذ من جامع Q₆. يتكون شيفتر مستوى مرحلة الإدخال من جانبي PNP الترانزستورات، Q₃ و Q₄، والتي ترتبط في تكوين قاعدة مشتركة.

استخدام الترانزستورات الجانبية ، Q₃ و Q₄، النتائج في ميزة إضافية. أنها تساعد في حماية الترانزستورات المدخلات ، Q₁ و Q₂، ضد انهيار مفترق قاعدة باعث. مفترق قاعدة باعث من NPN سوف ينهار الترانزستور عندما يتجاوز التحيز العكسي حوالي 7 V. لا يحدث انهيار الترانزستور الجانبي حتى يتجاوز التحيز العكسي حوالي 50 V. بما أن الترانزستورات في سلسلة مع Q₁ و Q₂، يتم زيادة الجهد انهيار دائرة الإدخال.

المرحلة المتوسطة

توفر المراحل الوسيطة في معظم أمبير المرجع مكاسب عالية من خلال مكبرات الصوت عدة. في 741 ، يتم توصيل الإخراج أحادي الطرف للمرحلة الأولى بقاعدة Q₁₆ وهو في تكوين تابع باعث. هذا يوفر مقاومة إدخال عالية لمرحلة الإدخال مما يقلل من التحميل. المرحلة المتوسطة تتكون أيضا من الترانزستورات Q₁₆ و Q₁₇، والمقاومات R₈ و R₉. إخراج المرحلة المتوسطة مأخوذ من جامع Q₁₇، وقدم ل Q₁₄ من خلال مرحلة الخائن. يستخدم المكثف في 741 لتعويض التردد الذي تمت مناقشته في الفصول اللاحقة من هذا النص.

مرحلة الانتاج

مطلوب مرحلة إخراج المرجع أمبير لتوفير مكاسب تيار عالية لمقاومة منخفضة الإخراج. تستخدم معظم أجهزة op-Amps مرحلة إخراج تناسق تكميلي لزيادة الكفاءة دون التضحية بالكسب الحالي. أقصى كفاءة يمكن تحقيقها للتماثل التكميلي ، مكبر للصوت من الفئة ب هو 78٪. يتمتع مكبر الصوت أحادي الطرف بكفاءة قصوى تبلغ 25٪ فقط. تستخدم بعض أجهزة op-amps تناظر زوجي Darlington التكميلي لزيادة قدرتها على الإخراج. تتكون مرحلة إخراج التناظر التكميلي في 741 من Q₁₄ و Q₂₀.

المقاومات الصغيرة ، R₆ و R₇، توفير الحد الحالي في الإخراج. زوج دارلينجتون ، Q₁₈ و Q₁₉، يُستخدم بدلاً من الصمام الثنائي في مرحلة إخراج التماثل التكميلي المكافئ بالديود كما هو موضح في الفصل 8. يُفضل ترتيب زوج دارلينجتون على الترانزسترين المتصلين كديود لأنه يمكن تصنيعه في منطقة أصغر. يتحقق المصدر الحالي لاستبدال المقاوم المتحيز في دائرة التماثل التكميلية بواسطة جزء واحد من الترانزستور Q₁₃. الترانزستورات Q₂₂, Q₂₃و Q₂₄ هي جزء من ترتيب شيفتر المستوى الذي يضمن أن الجهد الناتج تتمحور حول محور الصفر.

الحالية - 3. المرجع النموذجي أمبير

السابق - 2. المغيرون المستوى

NEXT- 4. مواصفات المصنع