3. Tüüpiline Op-amp
PRAEGU - 3. Tüüpiline op-amp
EELMINE - 2. Taseme vahetajadTüüpiline Op-amp
Enamik operatsioonivõimendeid on projekteeritud ja valmistatud vastavalt joonisel 8 näidatud plokkskeemile.
Joonis 8 - Op-amp-i tüüpiline konfiguratsioon
Diferentsiaalivõimendi ja pinge suurendamise etapp on ainsad faasid, mis annavad pinge võimenduse. Diferentsiaalivõimendi pakub ka CMRR-i, mis on nii oluline op-amp. Diferentsiaalvõimendi väljund on sageli ühendatud emitteri jälgijaga suure emitteriresistendiga, et tagada suure impedantsi koormus diferentsiaalvõimendile, et saada suur võimendus. Pea meeles, et suure võimendusega tavalise emitteri võimendi kannatab palju madalama sisendimpedantsiga kui mõõdukas võimenduse võimendi CE. See võimaldab kasutada täiendava võimenduse saamiseks suure võimendusega CE-võimendit. Lineaarsed optilised amprid on vahetult ühendatud ac võita. See välistab ka vajaduse ühenduskondensaatori järele, mis on liiga suur, et seda IC-kiibile panna. Taseme nihutajad on kohustatud kindlustama, et väljundsignaalil ei ole mingit dc nihe. Op-amprit saab voolu simulatsiooni abil väga täpselt modelleerida. Me demonstreerime seda TINACloudi online-voolu simulatsiooni abil.
3.1 pakend
Op-amp-ahelad on pakitud standardsetesse IC-pakenditesse, sealhulgas purkidesse, dual-in-line pakenditesse (DIP) ja korterpakenditesse. Igal neist pakenditest on vähemalt kaheksa tihvti või ühendust. Neid on illustreeritud joonistel 9, 10 ja 11.
Joonis 9 - Op-amp-ühendusühendus saab pakendile (pealtvaade)
Joonis 10 - Op-amp-ühenduse 14-kontaktiline DIP (pealtvaade)
Joonis 11 - Op-amp-ühendus 10-pin lameda pakkiga (pealtvaade)
Kontuuri konstrueerimisel on oluline tuvastada erinevad juhtmed õigesti (need pole tavaliselt nummerdatud). Joonised näitavad tihvti 1 asukohta. In saab pakkida joonisel 9 tähistatakse tihvt 1 kui esimene tihvt, mis on tabeli vasakul poolel, ja tihvtid nummerdatakse üksteise järel päripäeva. In topelt-in-line pakett joonisel 10 on pakendi ülaosas nööp 1i paiknemiseks ja tihvtid on nummerdatud vasakul ja paremal paremal. Pange tähele, et rohkem kui üks op-amp (tavaliselt 2 või 4) on pakitud ühte DIP-sse.
aasta lame pakend joonisel 11 on pin 1 tähistatud punktiga ja tihvtid on nummerdatud nagu DIP.
3.2i võimsusnõuded
Paljud op-amprid vajavad nii negatiivset kui ka positiivset pingeallikat. Tüüpilised pinge allikad on vahemikus ± 5 V kuni ± 25 V. Joonis 12 näitab tüüpilisi toiteühendusi op-amp.
Maksimaalset väljundpinge pöörlemist piirab dc op-amprisse tarnitud pinge. Mõningaid operatsioonivõimendeid saab juhtida ühest pingeallikast. Tootja spetsifikatsioonides määratletakse tööpiirid juhtudel, kui op-amp kasutab ainult ühte toiteallikat.
Joonis 12 - Toiteühendused
Maksimaalset väljundpinge pöörlemist piirab dc op-amprisse tarnitud pinge. Mõningaid operatsioonivõimendeid saab juhtida ühest pingeallikast. Tootja spetsifikatsioonides määratletakse tööpiirid juhtudel, kui op-amp kasutab ainult ühte toiteallikat.
3.3 741 Op-amp
ΜA741 op-amp on kujutatud joonise 13 samaväärses ahelas. Seda on toodetud alates 1966ist enamiku IC tootjate poolt ja kuigi selle kasutuselevõtust saadik on palju edusamme, on 741i ikka veel laialdaselt kasutatud.
Joonis 13 - 741 op-amp
741i op-amp on sisemine hüvitis mis viitab RC-võrgule, mis põhjustab kõrgsagedusliku amplituudi vastuse langemise. Kuna võimendil on suur võimendus (10i järjekorras)4 to 105 madalatel sagedustel) ja kuna transistorides on parasiitmahtuvus parasiitide tagasiside, oleks op-amp muutunud ebastabiilseks ja võnkuma, kui see ei oleks sisemise kompensatsiooni jaoks. Kaks kaskaadilise erinevuse võimendit juhivad täiendavat sümmeetrilist võimsusvõimendit teise pinge võimendi abil.
741 op-amp koosneb kolmest etapist: sisend-diferentsiaalvõimendist, vahepealse üheotsalisest võimendist võimendist ja väljundpuhverdusvõimendist. Teised selle toimimiseks olulised lülitused on tasakaalu nihutamiseks dc signaali tase nii, et väljund võib pöörata nii positiivseid kui ka negatiivseid lülitusahelaid, et pakkuda erinevatele võimenditele võrdlusvoolu ja vooluahelaid, mis kaitsevad väljundi lühisest kaitset. 741 kompenseeritakse sisemiselt kiibi kondensaator-takisti võrguga.
Op-amp-i täiustatakse veelgi, lisades võimenduse rohkem etappe, eraldades sisendahelad ja lisades väljundi impedantsi vähendamiseks väljundisse rohkem emitteri järgijaid. Muude täiustuste tulemuseks on suurenenud CMRR, suurem sisendimpedants, laiem sagedusvastus, vähenenud väljundimpedants ja suurem võimsus.
Bias-ahelad
Joonisel 741 13 op-amp on näha mitmeid pidevaid allikaid. Transistorid Q8 ja Q9 on praeguseks allikaks IEE diferentsiaalvõimendi moodustatud Q1, Q2, Q3ja Q4. Transistorid Q5, Q6ja Q7, kas aktiivsed koormused asendavad RC diferentsiaalvõimendi takistid. Transistorid Q10, Q11ja Q12 moodustavad diferentsiaalvõimendi vooluallikate eelarvevõrgu. Transistorid Q10 ja Q11 moodustavad selle diagonaalvõrgu jaoks Widlar-vooluallika koos teiste transistoritega, mis toimivad praeguse peeglina.
Lühiskaitse
741-i ahel sisaldab mitmeid transistoreid, mis on tavaliselt ära lõigatud ja käituvad ainult juhul, kui väljundil on suur vool. Seejärel muudetakse väljundtransistoride nihet, et vähendada seda voolu vastuvõetava tasemeni. Joonisel 13 toodud ahelas koosneb see lühisekaitsevõrk transistoridest Q15 ja Q22 ja takisti R11.
Sisestusetapp
741 op-amp sisestusetapp on vajalik pinge suurendamiseks, taseme nihutamiseks ja ühe otsaga diferentsiaalvõimendi väljundiks. Skeemi keerukus põhjustab suure nihke pinge vea. Vastupidiselt sellele põhjustab standardtakistiga koormatud diferentsiaalvõimendi vähem pingetõrget. Siiski on standardvõimendil piiratud võimendus, mis tähendab, et soovitud võimenduse saavutamiseks on vaja rohkem etappe. Takistusega koormatud diferentsiaalvõimendeid kasutatakse op-amprites, millel on väiksem pinge triiv kui 741.
Sisendfaasis kasutatavad BJT-d nõuavad suuri kallutusvoolusid, mis tekitavad kompenseerivad praegused probleemid. Nihke praeguse vea vähendamiseks kasutavad teised op-amp tüübid sisendfaasis MOSFETe.
741i sisendstaadium on diferentsiaalvõimendi, mille aktiivne koormus on moodustatud transistoritest Q5, Q6ja Q7 ja takistid R1, R2ja R3. See ahel tagab suure vastupanuvõime ja muudab signaali diferentsiaalist ühekordseks ilma võimenduse või ühise režiimi tagasilükkamissuhte halvenemiseta. Ühe otsaga väljund on võetud Q6. Sisendastme tasandi nihutaja koosneb külgsuunas PNP transistorid, Q3 ja Q4, mis on ühendatud ühise aluse konfiguratsioonis.
Külgmiste transistorite kasutamine, Q3 ja Q4tulemuseks on täiendav eelis. Nad aitavad kaitsta sisend-transistoreid, Q1 ja Q2, emitter-baasi ristmiku jaotuse vastu. A. Emitteri baasi ristmik npn transistor puruneb, kui tagasipööramisprotsent ületab umbes 7 V. Külgmist transistori rikkeid ei esine enne, kui tagasipööramine on suurem kui 50 V. Kuna transistorid on järjestuses Q1 ja Q2, suurendatakse sisendahela purunemispinget.
Kesktase
Enamikus op-amprites kasutatakse vahepealseid etappe mitme võimendi abil. 741is on esimese astme üheotstarbeline väljund ühendatud aluse külge Q16 mis on emitteri jälgija konfiguratsioonis. See tagab sisendastme jaoks suure sisendimpedantsi, mis minimeerib laadimist. Vahepealne etapp koosneb ka transistoritest Q16 ja Q17ja takistid R8 ja R9. Vahefaasi väljund on võetud Q17ja pakutakse Q14 läbi faasijaguri. 741i kondensaatorit kasutatakse sageduse kompenseerimiseks, mida käsitletakse käesoleva teksti järgmistes peatükkides.
Väljundi etapp
Op-võimendi väljundjärk on vajalik madala voolutakistuse suure voolutugevuse tagamiseks. Enamik op-ampreid kasutab efektiivsuse suurendamiseks täiendava sümmeetria väljundietappi, ilma et praegune võimendus oleks ohverdatud. B-klassi võimendi maksimaalne saavutatav efektiivsus täiendava sümmeetria korral on 78%. Ühe otsaga väljundvõimendi maksimaalne kasutegur on vaid 25%. Mõni op-võimendi kasutab väljundvõime suurendamiseks Darlingtoni paari täiendavat sümmeetriat. 741 täiendava sümmeetria väljundstaadium koosneb Q14 ja Q20.
Väikesed takistid, R6 ja R7, andke väljundis voolu piiramine. Darlingtoni paar, Q18 ja Q19, kasutatakse dioodi asemel dioodiga kompenseeritud täiendava sümmeetria väljundi etapis, nagu on kirjeldatud peatükis 8. Darlingtoni paari paigutus on eelistatud kahe dioodiga ühendatud transistori suhtes, kuna seda saab valmistada väiksemas piirkonnas. Täiendava sümmeetriaahela eelpingest asendav vooluallikas realiseeritakse ühe transistori osa poolt Q13. Transistorid Q22, Q23ja Q24 on taseme nihutusseadme osa, mis kindlustab, et väljundpinge on nulltelje keskel.
PRAEGU - 3. Tüüpiline op amp