3. Op-amp tipikoa
GAUR EGUNGO - 3. Op-amp tipikoa
AURREKOA- EZAZU. Maila aldatzaileakOp-amp tipikoa
Operadoreen anplifikadore gehienak 8 irudian agertzen diren bloke diagramaren arabera diseinatu eta eraiki dira.
8 irudia - op-amp baten konfigurazio tipikoa
Anplifikadore diferentziala eta tentsioaren gain etapa dira tentsio-irabazia ematen duten faseak. Anplifikagailu diferentziala ere op-amp oso garrantzitsua da CMRR. Anplifikagailu diferentzialaren irteera emisore jarraitzaile batekin igortzen da askotan igorle erresistentzia batekin, beraz, inpedantzia handiko karga handitzeko anplifikagailu diferentziala emango zaio irabazi handia lortzeko. Gogoratu irabazi handiko igorle arrunten anplifikadoreak sarrerako inpedantzia askoz txikiagoa duela, irabazi moderatuaren CE anplifikadorea baino. Ondoren, irabazi altuko CE anplifikadorea erabiltzea ahalbidetzen du, gain gehigarria emateko. Op-amper linealak akoplatzeko zuzenekoak dira ac irabazia. Honek, gainera, IC blokea jartzeko tamaina handiko akoplamendu kondentsadore bat beharrik ez du. Maila aldatzaileak behar dira irteerako seinaleak ez duela ziurtatzeko dc konpentsatu. Op-amperrak oso zehaztasunez modelatu daitezke zirkuituaren simulazioaren bidez. Hori frogatuko dugu TINACloud lineako zirkuituaren simulazioa erabiliz.
3.1 Packaging
Op-amp zirkuituek IC pakete estandarrean daude paketatuta, ontziak, lineako pakete bikoitzak (DIP) eta pakete lauak barne. Pakete horietako bakoitzak gutxienez zortzi pin edo konexio ditu. 9, 10 eta 11 irudietan erakusten dira.
9 irudia - Op-amper konexioko paketeetarako (goiko ikuspegia)
10. irudia - Op-amp konexioa 14 pin DIP (goiko ikuspegia)
11 irudia - Op-amp konexioa 10-pin pinako pack laua (goiko ikuspegia)
Zirkuitu bat eraikitzen denean, garrantzi handia da norberaren buruak identifikatzea (normalean ez dira zenbakituta). Zifrak 1 pinaren kokalekua azaltzen dira. In the pakete daiteke 9 irudian, pin 1 fitxaren ezkerraldean dagoen lehen pin gisa identifikatzen da, eta pinak segidan zenbakiz kontrakoak dira eta goitik begiratuta. In the dual-in-line paketea 10 irudian, paketearen goiko aldean koska bat du 1 pin aurkitzeko, eta pinak behealdean zenbakituta daude ezkerretara eta gora eskuinera. Kontuan izan op-amp bat (normalean 2 edo 4) DIP batean paketatuta.
En pack laua 11 irudian, pin 1 puntu batekin identifikatzen da eta pinak DIP-an bezala zenbakituta daude.
3.2 Power Requirements
Op-amps askok bai iturri positibo eta negatibo bat behar dute. Tentsio iturri tipikoak ± 5 V ± 25 V.-tik bitartekoak dira. 12-ek eragiketa baterako ohiko hornidura konexioak erakusten ditu.
Gehienezko irteerako tentsioaren muntaia mugatua da dc op-amp-ari emandako tentsioa. Zenbait anplifikadore operatibok tentsio iturri bakar batetik funtziona dezakete. Fabrikatzailearen zehaztapenek funtzionamenduaren mugak zehazten dituzte op-amp-ak elikadura bakarra erabiltzen duen kasuetan.
12 irudia - Energia hornidura konexioak
Gehienezko irteerako tentsioaren muntaia mugatua da dc op-amp-ari emandako tentsioa. Zenbait anplifikadore operatibok tentsio iturri bakar batetik funtziona dezakete. Fabrikatzailearen zehaztapenek funtzionamenduaren mugak zehazten dituzte op-amp-ak elikadura bakarra erabiltzen duen kasuetan.
3.3 741 Op-amp
ΜA741 op-amp 13 irudiko zirkuitu baliokidean erakusten da. IC fabrikatzaile gehienek 1966-ek sortutakoa da, eta sarrera asko egin diren aurrerapen asko egin badira ere, 741-ek oraindik ere asko erabiltzen du.
13 irudia - 741 op-amp
741 op-amp dauka barneko konpentsazioa maiztasun handiko anplitudearen erantzuna erortzeak eragiten duen RC sarearen gaiari buruzkoa. Anplifikadoreak irabazia handia duelako (10en ordena baitago)4 to 105 maiztasun baxuetan) eta transistoreetako gaitasun parasitarioak baitira feedback parasitoa, op-amp ezegonkorra izango litzateke eta barneko konpentsazioarengatik ez balitz oszilatu. Bi kaskadako desberdineko anplifikadoreek simetriaren potentziaren anplifikadore osagarria gidatzen dute beste tentsio-anplifikador baten bidez.
741 op-amp hiru fase ditu: sarrera anplifikadore diferentziala, bitarteko bat amaitutako bakarreko gainazal handiko anplifikadorea, eta irteera bufferraren anplifikadorea. Bere funtzionamendurako garrantzitsua den beste zirkuitu bat maila aldatzeko aldaketa da dc seinalearen maila, irteera positiboak eta negatiboak alderantziz dabiltzanak, alborapeneko zirkuituek erreferentziako korronteak emititzeko hainbat anplifikadore emateko eta irteeran zirkuitu laburrak babesten dituzten zirkuituak. 741-ek barneko konpentsazioa on-chip condensator-resistor sare baten bidez.
Op-amp gehiago hobetzen da anplifikazio faseak gehituz, sarrerako zirkuituak isolatuz eta igorleen jarraitzaile gehiago gehituz irteeran irteerako inpedantzia murrizteko. Beste hobekuntza batzuk CMRR handitu dira, sarrerako inpedantzia handiagoa, maiztasun erantzun zabalagoa, irteerako inpedantzia txikiagoa eta potentzia handiagoa.
Bias Circuit
741 irudiaren 13 op-amp-en iturri konstante batzuk ikus daitezke. transistoreak Q8 Q9 uneko iturria da IEE osatutako anplifikadore diferentziala Q1, Q2, Q3, eta Q4. transistoreak Q5, Q6, eta Q7, karga aktiboak dira RC anplifikadorearen diferentzialak. transistoreak Q10, Q11, eta Q12 anplifikadore diferentzialeko korronte iturrien alborapen sarea osatu. Transistoreak Q10 Q11 osatzeko uneko iturburu iturburua polarizazio sare honetarako beste transistoreak egungo ispilu moduan jokatzen baititu.
Zirkuitu Laburreko Babesa
741 zirkuituak normalean moztu eta soilik korrontea irteten den kasuetan soilik mozten diren transistore ugari biltzen ditu. Irteeran transistoreen alborapena aldatu egiten da unekoa maila onargarrian murrizteko. 13 irudiko zirkuituan zirkuitu laburreko babes sare honek transistore Q osatzen dute15 Q22 eta erresistentzia R11.
Input Stage
741 op-amp-aren sarrera fasea beharrezkoa da tentsioko irabazia, maila aldaketa eta amaierako anplifikadorearen irteera diferentziala emateko. Zirkuituaren konplexutasuna desplazamendu handiko tentsio errorea eragiten du. Aitzitik, erresistentzia-kargatutako anplifikadore diferentzial estandarrak desbideratze tentsio akats gutxiago eragiten du. Hala ere, anplifikadore estandarra irabazi mugatua du eta horrek esan nahi du fase gehiago nahi diren anplifikazioa lortzeko. Erresistentzia kargatutako anplifikadore anplifikadoreak 741-ek baino tentsio-desbiderapen txikiagoa duten op-amper erabiltzen dira.
Sarrerako fasean erabiltzen diren BJTek larrialdiko korronte handiak behar dituzte, uneko arazoak konpentsatzeko. Uneko errorearen desplazamendua murrizteko, op-amp beste mota batzuek MOSFET erabiltzen dute sarrera fasean.
741-en sarrera fasea transistoreek osatutako karga aktiboa duen anplifikadore diferentziala da Q5, Q6, eta Q7 eta erresistentziak R1, R2, eta R3. Zirkuitu honek erresistentzia handiko karga eskaintzen du eta seinale diferentziala bihurtzen du seinale bakarrean, irabazi edo modu arruntan ez onartzeko gaitzespen ratioa gabe. Amaierako irteera bildumagilearen eskuetatik ateratzen da Q6. Sarrera etapa maila aldatzailea albokoa da PNP transistoreak, Q3 Q4oinarrizko konfigurazio bateratuan konektatuta.
Alboko transistoreen erabilera, Q3 Q4, ondorioz, abantaila gehitu da. Sarrerako transistoreak babesten laguntzen dute. Q1 Q2, igorle-oinarrizko bidegurutze matxura aurka. Bateko emisore - oinarria NPN transistore hautsi egingo da alderantzizko alborapena 7 V.-ren gainetik pasatzen denean. Atzerako transistoreen matxura ez da gertatzen alderantzizko alborapena 50 V.-tik gorakoa izan arte transistoreek seriean egon direnez. Q1 Q2Sarrerako zirkuituaren matxura tentsioa handitzen da.
Bitarteko fasea
Op-amper gehienetan tarteko faseak irabazi handiak ematen dituzte hainbat anplifikadoreen bidez. 741-en, lehen faseko amaierako irteera oinarriarekin konektatuta dago Q16 igorle jarraitzailearen konfigurazioan dagoena. Honek sarrera fasean sarrera-inpedantzia handia ematen du, kargak gutxitzen dituena. Tarteko fasea transistoreak ere badaude Q16 Q17, eta erresistentziak R8 R9. Tarteko fasearen irteera biltzen da Q17, eta emandako Q14 fasearen banatzailearen bidez. 741-eko kondentsadorea testu honen hurrengo kapituluetan eztabaidatzen den frekuentzia konpentsazioetarako erabiltzen da.
Irteerako fasea
Op-amp baten irteera etapa beharrezkoa da irteera baxuko inpedantziari korronte irabazia handia emateko. Op-amper gehienek simetriaren irteerako etapa osagarria erabiltzen dute eraginkortasuna handitzeko uneko irabazia sakrifikatu gabe. B mailako anplifikadore simetria osagarriaren lor daitekeen eraginkortasun maximoa% 78 da. Bukaera bakarreko irteera anplifikadoreak% 25eko efizientzia maximoa du. Zenbait op-amperrek Darlington bikotearen simetria osagarria erabiltzen dute beren irteera gaitasuna handitzeko. 741ko simetria irteerako etapa osagarria da Q14 Q20.
Erresistentzia txikiak, R6 R7, eman uneko mugapena irteeran. Darlington bikotea, Q18 Q19, diodoaren ordez erabiltzen da diodoen konpentsazio simetriaren fasean, 8 kapituluan deskribatzen den moduan. Darlington bikoteen antolaketa diodo gisa konektatutako bi transistoreen aurrean dago, eremu txikiago batean egin daitekeelako. Simetria osagarrien zirkuituan polarizazioaren uneko iturburua transistorearen zati batek lortzen du Q13. transistoreak Q22, Q23, eta Q24 mailako desplazamendu-antolamendu baten zati dira, irteerako tentsioa zero ardatzaren inguruan zentratua dela bermatzen duena.
GAUR EGUNGO - 3. Op amp tipikoa