Tipični Op-TINA i TINACloud resursi

Tipični op-amp

Većina operativnih pojačala projektirana su i konstruirana u skladu s blok-dijagramom prikazanim na slici 8.

Slika 8 - Tipična konfiguracija op-amp

Diferencijalno pojačalo i stupanj pojačanja napona jedini su stupnjevi koji osiguravaju naponsko pojačanje. Diferencijalno pojačalo također osigurava CMRR koji je toliko važan u op-ampu. Izlaz diferencijalnog pojačala često se povezuje s odašiljačem s velikim odašiljačkim otpornikom kako bi se osiguralo visoko impedancijsko opterećenje diferencijalnog pojačala kako bi se dobio visok dobitak. Zapamtite da pojačalo s pojačanim emitentom s visokim dobitkom pati od mnogo niže ulazne impedancije od umjerenog pojačala CE. To onda omogućuje korištenje pojačanog pojačala s pojačanjem kako bi se osigurao dodatni dobitak. Linearni op-amperi su izravno povezani kako bi se osigurao ac dobitak. To također eliminira potrebu za kondenzatorom koji je prevelik da bi se mogao postaviti na IC čip. Mjenjači razine su obavezni osigurati da izlazni signal nema dc ofset. Op-pojačala se mogu vrlo precizno modelirati simulacijom sklopa. To ćemo pokazati pomoću simulacije mrežnog kruga TINACloud.

Pakiranje 3.1

Krugovi op-amp pakirani su u standardne IC pakete, uključujući limenke, dual-in-line pakete (DIP) i ravne pakete. Svaki od ovih paketa ima najmanje osam pinova ili veza. Prikazani su na slikama 9, 10 i 11.

Slika 9 - Op-amp veza za paket can (pogled odozgo)

Slika 10 - Op-amp priključak 14-pinski DIP (pogled odozgo)

Slika 11 - Op-amp veza za 10-pin flat pack (pogled odozgo)

Prilikom konstruiranja kruga, važno je ispravno identificirati različite vodove (oni obično nisu numerirani). Slike ilustriraju položaj pinova 1. U može pakirati Na slici 9, pin 1 je identificiran kao prvi pin na lijevoj strani kartice, a pinovi su numerirani uzastopno gledajući u smjeru suprotnom od kazaljke na satu odozgo. U paket dual-in-line Na slici 10, vrh paketa ima uvlačenje za pronalaženje pinova 1, a pinovi su numerirani dolje na lijevoj i gore na desnoj strani. Imajte na umu da je više od jednog op-amp (obično 2 ili 4) pakirano u jednom DIP-u.

u ravna kutija na slici 11, pin 1 se identificira točkom, a pinovi su numerirani kao u DIP-u.

Zahtjevi za napajanjem 3.2

Mnogi op-amperi zahtijevaju i negativan i pozitivan izvor napona. Tipični izvori napona su u rasponu od ± 5 V do ± 25 V. Slika 12 prikazuje tipične priključke napajanja na op-amp.

Maksimalno ljuljanje izlaznog napona je ograničeno dc napon koji se napaja na op-pojačalo. Nekim se operativnim pojačalima može upravljati iz jednog izvora napona. Specifikacije proizvođača definiraju ograničenja rada u onim slučajevima kada opcijsko pojačalo koristi samo jedno napajanje.

Slika 12 - Priključci za napajanje

3.3 Op-amp 741

ΜA741 op-amp je prikazan u ekvivalentnom krugu slike 13. Proizvedeno je od 1966-a od strane većine proizvođača IC-a, i iako je od njegovog uvođenja bilo mnogo napretka, 741 je još uvijek široko korišten.

operativna pojačala, tipična op-pojačala

Slika 13 - op-amp 741

Op-amp 741 ima interne naknade što se odnosi na RC mrežu koja uzrokuje da visoki frekvencijski odziv opada. Budući da pojačalo ima visok dobitak (po narudžbi 10⁴ na 10⁵ na niskim frekvencijama) i zato što parazitski kapaciteti u tranzistorima dopuštaju parazitske povratne informacije, op-amp će postati nestabilan i oscilira ako ne bude interne kompenzacije. Dva kaskadna diferencijalna pojačala pokreću komplementarno pojačalo snage simetrije putem drugog pojačala napona.

741 op-amp sastoji se od tri faze: ulazno diferencijalno pojačalo, srednje jednosmjerno pojačalo i pojačalo izlaznog međuspremnika. Drugi krugovi važni za njegov rad je razina pomaka za pomicanje dc razini signala, tako da izlaz može ljuljačka i pozitivne i negativne, prednaponske sklopove za pružanje referentne struje za različita pojačala, i sklopove koji štite op-amp od kratkih spojeva na izlazu. 741 se interno kompenzira pomoću mreže na kondenzatoru-otporniku na čipu.

Op-amp se dodatno poboljšava dodavanjem više stupnjeva pojačanja, izoliranjem ulaznih krugova i dodavanjem više emiternih sljedbenika na izlazu kako bi se smanjila izlazna impedancija. Ostala poboljšanja rezultiraju povećanim CMRR-om, većom ulaznom impedancijom, širim frekvencijskim odzivom, smanjenom izlaznom impedancijom i povećanom snagom.

Sklopovi pristranosti

Nekoliko konstantnih izvora može se vidjeti u 741 op-amp na slici 13. tranzistori Q₈ i Q₉ su trenutni izvor za I_EE diferencijalnoga pojačala Q₁, Q₂, Q₃i Q₄, tranzistori Q₅, Q₆i Q₇, su aktivna opterećenja zamjena za R_C otpornici diferencijalnog pojačala. tranzistori Q₁₀, Q₁₁i Q₁₂ čine mrežu pristranosti za izvore struje diferencijalnog pojačala. Tranzistori Q₁₀ i Q₁₁ oblikuju Widlar trenutni izvor za ovu mrežu pristranosti s drugim tranzistorima koji djeluju kao trenutno ogledalo.

Kratki spoj kruga

741 sklop uključuje određeni broj tranzistora koji su normalno odsječeni i provode se samo u slučaju da na izlazu postoji velika struja. Pristranost na izlaznim tranzistorima se zatim mijenja kako bi se ova struja smanjila na prihvatljivu razinu. U krugu slike 13, ova mreža za zaštitu od kratkog spoja sastoji se od tranzistora Q₁₅ i Q₂₂ i otpornik R_11.

Ulazna faza

Ulazni stupanj 741 op-amp potreban je za osiguravanje naponskog pojačanja, prebacivanje razine i jednodijelno izlazno diferencijalno pojačalo. Složenost strujnih krugova uzrokuje veliku pogrešku u naponu. Za razliku od toga, standardno diferencijalno pojačalo otporno na otpornik uzrokuje manju pogrešku u naponu. Međutim, standardno pojačalo ima ograničen dobitak, što znači da će biti potrebno više stupnjeva za postizanje željenog pojačanja. Uporna diferencijalna pojačala koriste se u op-amperima koji imaju manji napon od 741-a.

BJT-ovi koji se koriste u ulaznom stupnju zahtijevaju velike struje pristranosti, uvodeći trenutne probleme. Da biste smanjili trenutnu pogrešku pomaka, druge vrste op-amp koriste MOSFET-ove u ulaznom stupnju.

Ulazni stupanj 741-a je diferencijalno pojačalo s aktivnim opterećenjem koje tvore tranzistori Q₅, Q₆i Q₇ i otpornici R₁, R₂i R₃, Ovaj krug osigurava visoko opterećenje otpora i pretvara signal iz diferencijala u jednostruki bez degradacije dobitka ili omjera odbacivanja u zajedničkom modu. Jednokraki izlaz se preuzima od kolektora Q₆, Ulazni stupanj stupnja prijenosa sastoji se od bočnog PNP tranzistori, Q₃ i Q₄, koji su povezani u konfiguraciju zajedničke baze.

Korištenje bočnih tranzistora, Q₃ i Q₄rezultira dodatnom prednošću. Oni pomažu u zaštiti ulaznih tranzistora, Q₁ i Q₂, protiv kvarova na spoju emitera i baze. Spajanje emitera s bazom NPN tranzistor će se pokvariti kada obrnuta predrasuda premaši 7 V. Lateralni prekidač se ne događa sve dok obrnuta pristranost ne prelazi 50 V. Budući da su tranzistori u seriji Q₁ i Q₂, povećava se probojni napon ulaznog kruga.

Srednja faza

Srednji stupnjevi u većini op-ampera pružaju visok dobitak kroz nekoliko pojačala. U 741-u, jednostrani izlaz prvog stupnja povezan je s bazom Q₁₆ koja je u konfiguraciji emiterskog sljedbenika. To osigurava visoku ulaznu impedanciju ulaznom stupnju što smanjuje opterećenje. Srednji stupanj također se sastoji od tranzistora Q₁₆ i Q₁₇i otpornici R₈ i R₉, Izlaz srednjeg stupnja je preuzet iz kolektora Q₁₇, i pod uvjetom da Q₁₄ kroz razdjelnik faza. Kondenzator u 741-u koristi se za kompenzaciju frekvencije o kojoj se raspravlja u sljedećim poglavljima ovog teksta.

Izlazna faza

Izlazni stupanj op-pojačala potreban je kako bi se osiguralo veliko strujno pojačanje na impedanciji s malim izlazom. Većina op-pojačala koristi komplementarni izlazni stupanj simetrije za povećanje učinkovitosti bez žrtvovanja trenutnog dobitka. Maksimalna dostižna učinkovitost za komplementarnu simetriju, pojačalo klase B je 78%. Jednostrano izlazno pojačalo ima maksimalnu učinkovitost od samo 25%. Neki op-pojačala koriste komplementarnu simetriju Darlingtonovog para kako bi povećali izlaznu sposobnost. Komplementarni izlazni stupanj simetrije u 741 sastoji se od Q₁₄ i Q₂₀.

Mali otpornici, R₆ i R₇, omogućuju ograničenje struje na izlazu. Darlingtonov par, Q₁₈ i Q₁₉, koristi se umjesto diode u izlaznom stupnju komplementarne simetrije s kompenzacijom diode kao što je opisano u poglavlju 8. Raspored Darlingtonovih parova ima prednost u odnosu na dva tranzistora spojena kao dioda jer se može izraditi u manjem području. Izvor struje koji zamjenjuje otpornik pristranosti u komplementarnom krugu simetrije ostvaruje se jednim dijelom tranzistora Q₁₃, tranzistori Q₂₂, Q₂₃i Q₂₄ dio su sklopa za skretanje razine koji osigurava da je izlazni napon centriran oko nulte osi.

STRUJA - 3. Tipično opcijsko pojačalo

PRETHODNA- 2. Mjenjači razine

SLJEDEĆA 4. Specifikacije proizvođača