3. אופייני מגבר אופ

CURRENT - 3. אופייני מגבר אופ

אופייני מגבר אופ

רוב המגברים המבצעיים מתוכננים ונבנים בהתאם לתרשים הבלוק שמוצג באיור 8.

אופייני מגבר אופ

איור 8 - תצורה אופיינית של op-amp

המגבר הדיפרנציאלי ורמת המתח הם השלבים היחידים המספקים את רווח המתח. מגבר דיפרנציאלי מספק גם את CMRR אשר חשוב כל כך במגבר op. התפוקה של המגבר הדיפרנציאלי מחוברת לעתים קרובות למעקב פולט עם נגד פולט גדול כדי לספק עומס עכבה גבוה למגבר הדיפרנציאלי כדי להשיג רווח גבוה. זכור כי מגבר גבוה emitter מגבר גבוה סובל עכבה קלט נמוך בהרבה מאשר מגבר עלייה מתונה CE. זה ואז מאפשר את השימוש של מגבר רווח גבוה לסה"נ כדי לספק את הרווח הנוסף. ליניארי op-amps הם ישירות יחד כדי לספק ac רווח. זה גם מבטל את הצורך בקבל צימוד כי הוא גדול מדי כדי להיות ממוקם על שבב IC. מחלקים רמה נדרשים כדי להבטיח כי האות פלט אין כל dc אופסט. אופ-אמפר יכול להיות מאוד מדויק על ידי סימולציה מעגל. אנו להדגים זאת באמצעות סימולציה מעגל TINACloud באינטרנט.

3.1 אריזות

מעגלי אופ-אמפר ארוזים בחבילות IC סטנדרטיות, כולל פחיות, חבילות דו-תכליתיות (DIP) וחבילות שטוחות. לכל אחת מחבילות אלה יש לפחות שמונה סיכות או חיבורים. הם מאוירים דמויות 9, 10, ו 11.

אופייני מגבר אופ

איור 9 - חיבור AM-AM לחבילה יכולה (תצוגה עליונה)

אופייני מגבר אופ

איור 10 - חיבור מגבר 14-PIN DIP (תצוגה עליונה)

אופייני מגבר אופ

איור 11 - חיבור AM-AM עבור מארז שטוח של 10-Pin (תצוגה עליונה)

בעת בניית מעגל, חשוב לזהות את ההובלות השונות בצורה נכונה (בדרך כלל הן אינן ממוספרות). הנתונים ממחישים את המיקום של סיכה 1. בתוך ה יכול החבילה של איור 9, סיכה 1 מזוהה כמו הסיכה הראשונה משמאל הכרטיסייה, ואת הפינים ממוספרים ברציפות נגד כיוון השעון מבט מלמעלה. בתוך ה כפול בחבילה של איור 10, החלק העליון של החבילה יש הזחה כדי לאתר את הסיכה 1, ואת הפינים ממוספרים למטה בצד שמאל ומעלה בצד ימין. שים לב כי יותר מ - op-amp אחד (בדרך כלל 2 או 4) ארוז באחד DIP.

ב חבילת שטוח של איור 11, סיכה 1 מזוהה על ידי נקודה ואת הפינים ממוספרים כמו ב- DIP.

דרישות כוח 3.2

מגברי אופ רבים דורשים מקור מתח שלילי וחיובי. מקורות המתח האופייניים נעים בין 5 V לבין ± 25 V. איור 12 מציג חיבורים אופייניים לאספקת החשמל למגבר האופציונלי.

תנודת מתח המוצא המקסימלית מוגבלת על ידי dc מתח המסופק על מגבר אופ. ניתן להפעיל מגברים מבצעיים ממקור מתח יחיד. מפרטי היצרן מגדירים את גבולות הפעולה באותם מקרים שבהם המגבר אופ משתמש רק באספקת חשמל אחת.

מגברי אופ, אופייני אופ-אמפר

איור 12 - חיבורי אספקת חשמל

תנודת מתח המוצא המקסימלית מוגבלת על ידי dc מתח המסופק על מגבר אופ. ניתן להפעיל מגברים מבצעיים ממקור מתח יחיד. מפרטי היצרן מגדירים את גבולות הפעולה באותם מקרים שבהם המגבר אופ משתמש רק באספקת חשמל אחת.

3.3 אופני ה - 741

מגבר האופרה μA741 מודגם במעגל המקבילה של איור 13. זה כבר מיוצר מאז 1966 על ידי רוב יצרני IC, ואף על פי שהיו התקדמות רבה מאז כניסתה, 741 עדיין בשימוש נרחב.

מגברים תפעוליים, אופייני אופ-אמפר

איור 13 - 741 op-amp

741 op-amp יש - פיצוי פנימי אשר מתייחס לרשת RC אשר גורם לתדירות משרעת בתדר גבוה ליפול. בגלל המגבר יש רווח גבוה (בסדר גודל של 104 כדי 105 בתדרים נמוכים), ומכיוון שהקיבולת הטפילית של הטרנזיסטורים מאפשרת זאת משוב טפילי, את המגבר- op יהפוך יציב ו להתנודד אם זה לא היה עבור פיצוי פנימי. שני מגברים הבדל cascaded כונן מגבר סימטריה משלימה משלימה באמצעות מגבר מתח אחר.

ה- 741 op-amp מורכב משלושה שלבים: מגבר דיפרנציאלי, מגבר רווח חד-פעמי, ומגבר חציצה של פלט. מעגלים אחרים החשובים לפעולתו הוא מחלף רמת להעביר את dc רמת האות, כך שהפלט יכול להתנדנד הן חיוביות והן שליליות, מעגלי הטיה לספק זרמי ייחוס למגברים השונים, ומעגלים המגנים על המגבר האופטי ממעגלים קצרים בפלט. 741 הוא פיצוי פנימי באמצעות רשת שבבים על קבלים על הנגד.

המגבר אופ משופר עוד יותר על ידי הוספת שלבים נוספים של הגברה, בידוד מעגלים קלט, והוספת עוקבים פולטים יותר על הפלט כדי להפחית את עכבת פלט. שיפורים אחרים גורמים לעלייה ב - CMRR, עכבת קלט גבוהה יותר, תגובת תדר רחבה יותר, ירידה בעכבות היציאה ועלייה בכוח.

מעגלי טיה

כמה מקורות קבועים ניתן לראות את 741 op-amp של איור 13. טרנזיסטורים Q8 ו Q9 הם המקור הנוכחי עבור IEE של מגבר דיפרנציאלי שנוצר על ידי Q1, Q2, Q3, ו Q4. טרנזיסטורים Q5, Q6, ו Q7, הם עומסים פעילים להחליף את RC נגדים של מגבר דיפרנציאלי. טרנזיסטורים Q10, Q11, ו Q12 טופס רשת הטיה עבור מקורות מגבר ההפרש הנוכחי. טרנזיסטורים Q10 ו Q11 טופס במקור widlar הנוכחי עבור רשת הטיה זו עם טרנזיסטורים אחרים מתנהג כמו המראה הנוכחי.

הגנה קצרה

מעגל 741 כולל מספר טרנזיסטורים שבדרך כלל מנותקים ומתנהלים רק אם קיים זרם גדול בפלט. ההטיה על טרנזיסטורי הפלט משתנה לאחר מכן כדי להפחית את הנוכחי לרמה מקובלת. במעגל של איור 13, זו רשת הגנה במעגל קצר מורכב טרנזיסטורים ש15 ו Q22 ונגד R11.

שלב קלט

שלב הכניסה של מגבר ה- 741 אופציונלי נדרש כדי לספק רווח מתח, הסטה ברמה, וספק חד-פעמי של מגבר דיפרנציאלי. המורכבות של המעגל גורמת לשגיאת מתח גדולה. בניגוד לכך, המגבר הדיפרנציאלי הטעון נגד הנגד גורם לשגיאת מתח פחותה. עם זאת, מגבר סטנדרטי יש רווח מוגבל כלומר, בשלבים נוספים יהיה צורך להשיג את ההגברה הרצויה. המגברים הדיפרנציאליים הטעונים כנגד הנגד משמשים במגברי אופ, בהם יש פחות נטייה למתח מאשר ה- 741.

BJTs המשמש בשלב קלט דורשים זרמים גדולים הטיה, מציגה בעיות היסט היסט. כדי להקטין את השגיאה הנוכחית לקזז, אחרים מסוג op-amp להשתמש MOSFETs בשלב קלט.

שלב הכניסה של 741 הוא מגבר דיפרנציאלי עם עומס פעיל שנוצר על ידי טרנזיסטורים Q5, Q6, ו Q7 ואת נגדים R1, R2, ו R3. מעגל זה מספק עומס התנגדות גבוה וממיר את האות מ דיפרנציאלי ל-יחיד הסתיים ללא השפלה של רווח או מצב שכיח דחייה יחס. הפלט יחיד הסתיים נלקח מן האספן של Q6. שלב שלב קלט מחלף מורכב לרוחב PNP טרנזיסטורים, Q3 ו Q4, המחוברים בתצורה בסיסית.

שימוש הטרנזיסטורים לרוחב, Q3 ו Q4, תוצאות יתרון נוסף. הם מסייעים להגן על טרנזיסטורים קלט, Q1 ו Q2, נגד התמוטטות בסיס צומת emitter. צומת emitter-base של npn טרנזיסטור יהיה להישבר כאשר הטיה הפוכה עולה על 7 V. טרנזיסטור טרנזיסטור לרוחב לא מתרחשת עד הטיה הפוכה עולה על 50 V. מאז הטרנזיסטורים נמצאים בסדרה Q1 ו Q2, מתח ההתפלגות של מעגל הקלט גדל.

שלב ביניים

שלבי הביניים ברוב המגברים אופ מספקים רווח גבוה באמצעות מספר מגברים. ב 741, את הפלט יחיד של השלב הראשון מחובר לבסיס של Q16 אשר בתצורת פולט פולט. זה מספק עכבה קלט גבוהה לשלב קלט אשר ממזער טעינה. שלב הביניים מורכב גם מטרנזיסטורים Q16 ו Q17, וכן נגדים R8 ו R9. הפלט של שלב הביניים נלקח מתוך האספן של Q17, ובלבד Q14 באמצעות מפצל פאזה. הקבל ב 741 משמש לתגמול תדר אשר נדונה בפרקים הבאים של טקסט זה.

שלב הפלט

שלב הפלט של המגבר אופ נדרש לספק רווח הנוכחי גבוהה לעכבה פלט נמוך. רוב op- אמפר להשתמש בשלב סימטרי משלימים את הפלט כדי להגביר את היעילות מבלי להקריב רווח הנוכחי. יעילות מקסימלית השגה עבור סימטריה משלימה, מגבר B בכיתה הוא 78%. מגבר המוצא החד-פעמי הוא בעל יעילות מקסימלית של 25% בלבד. כמה מגברי אופ להשתמש זוג דרלינגטון זוג סימטריה משלימה כדי להגדיל את יכולת הפלט שלהם. שלב סימטרי משלים פלט ב 741 מורכב Q14 ו Q20.

הנגדים הקטנים, R6 ו R7, לספק הגבלה הנוכחית על הפלט. זוג דרלינגטון, Q18 ו Q19, משמש במקום הדיודה בשלב הפיקוד המשלים של סימטריה משלימה דיודה, כמתואר בפרק 8. סידור זוג דרלינגטון הוא המועדף על שני טרנזיסטורים מחובר כמו דיודה מאז זה יכול להיות מפוברק באזור קטן יותר. המקור הנוכחי המחליף את הנגד המשוא פנים במעגל הסימטריה המשלימה מתממש על ידי חלק אחד של הטרנזיסטור Q13. טרנזיסטורים Q22, Q23, ו Q24 הם חלק מהסדר מחלף רמת אשר מבטיח כי מתח המוצא מתמקדת סביב ציר האפס.

CURRENT - 3. מגבר אופייני אופ