Tipiniai „Op-amp-TINA“ ir „TINACloud“ ištekliai

Tipinis „Op-amp“

Dauguma operacinių stiprintuvų yra suprojektuoti ir sukonstruoti pagal 8 pav.

8 pav. - Tipinė op-amp konfigūracija

Diferencinis stiprintuvas ir įtampos stiprinimo etapas yra vieninteliai etapai, kurie užtikrina įtampos padidėjimą. Diferencinis stiprintuvas taip pat suteikia CMRR, kuris yra toks svarbus op-amp. Diferencinio stiprintuvo išėjimas dažnai yra prijungtas prie emitterio sekos su didele emitterio rezistoriumi, kad būtų užtikrinta didelė impedanso apkrova diferenciniam stiprintuvui, kad būtų gautas didelis stiprumas. Atminkite, kad didelio pelno dažnio didinimo stiprintuvas kenčia nuo daug mažesnės įėjimo varžos nei vidutinio stiprumo CE stiprintuvas. Tada leidžiama naudoti didelio pelningumo CE stiprintuvą, kad būtų gautas papildomas padidėjimas. Linijiniai valdikliai yra tiesiogiai sujungti ac pelnas. Tai taip pat pašalina poreikį prijungti kondensatorių, kuris yra per didelis, kad būtų patalpintas į IC mikroschemą. Lygio keitikliai privalo užtikrinti, kad išėjimo signalas nebūtų dc kompensuoti. Op-stiprintuvus galima labai tiksliai modeliuoti modeliuojant grandinę. Tai pademonstruosime naudodamiesi TINACloud internetinės grandinės modeliavimu.

3.1 pakuotė

Op-amp grandinės yra supakuotos į standartinius IC paketus, įskaitant skardines, dvigubos in-line paketus (DIP) ir plokščias pakuotes. Kiekviename iš šių paketų yra bent aštuoni kaiščiai arba jungtys. Jie iliustruojami 9, 10 ir 11 paveiksluose.

9 pav. - „Op-amp“ ryšys „can can“ paketui (viršutinis vaizdas)

10 paveikslas. Op-amp jungtis 14 kontaktų DIP (vaizdas iš viršaus)

11 paveikslas - „Op-amp“ jungtis „10-pin“ plokščiajai pakuotei (viršutinis vaizdas)

Statant grandinę, svarbu teisingai identifikuoti įvairius laidus (jie paprastai nėra sunumeruoti). Paveikslai iliustruoja kaiščio 1 vietą. Viduje konors gali pakuoti 9 paveikslas, kaištis 1 identifikuojamas kaip pirmasis kaištis, esantis kairėje kampo pusėje, ir kaiščiai numeruojami iš eilės prieš laikrodžio rodyklę iš viršaus. Viduje konors „dual-in-line“ paketas 10 pav., pakuotės viršuje yra įdubimas, kad surastumėte kaištį 1, o kaiščiai numeruojami kairėje ir dešinėje pusėje. Atkreipkite dėmesį, kad daugiau nei vienas op-amp (paprastai 2 arba 4) yra supakuotas į vieną DIP.

Lauke plokščia pakuotė 11 pav., kaištis 1 identifikuojamas tašku, o kaiščiai yra sunumeruoti kaip ir DIP.

3.2 galios reikalavimai

Daugeliui op-amperų reikia tiek neigiamo, tiek teigiamo įtampos šaltinio. Tipiniai įtampos šaltiniai svyruoja nuo ± 5 V iki ± 25 V. 12 paveiksle rodomos tipinės maitinimo jungtys su op.

Didžiausia išėjimo įtampa yra apribota dc įtampa tiekiama į op-amp. Kai kuriuos operacinius stiprintuvus galima valdyti iš vieno įtampos šaltinio. Gamintojo specifikacijose nustatomos veikimo ribos tais atvejais, kai op-amp naudoja tik vieną maitinimo šaltinį.

12 pav. - Maitinimo jungtys

3.3 „741 Op-amp“

ΜA741 op-amp yra parodyta 13 pav. Jis buvo pagamintas nuo 1966 daugelio IC gamintojų, ir nors nuo įvedimo buvo pasiekta daug pažangos, 741 vis dar plačiai naudojamas.

operaciniai stiprintuvai, tipiški stiprintuvai

13 pav. - 741 op-amp

„741“ op vidaus kompensacija kuris susijęs su RC tinklu, kuris sukelia aukšto dažnio amplitudės atsaką. Kadangi stiprintuvas turi didelį stiprumą (pagal 10 eilę)⁴ į 10⁵ esant žemiems dažniams) ir dėl to, kad leidžia tranzistorių parazitiniai pajėgumai parazitinis grįžtamasis ryšys, op-amp taptų nestabili ir virpesių, jei ji nebūtų skirta vidinei kompensacijai. Dvi kaskadinių skirtumų stiprintuvai per kitą įtampos stiprintuvą valdo papildomą simetrijos galios stiprintuvą.

„741 op-amp“ sudaro trys etapai: įvesties diferencialinis stiprintuvas, tarpinis vienpusis didelio stiprinimo stiprintuvas ir išėjimo buferinis stiprintuvas. Kita jos veiklai svarbi grandinė yra lygių perjungiklis, perjungiantis dc signalo lygis taip, kad išėjimas galėtų pasukti tiek teigiamus, tiek neigiamus, šališkus grandynus, kad būtų teikiamos atskaitos srovės įvairiems stiprintuvams ir grandinėms, kurios apsaugo op-amp iš trumpojo jungimo išėjime. „741“ yra kompensuojamas vidiniu būdu naudojant „chip“ kondensatoriaus rezistorių tinklą.

Op-amp toliau gerinama pridedant daugiau amplifikacijos stadijų, išskiriant įvesties grandines ir pridedant daugiau emitter pasekėjų, kad sumažėtų išėjimo varža. Kiti patobulinimai padidina CMRR, didesnę įėjimo impedanciją, platesnį dažnio atsaką, sumažintą išėjimo impedanciją ir didesnę galią.

Bias grandinės

741 13 op-amp galima matyti kelis pastovius šaltinius. Tranzistoriai Q₈ ir Q₉ yra dabartinis šaltinis I_EE diferencinio stiprintuvo, kurį sudaro Q₁, Q₂, Q₃ir Q₄. Tranzistoriai Q₅, Q₆ir Q₇, yra aktyvios apkrovos, pakeičiančios R_C diferencinio stiprintuvo rezistoriai. Tranzistoriai Q₁₀, Q₁₁ir Q₁₂ suformuokite diferencinio stiprintuvo srovės šaltinių šališkumo tinklą. Tranzistoriai Q₁₀ ir Q₁₁ suformuoti Widlar srovės šaltinį šiam šališkam tinklui, kai kiti tranzistoriai veikia kaip esamas veidrodis.

Trumpojo jungimo apsauga

„741“ grandinėje yra daug tranzistorių, kurie paprastai yra išjungti ir elgtis tik tuo atveju, jei išėjime yra didelė srovė. Tada keičiasi išvesties tranzistorių šališkumas, siekiant sumažinti šią srovę iki priimtino lygio. 13 schemoje šis trumpojo jungimo apsaugos tinklas susideda iš tranzistorių Q₁₅ ir Q₂₂ ir rezistorius R_11.

Įvesties etapas

„741 op-amp“ įvesties etape reikalingas įtampos padidėjimas, lygio keitimas ir vieno galo diferencialinio stiprintuvo išėjimas. Sistemos sudėtingumas sukelia didelę poslinkio įtampą. Priešingai, standartinis rezistorius pakrautas diferencialinis stiprintuvas sukelia mažiau kompensuojamųjų įtampų. Tačiau standartinis stiprintuvas turi ribotą prieaugį, o tai reiškia, kad norint pasiekti norimą stiprinimą reikės daugiau etapų. Rezistorių įtampos stiprintuvai naudojami op-amperiuose, kurių įtampa yra mažesnė nei 741.

Įvesties etape naudojamiems BJT reikia didelių šališkumo srovių, o tai kompensuoja dabartines problemas. Norėdami sumažinti kompensuojamą srovės klaidą, kiti op-amp tipai naudoja MOSFET įėjimo etape.

741 įvesties stadija yra diferencinis stiprintuvas su aktyvia apkrova, kurią sudaro tranzistoriai Q₅, Q₆ir Q₇ ir rezistoriai R₁, R₂ir R₃. Ši grandinė suteikia didelę pasipriešinimo apkrovą ir paverčia signalą iš diferencinio į vieną galą, nesumažindama stiprumo ar bendro režimo atmetimo koeficiento. Vieno galo išėjimas yra paimtas iš Q₆. Įvesties pakopos lygio poslinkis susideda iš šoninio PNP tranzistoriai, Q₃ ir Q₄, kurie yra sujungti į bendrą bazę.

Šoninių tranzistorių naudojimas, \ t Q₃ ir Q₄, atsiranda papildomas pranašumas. Jie padeda apsaugoti įvesties tranzistorius, Q₁ ir Q₂, nuo emitterio bazės jungties. Emitento bazės sankryža npn tranzistorius suskaidys, kai atvirkštinis poslinkis viršija 7 V. Šoninis tranzistoriaus gedimas nevyksta tol, kol atvirkštinis poslinkis viršija apie 50 V. Kadangi tranzistoriai yra eilėje su Q₁ ir Q₂, padidėja įėjimo grandinės gedimo įtampa.

Tarpinis etapas

Tarpiniai etapai daugumoje op-amperų suteikia didelį stiprumą per kelis stiprintuvus. „741“ pirmojo etapo vieno galo išėjimas yra prijungtas prie pagrindo Q₁₆ kuris yra emitter sekos konfigūracijoje. Tai užtikrina didelę įėjimo stadiją, kuri sumažina apkrovą. Tarpinį etapą taip pat sudaro tranzistoriai Q₁₆ ir Q₁₇ir rezistoriai R₈ ir R₉. Tarpinio etapo išvestis yra paimta iš Q₁₇ir pateikiami Q₁₄ per fazių skirstytuvą. 741 kondensatorius naudojamas dažnio kompensavimui, kuris aptariamas tolesniuose šio teksto skyriuose.

Išvesties etapas

„Op-amp“ išėjimo pakopa yra reikalinga, kad būtų užtikrintas didelis srovės stiprinimas mažos išėjimo impedansui. Dauguma op-amperų naudoja papildomą simetrijos išvesties pakopą, kad padidintų efektyvumą neprarandant srovės padidėjimo. Didžiausias pasiekiamas papildomos simetrijos B klasės stiprintuvo efektyvumas yra 78%. Vieno galo išvesties stiprintuvo maksimalus efektyvumas yra tik 25%. Kai kurie op-amperai naudoja Darlingtono porų papildomą simetriją, kad padidintų savo išėjimo galimybes. Papildomos simetrijos išvesties pakopa 741 susideda iš Q₁₄ ir Q₂₀.

Maži rezistoriai, R₆ ir R₇, pateikite srovės ribojimą išėjime. Darlingtono pora, Q₁₈ ir Q₁₉, naudojama vietoj diodo kompensuojamame diodų kompensuojamame simetrijos išvesties etape, kaip aprašyta 8 skyriuje. Darlingtono porų išdėstymas yra palankesnis už du tranzistorius, prijungtus kaip diodas, nes jis gali būti pagamintas mažesniame plote. Dabartinį šaltinį, pakeičiantį šališkumo rezistorių papildomoje simetrijos grandinėje, realizuoja viena tranzistoriaus dalis Q₁₃. Tranzistoriai Q₂₂, Q₂₃ir Q₂₄ yra lygių poslinkio įtaiso dalis, kuri užtikrina, kad išėjimo įtampa būtų centruojama aplink nulinę ašį.

DABARTINIS - 3. Tipiškas op

PREVIOUS- 2. Lygio keitikliai

NEXT- 4. Gamintojo specifikacijos