Tipike Op-amp-TINA dhe TINACloud Resources

Op-amp tipik

Shumica e amplifikatorëve operacionalë janë projektuar dhe ndërtuar në përputhje me diagramin e bllokut të paraqitur në figurën 8.

Figura 8 - Konfigurimi tipik i një op-amp

Përforcuesi diferencial dhe faza e fitimit të tensionit janë fazat e vetme që sigurojnë fitimin e tensionit. Përforcuesi diferencial siguron edhe CMRR që është aq e rëndësishme në op-amp. Prodhimi i amplifikatorit diferencial shpesh lidhet me një ndjekës të emituesit me një rezistencë të madhe të emetuesit, në mënyrë që të sigurojë një ngarkesë të lartë të rezistencës ndaj amplifikatorit diferencial për të fituar një fitim të lartë. Mos harroni se një amplifikator i përbashkët me emetues të lartë të fituar vuan nga impedanca më e ulët e hyrjes sesa një amplifikator i moderuar i përforcimit të energjisë. Kjo pastaj lejon përdorimin e një amplifikuesi të lartë të përforcimit të CE për të siguruar fitimin shtesë. Op-amps lineare janë të lidhura direkt për të siguruar ac fituar. Kjo gjithashtu eliminon nevojën për një kondensator bashkues që është shumë i madh për t'u vendosur në një çip IC. Nxjerrësit e nivelit janë të nevojshme për të siguruar që sinjali i daljes nuk ka ndonjë dc kompensuar. Op-amp-et mund të modelohen me shumë saktësi nga simulimi i qarkut. Ne do ta demonstrojmë këtë duke përdorur simulimin e qarkut online TINACloud.

Paketimi 3.1

Qarqet Op-amp janë të paketuara në paketat standarde IC, duke përfshirë kanaçe, paketa të dyfishta në linjë (DIP) dhe pako të sheshtë. Secila prej këtyre paketave ka të paktën tetë këmbë ose lidhje. Ato ilustrohen në figurat 9, 10 dhe 11.

Figura 9 - Op-amp lidhje për mund të paketës (pamje e sipërme)

Figura 10 - Lidhja Op-amp DIP 14-pin (Pamja e sipërme)

Figura 11 - Lidhja Op-amp për paketën e sheshtë 10-pin (Pamja e sipërme)

Kur ndërtohet një qark, është e rëndësishme të identifikohen drejtimet e ndryshme (zakonisht nuk numërohen). Shifrat ilustrojnë vendndodhjen e pin 1. Në mund ta paketoj e Figura 9, pin 1 identifikohet si nyja e parë në të majtë të tabit dhe kunjat numërohen rresht në drejtim të kundërt nga këndi duke kërkuar nga lart. Në paketa e dyfishtë në linjë e Figura 10, pjesa e sipërme e paketës ka një gjilpërë për të gjetur pin 1, dhe kunjat janë numëruar poshtë në të majtë dhe lart në të djathtë. Vini re se më shumë se një op-amp (zakonisht 2 ose 4) është paketuar në një DIP.

në paketë të sheshtë e Figura 11, pin 1 është identifikuar nga një pikë dhe kunjat numërohen si në DIP.

Kërkesat e Energjisë 3.2

Shumë op-amps kërkojnë një burim negativ dhe një burim pozitiv të tensionit. Burimet tipike të tensionit shkojnë nga ± 5 V në ± 25 V. Figura 12 tregon lidhjet tipike të furnizimit me energji në op-amp.

Ritmi maksimal i tensionit të prodhimit është i kufizuar nga dc voltazhi i furnizuar në op-amp. Disa amplifikatorë operacionalë mund të funksionojnë nga një burim i vetëm i tensionit. Specifikimet e prodhuesit përcaktojnë kufijtë e funksionimit në ato raste kur op-amp përdor vetëm një furnizim me energji elektrike.

Figura 12 - Lidhjet e furnizimit me energji elektrike

3.3 Op-amp i 741

Op-amp μA741 ilustrohet në qarkun ekuivalent të figurës 13. Ajo është prodhuar që nga 1966 nga shumica e prodhuesve të IC, dhe megjithëse ka pasur shumë përparime që nga futja e tij, 741 është ende e përdorur gjerësisht.

amplifikatorët operacionalë, op-amps tipike

Figura 13 - Op-amp 741

741 op-amp ka kompensim të brendshëm i cili i referohet rrjetit RC që shkakton përgjigjen e amplitudës së frekuencës së lartë që të bie. Për shkak se amplifier ka një fitim të lartë (sipas renditjes së 10⁴ të 10⁵ në frekuenca të ulëta) dhe për shkak të kapaciteteve parazitare në transistorë reagime parazitare, op-amp do të bëhej i paqëndrueshëm dhe do të luhatet nëse nuk do të ishte kompensimi i brendshëm. Dy amplifikatorë të diferencuar me rrymë të transmetojnë një amplifikator plotësues simetri të fuqisë përmes një amplifikatori të tensionit.

741 op-amp përbëhet nga tre faza: një përforcues diferencial input, një amplifikator i ndërmjetëm me një shtyllë të mesme dhe një amplifikator buffering output. Circuits tjera të rëndësishme për funksionimin e tij është një ndryshues nivel për të zhvendosur dc niveli i sinjalit në mënyrë që prodhimi të mund të lëkundë si pozitat pozitive dhe negative, qarqet e paragjykimeve për të siguruar rryma referuese për amplifikuesit e ndryshëm dhe qarqet që mbrojnë op-amp nga qarqet e shkurtra në dalje. 741 kompensohet brenda me anë të një rrjeti kondensator-rezistencë në chip.

Op-amp përmirësohet më tej duke shtuar më shumë faza të përforcimit, duke izoluar qarqet e hyrjes dhe duke shtuar më shumë pasues emitues në dalje për të ulur rezistencën e prodhimit. Përmirësime të tjera rezultojnë në rritje të CMRR, rezistencë më të lartë input, përgjigje më të gjerë frekuencave, ulur impedancën e prodhimit dhe rritjen e pushtetit.

Bias Circuits

Disa burime të vazhdueshme mund të shihen në op-amp 741 të Figura 13. transistorëve Q₈ Q₉ janë burimi aktual për I_EE e përforcuesit diferencial të formuar nga Q₁, Q₂, Q₃dhe Q₄. transistorëve Q₅, Q₆dhe Q₇, janë ngarkesat aktive që zëvendësojnë R_C rezistenca e amplifikatorit diferencial. transistorëve Q₁₀, Q₁₁dhe Q₁₂ formojnë rrjetin e paragjykimit për burimet aktuale të amplifikatorit diferencial. Transistorët Q₁₀ Q₁₁ formojnë një burim aktual Widlar për këtë rrjet paragjykues me transistorë të tjerë që veprojnë si pasqyrë aktuale.

Mbrojtje e Qarkut të Shkurtër

Qarku 741 përfshin një numër transistorësh që normalisht priten dhe veprojnë vetëm në rast se ekziston një rrymë e madhe në dalje. Paragjykimi në transistorët e prodhimit pastaj ndryshohet për të reduktuar këtë rrymë në një nivel të pranueshëm. Në qarkun e figurës 13, ky rrjet i mbrojtjes nga qarku i shkurtër përbëhet nga transistorë Q₁₅ Q₂₂ dhe rezistencë R_11.

Faza e hyrjes

Faza e hyrjes e op-amp 741 është e nevojshme për të siguruar fitimin e tensionit, zhvendosjen e nivelit dhe një dalje të diferencuar të diferencuar të amplifikatorit. Kompleksiteti i qarkut shkakton një gabim të madh të tensionit të kompensuar. Në kontrast me këtë, përforcuesi diferencial diferencial me rezistencë standarde shkakton më pak gabim të tensionit të kompensuar. Megjithatë, përforcuesi standard ka një fitim të kufizuar, që do të thotë se do të nevojiten më shumë faza për të arritur amplifikimin e dëshiruar. Përforcuesit diferencial të ngarkuar me rezistencë përdoren në op-amps të cilat kanë devijim më të vogël të tensionit se 741.

BJT-të që përdoren në fazën e hyrjes kërkojnë rryma të njëanshme të paragjykimeve, duke futur probleme kompensuese aktuale. Për të reduktuar gabimin aktual të kompensuar, llojet e tjera të op-amp përdorin MOSFET në fazën e hyrjes.

Faza e hyrjes e 741 është një përforcues diferencial me një ngarkesë aktive të formuar nga transistorët Q₅, Q₆dhe Q₇ dhe resistors R₁, R₂dhe R₃. Ky qark siguron një ngarkesë të lartë të rezistencës dhe konverton sinjalin nga diferenciali në një përfundim pa asnjë degradim të fitimit ose raportit të refuzimit në mënyrë të zakonshme. Prodhimi i vetëm përfundimtar merret nga koleksioni i Q₆. Shifter i nivelit të fazës hyrëse përbëhet nga anësore PNP transistorëve, Q₃ Q₄, të cilat janë të lidhura në një konfigurim të përbashkët.

Përdorimi i transistorëve anësorë, Q₃ Q₄, rezulton në një avantazh të shtuar. Ata ndihmojnë në mbrojtjen e transistorëve të hyrjes, Q₁ Q₂, kundër ndarjes së kryqëzimit me emitter-bazë. Kryqëzimi emitter-bazë i një NPN transistor do të prishet kur paragjykimi i kundërt tejkalon rreth 7 V. Ndarja e tranzitorit anësor nuk ndodh derisa paragjykimi i kundërt tejkalon rreth 50 V. Pasi që tranzistorët janë në seri me Q₁ Q₂, tensioni i thyerjes së qarkut të hyrjes është rritur.

Faza e ndërmjetme

Fazat e ndërmjetme në shumicën e op-amps sigurojnë fitim të lartë përmes disa amplifikatorëve. Në 741, prodhimi i vetëm i përfunduar i fazës së parë është i lidhur me bazën e Q₁₆ i cili është në një konfiguracion të ndjekësit të emituesit. Kjo siguron një impedancë të lartë input në fazën e hyrjes e cila minimizon ngarkimin. Faza e ndërmjetme gjithashtu përbëhet nga transistorë Q₁₆ Q₁₇, dhe resistors R₈ R₉. Prodhimi i fazës së ndërmjetme merret nga kolektori i Q₁₇, dhe i jepet Q₁₄ nëpërmjet një spliter faza. Kondenzatori në 741 përdoret për kompensimin e frekuencave që diskutohet në kapitujt vijues të këtij teksti.

Faza e prodhimit

Faza e daljes së një op-amp kërkohet të sigurojë fitim të lartë të rrymës në një rezistencë të ulët të prodhimit. Shumica e op-amp-ve përdorin një fazë plotësuese të simetrisë për të rritur efikasitetin pa sakrifikuar fitimin aktual. Efikasiteti maksimal i arritshëm për simetrinë plotësuese, amplifikatori i klasës B është 78%. Përforcuesi i daljes me një fund ka një efikasitet maksimal prej vetëm 25%. Disa op-ampe përdorin simetrinë plotësuese të çiftit Darlington për të rritur aftësinë e tyre të daljes. Faza e prodhimit të simetrisë plotësuese në 741 përbëhet nga Q₁₄ Q₂₀.

Rezistorët e vegjël, R₆ R₇, sigurojnë kufizime aktuale në prodhim. Çifti Darlington, Q₁₈ Q₁₉, është përdorur në vend të diodës në fazën e prodhimit të simetrisë plotësuese të kompensuar me diodë siç përshkruhet në Kapitullin 8. Pajtimi Darlington është favorizuar mbi dy tranzistorë të lidhur si një diodë pasi mund të fabulohet në një zonë më të vogël. Burimi aktual që zëvendëson rezistencën e paragjykimeve në qarkun simetrik komplementar realizohet nga një pjesë e tranzistorit Q₁₃. transistorëve Q₂₂, Q₂₃dhe Q₂₄ janë pjesë e një marrëveshje shifter të nivelit që siguron që tensioni i daljes është i përqendruar rreth boshtit zero.

AKTUALE - 3. amp amp amp tipik

PREVIOUS - 2. Ndryshuesit e nivelit

NEXT- 4. Specifikimet e prodhuesit