Ang Karaniwang Op-amp-TINA at TINACloud Mga Mapagkukunan

Ang Karaniwang Op-amp

Karamihan sa mga pagpapatakbo amplifiers ay dinisenyo at itinayo alinsunod sa block diagram na ipinapakita sa Figure 8.

Figure 8 - Karaniwang pagsasaayos ng op-amp

Ang kaugalian amplifier at ang boltahe makakuha ng yugto ay ang tanging yugto na nagbibigay ng boltahe makakuha. Ang kaugalian amplifier ay nagbibigay din ng CMRR na napakahalaga sa op-amp. Ang output ng kaugalian amplifier ay madalas na konektado sa isang emitter tagasunod sa isang malaking emitter risistor upang magbigay ng isang mataas na load impedance sa kaugalian amplifier upang makakuha ng isang mataas na makakuha. Tandaan na ang isang high-gain common-emitter amplifier ay naghihirap mula sa mas mababang input impedance kaysa sa isang katamtaman makakuha ng amplifier ng CE. Ito ay nagpapahintulot sa paggamit ng isang mataas na makakuha ng amplifier ng CE upang magbigay ng karagdagang pakinabang. Ang mga linear op-amps ay direktang isinama upang magbigay ac pakinabang. Tinatanggal din nito ang pangangailangan para sa isang pagkabit ng kapasitor na masyadong malaki upang mailagay sa isang IC chip. Ang mga shifters sa antas ay kinakailangan upang matiyak na ang output signal ay walang anumang dc offset Ang mga Op-amp ay maaaring tumpak na na-modelo sa pamamagitan ng circuit simulation. Ipapakita namin ito gamit ang simulasi ng online circuit ng TINACloud.

3.1 Packaging

Ang mga op-amp circuits ay nakabalot sa karaniwang mga pakete ng IC, kabilang ang mga lata, dual-in-line na pakete (DIP), at flat pack. Ang bawat isa sa mga pakete ay may hindi bababa sa walong mga pin o koneksyon. Inilalarawan ang mga ito sa Mga numero 9, 10, at 11.

Figure 9 - Op-amp na koneksyon para sa maaaring pakete (top view)

Larawan 10 - Koneksyon sa Op-amp na 14-pin DIP (Top Top)

Figure 11 - Op-amp na koneksyon para sa 10-pin flat pack (Nangungunang view)

Kapag nagtatayo ng isang circuit, mahalaga na kilalanin ang iba't ibang mga leads ng tama (karaniwan ay hindi ito bilang). Ang mga numero ay nagpapakita ng lokasyon ng pin 1. Nasa maaaring pakete ng Figure 9, ang pin 1 ay nakilala bilang ang unang pin sa kaliwa ng tab, at ang mga pin ay binibilang na magkakasunod sa pakaliwa na naghahanap mula sa itaas. Nasa dual-in-line na pakete ng Figure 10, ang tuktok ng pakete ay may isang indentation upang mahanap ang pin 1, at ang mga pin ay ibinilang pababa sa kaliwa at pataas sa kanan. Tandaan na higit sa isang op-amp (karaniwang 2 o 4) ay naka-package sa isang DIP.

Sa flat pack ng Figure 11, pin 1 ay kinilala sa pamamagitan ng isang tuldok at ang mga pin ay bilang bilang sa DIP.

Mga Kinakailangan sa Power ng 3.2

Maraming mga op-amps ang nangangailangan ng parehong negatibo at positibong boltahe pinagmulan. Ang karaniwang pinagkukunan ng boltahe ay mula sa ± 5 V hanggang ± 25 V. Ang Figure 12 ay nagpapakita ng mga tipikal na koneksyon ng supply ng kuryente sa op-amp.

Ang maximum na output swing boltahe ay limitado ng dc naihatid na boltahe sa op-amp. Ang ilang mga pagpapatakbo ng amplifier ay maaaring mapatakbo mula sa isang solong mapagkukunan ng boltahe. Ang mga pagtutukoy ng gumawa ay tumutukoy sa mga limitasyon ng pagpapatakbo sa mga kasong iyon kung saan ang op-amp ay gumagamit lamang ng isang supply ng kuryente.

Figure 12 - Mga supply ng power supply

3.3 Ang 741 Op-amp

Ang ľA741 op-amp ay isinalarawan sa katumbas na circuit ng Figure 13. Ito ay ginawa mula noong 1966 ng karamihan sa mga tagagawa ng IC, at bagaman maraming mga pag-unlad mula pa noong pagpapakilala nito, ang 741 ay malawakang ginagamit.

pagpapatakbo amplifiers, tipikal na op-amps

Figure 13 - Ang 741 op-amp

Ang 741 op-amp ay may panloob na kabayaran na tumutukoy sa RC network na nagiging sanhi ng mataas na dalas ng tugon ng amplitude upang malagas. Dahil ang amplifier ay may mataas na pakinabang (sa pagkakasunud-sunod ng 10⁴ sa 10⁵ sa mababang frequency) at dahil pinapayagan ang parasitiko kapasidad sa transistors parasitiko feedback, ang op-amp ay magiging hindi matatag at mag-urong kung ito ay hindi para sa panloob na kabayaran. Dalawang cascaded pagkakaiba amplifiers drive ng isang pantulong na mahusay na proporsyon amplifier kapangyarihan sa pamamagitan ng isa pang boltahe amplifier.

Ang 741 op-amp ay binubuo ng tatlong yugto: isang input kaugalian amplifier, isang intermediate single-ended mataas na makakuha ng amplifier, at isang output buffering amplifier. Iba pang circuitry mahalaga sa operasyon nito ay isang antas shifter upang ilipat ang dc antas ng signal upang ang output ay maaaring makapag-ugoy ng parehong positibo at negatibong, bias circuits upang magbigay ng reference na alon sa iba't ibang amplifiers, at circuits na protektahan ang op-amp mula sa maikling circuits sa output. Ang 741 ay panloob na bayad sa pamamagitan ng isang on-chip kapasitor-risistor network.

Mas pinabuting ang op-amp sa pamamagitan ng pagdaragdag ng higit pang mga yugto ng paglaki, paghihiwalay sa mga input circuit, at pagdaragdag ng higit pang mga tagasunod ng emitter sa output upang bawasan ang output impedance. Ang iba pang mga pagpapabuti ay nagreresulta sa nadagdagang CMRR, mas mataas na input impedance, mas malawak na tugon ng dalas, nabawasan ang output impedance at nadagdagan na kapangyarihan.

Bias Circuits

Maraming pare-pareho ang mga mapagkukunan ay makikita sa 741 op-amp ng Figure 13. Transistors Q₈ at Q₉ ang kasalukuyang pinagkukunan para sa I_EE ng kaugalian amplifier na nabuo sa pamamagitan ng Q₁, Q₂, Q₃, at Q₄. Transistors Q₅, Q₆, at Q₇, ay ang mga aktibong load na substituting para sa R_C resistors ng kaugalian amplifier. Transistors Q₁₀, Q₁₁, at Q₁₂ form ang bias network para sa mga kaugalian ng kasalukuyang amplifier. Mga Transistor Q₁₀ at Q₁₁ bumuo ng isang Widlar kasalukuyang pinagmulan para sa bias na network na ito sa iba pang mga transistors na kumikilos bilang isang kasalukuyang mirror.

Proteksyon ng Maikling Circuit

Ang 741 circuit ay nagsasama ng isang bilang ng mga transistors na karaniwang pinutol at nagsasagawa lamang sa kaganapan na ang isang malaking kasalukuyang umiiral sa output. Pagkatapos ay binago ang mga bias sa transistors ng output upang mabawasan ang kasalukuyang ito sa isang katanggap na antas. Sa circuit ng Figure 13, ang panandaliang network ng proteksyon na ito ay binubuo ng mga transistors Q₁₅ at Q₂₂ at risistor R_11.

Input Stage

Ang input stage ng 741 op-amp ay kinakailangan upang magbigay ng boltahe makakuha, antas ng paglilipat, at isang solong natapos kaugalian amplifier output. Ang pagiging kumplikado ng circuitry ay nagiging sanhi ng isang malaking error sa offset boltahe. Sa kaibahan nito, ang karaniwang resistor-load na kaugalian na amplifier ay nagiging sanhi ng mas kaunting offset boltahe error. Gayunpaman, ang karaniwang amplifier ay may limitadong pakinabang na nangangahulugan na ang higit pang mga yugto ay kinakailangan upang makamit ang ninanais na paglaki. Ang resistors-load differential amplifiers ay ginagamit sa op-amps na may mas mababa boltahe drift kaysa sa 741.

Ang mga BJT na ginamit sa yugto ng pag-input ay nangangailangan ng malalaking mga bias na alon, na nagpapakilala sa mga kasalukuyang problema sa pag-offset. Upang mabawasan ang kasalukuyang error ng offset, iba pang mga uri ng op-amp ang gumagamit ng mga MOSFET sa yugto ng pag-input.

Ang input stage ng 741 ay isang kaugalian amplifier na may isang aktibong load na nabuo sa pamamagitan ng transistors Q₅, Q₆, at Q₇ at resistors R₁, R₂, at R₃. Ang circuit na ito ay nagbibigay ng isang mataas na pag-load ng pag-load at nag-convert ng signal mula sa kaugalian sa single-ended na walang marawal na kalagayan ng pakinabang o karaniwang-mode na pagtanggi ratio. Ang nag-iisang natapos na output ay kinuha mula sa kolektor ng Q₆. Ang shifter antas ng antas ng input ay binubuo ng lateral PNP transistors, Q₃ at Q₄, na kung saan ay konektado sa isang karaniwang-base configuration.

Ang paggamit ng mga lateral transistors, Q₃ at Q₄, nagreresulta sa isang karagdagang kalamangan. Sila ay tumutulong na protektahan ang mga transistors ng input, Q₁ at Q₂, laban sa breakdown ng junction emitter-base. Ang emitter-base junction ng isang npn Ang transistor ay magbabagsak kapag ang lumalabas na bias ay lumampas tungkol sa 7 V. Lateral transistor breakdown ay hindi mangyayari hanggang sa lumalabas ang reverse bias tungkol sa 50 V. Dahil ang mga transistors ay nasa serye na Q₁ at Q₂, ang breakdown voltage ng input circuit ay nadagdagan.

Intermediate Stage

Ang intermediate yugto sa karamihan sa mga op-amps ay nagbibigay ng mataas na pakinabang sa pamamagitan ng maraming amplifiers. Sa 741, ang single-ended output ng unang yugto ay konektado sa base ng Q₁₆ na kung saan ay sa isang emitter tagasunod configuration. Ito ay nagbibigay ng isang mataas na input impedance sa yugto ng input na minimizes loading. Ang intermediate stage ay binubuo rin ng transistors Q₁₆ at Q₁₇, at resistors R₈ at R₉. Ang output ng intermediate stage ay kinuha mula sa kolektor ng Q₁₇, at ibinigay sa Q₁₄ sa pamamagitan ng isang bahagi splitter. Ang kapasitor sa 741 ay ginagamit para sa dalas na kabayaran na tinalakay sa kasunod na mga kabanata ng tekstong ito.

Output Stage

Ang yugto ng output ng isang op-amp ay kinakailangan upang magbigay ng mataas na kasalukuyang kita sa isang mababang-output impedance. Karamihan sa mga op-amp ay gumagamit ng isang pantulong na yugto ng output ng symmetry upang madagdagan ang kahusayan nang hindi isinakripisyo ang kasalukuyang kita. Ang maximum na nakakamit na kahusayan para sa pantulong na mahusay na proporsyon, class B amplifier ay 78%. Ang solong natapos na amplifier ay may maximum na kahusayan na 25% lamang. Ang ilang mga op-amp ay gumagamit ng pares ng Darlington na pantulong na mahusay na proporsyon upang madagdagan ang kanilang kakayahan sa paglabas. Ang yugto ng output ng pantulong na symmetry sa 741 ay binubuo ng Q₁₄ at Q₂₀.

Ang mga maliliit na resistors, R₆ at R₇, magbigay ng kasalukuyang paglilimita sa output. Ang pares ng Darlington, Q₁₈ at Q₁₉, ay ginagamit sa lugar ng diode sa diode-bayad na komplementaryong mahusay na simetrya yugto output tulad ng inilarawan sa Kabanata 8. Ang pag-aayos ng pares ng Darlington ay napaboran sa dalawang transistors na konektado bilang isang diode dahil maaari itong gawaing sa isang mas maliit na lugar. Ang kasalukuyang source substituting para sa bias risistor sa komplementaryong simetrya circuit ay natanto sa pamamagitan ng isang bahagi ng transistor Q₁₃. Transistors Q₂₂, Q₂₃, at Q₂₄ ay bahagi ng isang antas ng pag-aayos ng shifter na nagsisiguro na ang output boltahe ay nakasentro sa zero axis.

CURRENT - 3. Ang tipikal na op amp

PREVIOUS- 2. Mga shifters sa antas

SUSUNOD- 4. Mga pagtutukoy ng tagagawa