Tipik Op-amp-TINA ve TINACloud Kaynakları

Tipik Op-amp

Çoğu işlemsel yükselteç, Şekil 8'te gösterilen blok şemaya göre tasarlanmış ve üretilmiştir.

Şekil 8 - Bir op-ampin tipik konfigürasyonu

Diferansiyel kuvvetlendirici ve voltaj kazancı aşaması, voltaj kazancı sağlayan tek aşamalardır. Diferansiyel yükselteç, op-amp'te çok önemli olan CMRR'yi de sağlar. Diferansiyel amplifikatörün çıkışı genellikle, yüksek bir kazanç elde etmek için diferansiyel amplifikatöre yüksek bir empedans yükü sağlayacak şekilde büyük bir verici dirençli bir verici takipçisine bağlanır. Yüksek kazançlı bir ortak yayıcı amplifikatörün, orta dereceli bir kazanım CE amplifikatöründen çok daha düşük giriş empedansına sahip olduğunu unutmayın. Bu daha sonra ilave kazanç sağlamak için yüksek kazançlı bir CE amplifikatörünün kullanılmasına izin verir. Lineer op-amp'leri sağlamak için doğrudan bağlanır ac kazanç. Bu aynı zamanda bir IC yongasına yerleştirilemeyecek kadar büyük olan bir kaplin kapasitörüne olan ihtiyacı da ortadan kaldırır. Seviye değiştiricilerin, çıkış sinyalinin hiç olmadığından emin olmaları gerekir. dc ofset. Op-amp'ler devre simülasyonu ile çok doğru bir şekilde modellenebilir. Bunu TINACloud çevrimiçi devre simülasyonunu kullanarak göstereceğiz.

3.1 Ambalaj

Op-amp devreleri teneke kutular, hat içi çift paketler (DIP) ve düz paketler dahil olmak üzere standart IC paketlerinde paketlenmiştir. Bu paketlerin her birinin en az sekiz pimi veya bağlantısı var. Şekiller 9, 10 ve 11'te gösterilmektedir.

Şekil 9 - Kutu paketi için op-amp bağlantısı (üstten görünüm)

Şekil 10 - Op-amp bağlantısı 14 pimli DIP (Üstten Görünüm)

Şekil 11 - 10 pimli yassı paket için op-amp bağlantısı (Üstten görünüm)

Bir devre oluştururken, çeşitli uçları doğru tanımlamak önemlidir (genellikle numaralandırılmazlar). Şekiller, pim 1'in yerini göstermektedir. İçinde paketleyebilir Şekil 9'teki pim 1, tırnağın solundaki ilk pim olarak tanımlanır ve pimler, yukarıdan bakıldığında art arda saat yönünün tersine numaralandırılır. İçinde çift sıralı paket Şekil 10’te, paketin üst kısmı, 1 pimini yerleştirmek için bir girintiye sahiptir ve pimler, solda ve sağda yukarı doğru numaralandırılmıştır. Birden fazla op-amp'in (tipik olarak 2 veya 4) bir DIP'de paketlendiğine dikkat edin.

içinde yassı paket Şekil 11'in pimi 1 bir nokta ile tanımlanır ve pimler DIP'deki gibi numaralandırılır.

3.2 Güç Gereksinimleri

Birçok op-amp, hem negatif hem de pozitif voltaj kaynağı gerektirir. Tipik voltaj kaynakları ± 5 V ile ± 25 V arasındadır. Şekil 12 op-amp'e tipik güç kaynağı bağlantılarını gösterir.

Maksimum çıkış voltajı dönüşü, dc op-amp'e sağlanan voltaj. Bazı operasyonel amplifikatörler tek bir voltaj kaynağından çalıştırılabilir. Üreticinin spesifikasyonları, op-amp'in yalnızca bir güç kaynağı kullandığı durumlarda operasyon sınırlarını tanımlar.

Şekil 12 - Güç kaynağı bağlantıları

3.3 741 İşlemcisi

ΜA741 op-amp, Şekil 13'in eşdeğer devresinde gösterilmiştir. Çoğu IC üreticisi tarafından 1966'ten beri üretilmiştir ve piyasaya sürülmesinden bu yana birçok gelişme olmasına rağmen, 741 hala yaygın olarak kullanılmaktadır.

Şekil 13 - 741 op-amp

741 op-amp bulunuyor iç tazminat bu, yüksek frekanslı genlik tepkisinin düşmesine neden olan RC ağına atıfta bulunmaktadır. Çünkü amplifikatörün yüksek kazancı vardır (10'in emrinde).⁴ 10 için⁵ düşük frekanslarda) ve çünkü transistörlerdeki parazitik kapasitanslar paraziter geribildirimop-amp dahili dengeleme için olmasaydı dengesizleşir ve salınırdı. İki basamaklı fark yükselticisi, başka bir gerilim yükselticisi boyunca tamamlayıcı bir simetri güç yükselticisini tahrik eder.

741 op-ampi üç aşamadan oluşur: bir giriş diferansiyel amplifikatörü, bir ara tek uçlu yüksek kazançlı amplifikatör ve bir çıkış tamponlama amplifikatörü. İşlemi için önemli olan diğer devreler, cihazı değiştirmek için bir seviye değiştiricidir dc Çıkışın hem pozitif hem de negatif olarak sallanabilmesi için sinyalin seviyesi, çeşitli yükselteçlere referans akımları sağlamak için yanlı devreler ve op-ampi çıkıştaki kısa devrelerden koruyan devreler. 741, çip üstü kondansatör direnç ağı aracılığıyla dahili olarak telafi edilir.

Op-amp, daha fazla amplifikasyon aşaması ekleyerek, giriş devrelerini izole ederek ve çıkış empedansını düşürmek için çıkışta daha fazla verici takipçisi eklenerek daha da geliştirilir. Diğer iyileştirmeler, artan CMRR, daha yüksek giriş empedansı, daha geniş frekans tepkisi, daha düşük çıkış empedansı ve daha fazla güç ile sonuçlanır.

Önyargılı Devreler

Şekil 741'in 13 op-amp'inde birkaç sabit kaynak görülebilir. transistörler Q₈ ve Q₉ şuan için kaynak I_EE tarafından oluşturulan diferansiyel yükselticinin Q₁, Q₂, Q₃, ve Q₄. transistörler Q₅, Q₆, ve Q₇, yerine kullanılan aktif yükler R_C diferansiyel yükselticinin dirençleri. transistörler Q₁₀, Q₁₁, ve Q₁₂ diferansiyel amplifikatör akım kaynakları için öngerilim ağı oluşturur. Transistörler Q₁₀ ve Q₁₁ akım yansıması görevi gören diğer transistörler ile bu önyargı ağı için bir Widlar akım kaynağı oluşturur.

Kısa Devre Koruması

741 devresi, normal olarak kesilen ve yalnızca çıkışta büyük bir akım olması durumunda iletilen birkaç transistör içerir. Çıkış transistörleri üzerindeki önyargı daha sonra bu akımı kabul edilebilir bir seviyeye düşürmek için değiştirilir. Şekil 13'in devresinde, bu kısa devre koruma ağı, Q transistörlerinden oluşur.₁₅ ve Q₂₂ ve direnç R₁₁

Giriş Aşaması

741 op-amp'in giriş aşaması, voltaj kazancı, seviye kayması ve tek uçlu diferansiyel amplifikatör çıkışı sağlamak için gereklidir. Devrenin karmaşıklığı büyük bir ofset voltaj hatasına neden olur. Bunun aksine, standart direnç yüklü diferansiyel amplifikatör daha az ofset voltaj hatasına neden olur. Bununla birlikte, standart amplifikatör sınırlı bir kazanca sahiptir, bu, istenen amplifikasyonun elde edilmesi için daha fazla aşamaya ihtiyaç duyulması anlamına gelir. Direnç yüklü diferansiyel yükselteçler, 741'ten daha az voltaj kaymasına sahip op-amp'lerde kullanılır.

Giriş aşamasında kullanılan BJT'ler büyük sapma akımları gerektirir ve bu da ofset akım problemlerini ortaya çıkarır. Ofset akımı hatasını azaltmak için, diğer op-amp türleri giriş aşamasında MOSFET'leri kullanır.

741'in giriş aşaması, transistörler tarafından oluşturulan aktif bir yüke sahip diferansiyel bir yükselticidir Q₅, Q₆, ve Q₇ ve dirençler R₁, R₂, ve R₃. Bu devre, yüksek dirençli bir yük sağlar ve sinyali kazanç veya genel mod reddetme oranında bir bozulma olmadan diferansiyelden tek uca dönüştürür. Tek uçlu çıktı, koleksiyonerden alınmıştır. Q₆. Giriş aşaması seviye değiştirici, yanal PnP transistörler, Q₃ ve Q₄, ortak bir baz yapılandırmasında bağlı.

Yanal transistörlerin kullanımı, Q₃ ve Q₄, ek bir avantaj sağlar. Giriş transistörlerinin korunmasına yardımcı olurlar, Q₁ ve Q₂, yayıcı-temel birleşim arızalarına karşı. Bir verici-baz kavşağı npn Transistör, ters önyargı 7 V'yi aştığında parçalanacaktır. Transistörler seri halinde olduğundan, transistörün ters eğimi 50 V'yi geçinceye kadar yanal transistör arızası meydana gelmez. Q₁ ve Q₂giriş devresinin arıza gerilimi artar.

Orta aşama

Çoğu op-amp'teki ara aşamalar, birkaç amplifikatörden yüksek kazanç sağlar. 741’te, ilk etabın tek uçlu çıkışı; Q₁₆ bu bir verici takipçisi konfigürasyonundadır. Bu, yüklemeyi en aza indiren giriş aşamasına yüksek giriş empedansı sağlar. Orta seviye ayrıca transistörlerden oluşur Q₁₆ ve Q₁₇ve dirençler R₈ ve R₉. Ara kademenin çıktısı, koleksiyonerden alınır. Q₁₇ve sağlanan Q₁₄ Bir faz bölücü aracılığıyla. 741'teki kondansatör, bu metnin sonraki bölümlerinde tartışılan frekans telafisi için kullanılır.

Çıkış aşaması

Bir op-amp'in çıkış aşaması, düşük çıkışlı bir empedans için yüksek akım kazancı sağlamak için gereklidir. Çoğu op-amp, akım kazancından ödün vermeden verimliliği artırmak için tamamlayıcı bir simetri çıkış aşaması kullanır. Tamamlayıcı simetri, B sınıfı amplifikatör için elde edilebilecek maksimum verimlilik% 78'dir. Tek uçlu çıkış amplifikatörünün maksimum verimliliği yalnızca% 25'tir. Bazı op-amp'ler, çıkış yeteneklerini artırmak için Darlington çifti tamamlayıcı simetri kullanır. 741'deki tamamlayıcı simetri çıktı aşaması şunlardan oluşur: Q₁₄ ve Q₂₀.

Küçük dirençler R₆ ve R₇, çıkışta akım sınırlaması sağlayın. Darlington çifti Q₁₈ ve Q₁₉diyot yerine, Bölüm 8'te açıklandığı gibi diyot-telafi edilmiş tamamlayıcı simetri çıkış aşamasında kullanılır. Darlington çifti düzenlemesi, daha küçük bir alanda üretilebildiğinden, diyot olarak bağlanan iki transistör üzerinde tercih edilir. Tamamlayıcı simetri devresindeki yanlılık direnç yerine kullanılan akım kaynağı, transistörün bir kısmı tarafından gerçekleştirilir. Q₁₃. transistörler Q₂₂, Q₂₃, ve Q₂₄ çıkış voltajının sıfır ekseni etrafında merkezlenmesini sağlayan bir seviye değiştirici düzeneğinin parçasıdır.

CURRENT - 3. Tipik op amp

ÖNCEKİ - 2. Seviye değiştiriciler

SONRAKİ - 4. Üretici özellikleri