Operativni pojačala - vrste, oznake, kućišta pojačala

Malo povijesti

Prvo, nekoliko riječi o tome što su operativna pojačala (op pojačala). Sam naziv sugerira da se neke operacije izvode uz njihovu pomoć. Može li to biti kirurški instrument? Nikako. Ovaj je alat dizajniran za izvođenje različitih matematičkih operacija.

U početku su operativna pojačala korištena u analognim računalima (AVM), u kojima su informacije predstavljene neprekidnim signalima u obliku struje i napona.

Iako su AVM-ovi sada stvar prošlosti, analogni signalidobiveni od različitih senzora (na primjer, tlak tekućine ili kut rotacije papučice za plin) još uvijek se koriste vrlo široko. I od ovoga jednostavno nema ništa.

Najčešće se analogni signali pretvaraju u digitalni koristeći, na primjer, ADC, a njihova se daljnja obrada vrši digitalno pomoću mikroprocesora ili mikrokontrolera.

Operativna pojačala lampe

Prvo, nepokretni AVM-ovi, matematičke operacije na analognim podacima izvedene su pomoću posebnih sklopova, koji su nazvani operativni pojačala. Naravno, prva operativna pojačala bila su cijevna pojačala. Njihov izgled i dijagram prikazani su na slikama 1 i 2.

Slika 1

Slika 2

Dizajn operativnog pojačala jasan je sa slike: cijeli se krug sastavio u jednom kućištu i jednostavno ubacio u utičnicu koristeći osmerostruku bazu kao jednu svjetiljku. Elementarna baza, kako slijedi sa slike 2, sastoji se od par svjetiljki - dvostrukih trioda. Kao da su samo 4 tranzistora.

Tranzistorska operativna pojačala

Nakon pojave tranzistora, operativni pojačivači počeli su se provoditi u obliku ploča s priključcima, a takvo se stanje nastavilo sve dok nisu izumljeni integrirani krugovi. To je donekle poboljšalo opće stanje, lišilo krug svih nedostataka "cijevi": veliku potrošnju energije i nisku pouzdanost zbog ograničenog vijeka trajanja svjetiljke. Ali tranzistorski op amperi imali su svoje nedostatke. Prije svega, njihove su dimenzije bile prilično velike, volio bih manje.

Integrirani operativni pojačivači

Prvo integrirano operacijsko pojačalo µA702 razvio je 1963. godine Robert Widlar, zaposlenik Fairchild Semiconductor-a. Uređaj je sadržavao samo 9 tranzistora, ali koštao je čak 300 dolara, što mu je omogućilo uporabu samo u razvoju za vojnu industriju. Ali u cjelini, to je bio ogroman iskorak, jedno od najvećih otkrića elektronike.

Već 1965. Robert Widlar dizajnirao je operativno pojačalo µA709, koje je za proizvodnju koštalo mnogo manje, za samo 10 dolara. Pa čak ni takva cijena nije dopuštala da se koristi za kućanske aparate, već je bila sasvim prihvatljiva za industrijsku automatizaciju itd. zadataka.

Widlar se 1967. pridružio National Semiconductor-u, gdje je pod njegovim vodstvom razvio LM101, koji je imao najbolje karakteristike. 1968. godine Fairchild je izdao µA741, koji je imao internu korekciju frekvencije, što je njegovo rad učinilo još stabilnijim - operativno pojačalo s unutarnjom korekcijom nije sklono samo-pobuđivanju.

Kao što je već rečeno glavna svrha operativnog pojačala je izvođenje matematičkih operacija na analognim varijablama predstavljenim naponima (zbrajanje, integracija, množenje itd.). Ali kasnije je postalo jasno da je op-pojačalo vrlo univerzalan element, a njegova je primjena jednostavno neograničena: pojačavanje signala, aktivni frekvencijski filtri, generatori, komparatora i još mnogo toga.

Sada se operativna pojačala proizvode u takvim količinama da je bez njihove uporabe jednostavno nemoguće. Osim toga, cijena ovih elektroničkih proizvoda je u nekim slučajevima vrlo niska, a mogućnosti su vrlo velike. Nekoliko operativnih pojačala već je smješteno u jednom slučaju, a potrošnja mikro energije i vrlo niska razina unutarnje buke približavaju stvarna pojačala idealnim. Sve to omogućuje upotrebu operativnih pojačala čak i u profesionalnoj zvučnoj opremi (višekanalni mikseri), što ih čini jednostavno nezamjenjivim.

Naravno, povijest pojave i razvoja operativnih pojačala je mnogo duža i vjerojatno je zanimljivija, ali zasad ćemo se ograničiti na ove podatke.

Simboli za operativno pojačalo

Ili priča o trokutima i pravokutnicima

Prvi koraci u amaterskom radiju započinju u pravilu korištenjem diskretnih tranzistora, koji često s ponekom ironijom ili, naprotiv, poštuju, iskusni stručnjaci jednostavno nazivaju "labavima". Na takvim tranzistorima možete učiniti gotovo sve, ali često je to zanimanje izvođača prilično visoko.

Jednostavan primjer: postavljanje visokokvalitetnog UMZCH može koštati nekoliko skupova snažnih skupih tranzistora. Da biste to spriječili, morate imati dovoljno iskustva s izgradnjom takvih uređaja, upotrijebite razne zaštitne uređaje u krugovima napajanja i opterećenja. U najjednostavnijem slučaju, žarulje sa žarnom niti odgovarajućeg napona i snage.

Mnogo brži od konačnih rezultata na temelju "pojačala" možete postići ako u integriranom performansu koristite ULF. Upravo ste dodali nekoliko otpornika, kondenzatora, napajanja, vremenskog bloka i, molim vas, pred sobom imate spremno pojačalo. Ali ovdje ćemo govoriti o operativnim pojačalima, njihovoj upotrebi u amaterskim radio dizajnima.

Vjerojatno nitko neće sakupljati kod kuće AVM i sve vrste dodataka - diferencijatora. Vrlo raširena upotreba op-pojačala u pojačalima, miješalicama i upravo pri popravljanju razne elektroničke opreme zahtijevat će barem osnovno znanje o operativnim pojačalima. O čemu će biti napisano u ovom članku.

Kako su označena operativna pojačala na električnim krugovima

Kao i svi radio dijelovi operativnih pojačala su na dijagramima naznačeni pomoću UGO - konvencionalnih grafičkih oznaka. Oznake mogu biti vrlo raznolike, iako, općenito, znače istu stvar. Pri prvom upoznavanju s krugovima na operativnim pojačalima nastaju sumnje, odjednom ću učiniti nešto pogrešno, odjednom će sve jednostavno izgorjeti.

Ako ne uzmete u obzir unutrašnju strukturu operativnih pojačala, koja je na prvi pogled prilično komplicirana (to su tradicije integrirane elektronike), izvana operativci izgledaju jednostavno i logično. Daljnji će se opis odnositi samo na vanjske zaključke i njihovu upotrebu u raznim shemama.

Moderno operativno pojačalo obično ima dva ulaza, jedan izlaz i dva izlaza za povezivanje snage. Ovo je minimalni "gospodski" set. Uz gore navedene zaključke, mogu se naći i zaključci za povezivanje frekvencijskih korekcijskih elemenata, zaključci za uravnoteženje (nulta podešavanje na izlazu). Različiti UGO-ovi za operativna pojačala prikazani su na slici 1. Razmotrite ih što je moguće detaljnije.

Slika 3

Na slikama 1a i lb slučajevi operativnog pojačala prikazani su u obliku izooscelskog trokuta. Da, ovo nije ništa drugo nego kućište mikročipa. Na lijevoj strani nalaze se dva ulaza: obrnuti (označeni znakom minus ili malim krugom) i neinvertirani (naznačeni znakom plus ili jednostavno nacrtani bez kruga). Napomena: ako se krug crta po "pravilima dobrog tona", tada su svi ulazi na lijevoj strani, a izlazi desno od dotičnog elementa.Pomoćni zaključci, na primjer, korekcija, prehrana, mogu se nalaziti kako želite.

Ovdje, u desnom kutu trokuta, nalazi se izlaz s natpisom "Izlaz", a iznad i ispod prikazani su zaključci za spajanje napajanja, najčešće dva polarna. Kako se ne bi preopteretili, ne zamišljajte zaključke kruga, napajanja se najčešće ne prikazuju. Njihovo pridruživanje navedeno je jednostavno u bilješkama uz shemu.

Slučaj operativnog pojačala može se prikazati kao pravokutnik, kao što je prikazano na slici 1c. Svi ostali dijelovi ove slike isti su kao u slučaju trokutastog kućišta.

Kućišta za operativna pojačala

Suvremena tehnologija poluvodiča postigla je takav napredak da se broj poluvodičkih konstrukcija u jednom kućištu jednostavno ne može računati. Dovoljno je prisjetiti se modernih mikroprocesora, čiji broj tranzistora iznosi milijardu komada. Stoga je čak i vrlo jednostavno postaviti nekoliko operativnih pojačala u jedan slučaj koji sadrže samo nekoliko desetaka tranzistora.

Slika 4

Položaj terminala operativnih pojačala raznih vrsta u istim je slučajevima isti, što ih čini vrlo jednostavnim zamijeniti, posebno u slučajevima kada su operativni pojačala ugrađena u priključke - utičnice. Ali u isto vrijeme, operativna pojačala iste vrste mogu se izrađivati ​​u potpuno različitim slučajevima. Ova je sorta potrebna u uvjetima masovne i velike proizvodnje, uglavnom radi praktičnosti razvoja ploča s tiskanim pločama i cjelokupnog dizajna elektroničkog uređaja.

Slika 3 prikazuje operativna pojačala izrađena u slučajevima DIP8 i DIP14.

Slika 5

Na slici 4 prikazano je operativno pojačalo tipa 4558 u kućištu tipa SIP-8 - jednoredni osam-pinski okvir.

Slika 6

Trenutno operativna pojačala u SMD kućištima dobivaju sve veću popularnost.

Slika 7

U sljedećem ćemo članku razmotriti idealno operativno pojačalo, njegove ulaze i izlaze te neka osnovna svojstva koja su korisna u procesu neovisnog razvoja i proizvodnje (čitajte samo lemljenje u slobodno vrijeme) različitih shema "za dušu". I stvarno je dobro ako se zamijeni postupak lemljenja krušne ploče bez lemljenjao kojem je članak već bio.

Nastavak članka:Idealno operativno pojačalo

Boris Aladyskin