Amplificateurs opérationnels - types, désignations, boîtiers d'amplificateurs

Un peu d'histoire

Tout d'abord, quelques mots sur ce que sont les amplificateurs opérationnels (amplificateurs opérationnels). Le nom lui-même suggère que certaines opérations sont effectuées avec leur aide. Serait-ce un instrument chirurgical? Pas du tout. Cet outil est conçu pour effectuer diverses opérations mathématiques.

Initialement, les amplificateurs opérationnels étaient utilisés dans les ordinateurs analogiques (AVM), dans lesquels les informations étaient représentées par des signaux continus sous forme de courants et de tensions.

Bien que les AVM appartiennent désormais au passé, signaux analogiquesobtenus à partir de différents capteurs (par exemple, la pression du fluide ou l'angle de rotation de la pédale d'accélérateur) sont encore très largement utilisés. Et il n'y a simplement nulle part où aller.

Le plus souvent, les signaux analogiques sont convertis en numérique à l'aide, par exemple, d'un ADC, et leur traitement ultérieur est effectué numériquement à l'aide de microprocesseurs ou de microcontrôleurs.

Amplificateurs opérationnels pour lampes

Tout d'abord, les AVM à tube fixe, les opérations mathématiques sur les données analogiques ont été effectuées à l'aide de circuits spéciaux, appelés amplificateurs opérationnels. Naturellement, les premiers amplificateurs opérationnels étaient des amplificateurs à tube. Leur apparence et leur diagramme sont représentés sur les figures 1 et 2.

Figure 1

Figure 2

La conception de l'amplificateur opérationnel est claire sur la figure: l'ensemble du circuit a été assemblé dans un boîtier et simplement inséré dans la prise en utilisant une base octale comme une seule lampe. La base élémentaire, comme suit de la figure 2, est une paire de lampes - doubles triodes. Comme si seulement 4 transistors.

Amplificateurs opérationnels à transistors

Après l'avènement des transistors, les amplificateurs opérationnels ont commencé à être mis en œuvre sous la forme de cartes avec connecteurs, et cet état de choses a continué jusqu'à ce que les circuits intégrés soient inventés. Cela a quelque peu amélioré l'état général des choses, privé le circuit de tous les inconvénients du «tube»: consommation d'énergie élevée et faible fiabilité en raison de la durée de vie limitée de la lampe. Mais les amplis op à transistor avaient leurs inconvénients. Tout d'abord, leurs dimensions étaient assez grandes, j'aimerais moins.

Amplificateurs opérationnels intégrés

Le premier amplificateur opérationnel intégré µA702 a été développé en 1963 par Robert Widlar, un employé de Fairchild Semiconductor. L'appareil ne contenait que 9 transistors, mais il coûtait jusqu'à 300 $, ce qui ne lui permettait d'être utilisé que dans des développements pour l'industrie militaire. Mais dans l'ensemble, ce fut un énorme pas en avant, l'une des plus grandes découvertes en électronique.

Déjà en 1965, Robert Widlar a conçu l'amplificateur opérationnel µA709, qui coûtait beaucoup moins cher à fabriquer, pour seulement 10 $. Et même un tel prix ne lui permettait pas d'être utilisé pour les appareils électroménagers, mais était tout à fait acceptable pour l'automatisation industrielle, etc. tâches.

En 1967, Widlar a rejoint le National Semiconductor, où sous sa direction ils ont développé le LM101, qui avait les meilleures caractéristiques. En 1968, Fairchild a sorti le µA741, qui avait une correction de fréquence interne, ce qui a rendu son fonctionnement encore plus stable - un amplificateur opérationnel avec correction interne n'est pas sujet à l'auto-excitation.

Comme déjà dit l'objectif principal de l'amplificateur opérationnel est d'effectuer des opérations mathématiques sur des variables analogiques représentées par des tensions (sommation, intégration, multiplication, etc.). Mais plus tard, il est devenu clair que l'ampli-op est un élément très universel, et son application est tout simplement illimitée: amplification du signal, filtres de fréquence actifs, générateurs, comparateurs et bien plus.

Désormais, les amplificateurs opérationnels sont produits en quantités telles qu'il est tout simplement impossible de se passer de leur utilisation. De plus, le prix de ces produits électroniques est dans certains cas très bas, et les possibilités sont très élevées. Plusieurs amplificateurs opérationnels sont déjà logés dans un seul boîtier, la micro-consommation et un très faible niveau de bruit interne rapprochent les vrais amplificateurs des idéaux. Tout cela permet d'utiliser des amplificateurs opérationnels même dans des équipements de sonorisation professionnels (mélangeurs multicanaux), ce qui les rend tout simplement irremplaçables.

Bien sûr, l'histoire de l'apparition et du développement des amplificateurs opérationnels est beaucoup plus longue et probablement plus intéressante, mais pour l'instant nous nous limiterons à cette information.

Symboles d'amplificateur opérationnel

Ou une histoire de triangles et de rectangles

Les premiers pas dans la radio amateur commencent, en règle générale, avec l'utilisation de transistors discrets, que souvent, avec une certaine ironie ou, au contraire, le respect, les experts expérimentés appellent simplement "lâches". Sur de tels transistors, vous pouvez faire presque n'importe quoi, mais souvent cette profession nécessite une qualification assez élevée de l'interprète.

Un exemple simple: le réglage d'un UMZCH de haute qualité peut coûter plusieurs ensembles de transistors coûteux et puissants. Pour éviter que cela ne se produise, vous devez avoir une expérience suffisante dans la construction de tels appareils, utiliser divers dispositifs de protection dans les circuits d'alimentation et de charge. Dans le cas le plus simple, des lampes à incandescence de la tension et de la puissance correspondantes.

Beaucoup plus rapide que les résultats finaux sur la base de "l'amplificateur" peuvent être obtenus si vous utilisez l'ULF dans la performance intégrée. Je viens d'ajouter quelques résistances, des condensateurs, une alimentation, un bloc timbral et, s'il vous plaît, vous avez un amplificateur prêt à l'emploi devant vous. Mais ici, nous parlerons des amplificateurs opérationnels, de leur utilisation dans les conceptions de radio amateur.

Personne ne collectera probablement à la maison AVM et toutes sortes d'additionneurs - différenciateurs. Une utilisation très répandue des amplificateurs opérationnels dans les amplificateurs, les mélangeurs et juste au moment de réparer divers équipements électroniques nécessitera au moins des connaissances de base sur les amplificateurs opérationnels. Ce qui sera écrit dans cet article.

Comment les amplificateurs opérationnels sont indiqués sur les circuits électriques

Comme toutes les parties radio des amplificateurs opérationnels sont indiqués sur les diagrammes en utilisant UGO - symboles graphiques conventionnels. Les désignations peuvent être très diverses, même si, en général, elles signifient la même chose. À la première connaissance des circuits sur les amplificateurs opérationnels, des doutes surgissent, tout à coup je vais faire quelque chose de mal, tout à coup tout va tout simplement griller.

Si vous ne tenez pas compte de la structure interne des amplificateurs opérationnels, soit dit en passant, ce qui est plutôt compliqué à première vue (ce sont les traditions de l'électronique intégrée), extérieurement, les opérateurs semblent simples et logiques. La description plus détaillée concernera uniquement les conclusions externes et leur utilisation dans divers schémas.

Un amplificateur opérationnel moderne possède généralement deux entrées, une sortie et deux sorties pour connecter l'alimentation. Il s'agit de l'ensemble minimal "gentleman". En plus des conclusions ci-dessus, il peut y avoir des conclusions pour connecter les éléments de correction de fréquence, des conclusions pour l'équilibrage (ajustement zéro à la sortie). Divers UGO pour les amplificateurs opérationnels sont illustrés à la figure 1. Considérez-les aussi détaillés que possible.

Figure 3

Sur les figures 1a et 1b, les boîtiers de l'amplificateur opérationnel sont représentés sous la forme d'un triangle isocèle. Oui, ce n'est rien de plus qu'un boîtier en microcircuit. Sur le côté gauche, il y a 2 entrées: inversant (indiqué par un signe moins ou un petit cercle) et non inversant (indiqué par un signe plus ou simplement dessiné sans cercle). Remarque: si le circuit est tracé selon les «règles de bonne tonalité», alors toutes les entrées sont à gauche, et les sorties sont à droite de l'élément en question.Les conclusions auxiliaires, par exemple, la correction, la nutrition, peuvent être localisées comme vous le souhaitez.

Ici, juste dans le coin droit du triangle, il y a une sortie avec l'inscription "Sortie", et au-dessus et au-dessous des conclusions sont montrées pour connecter l'alimentation, le plus souvent deux polaires. Afin de ne pas surcharger, ne pas embrouiller les conclusions du circuit, les alimentations ne sont le plus souvent pas représentées. Leur adhésion est indiquée simplement dans les notes du schéma.

Le cas de l'amplificateur opérationnel peut être représenté sous forme de rectangle, comme le montre la figure 1c. Toutes les autres parties de cette figure sont les mêmes que dans le cas d'un boîtier triangulaire.

Boîtiers pour amplificateurs opérationnels

La technologie moderne des semi-conducteurs a réalisé des avancées telles que le nombre de structures semi-conductrices dans un boîtier ne peut tout simplement pas être compté. Il suffit de rappeler les microprocesseurs modernes, le nombre de transistors dans lequel s'élève à des milliards de pièces. Par conséquent, placer dans un cas plusieurs amplificateurs opérationnels ne contenant que quelques dizaines de transistors est même très simple.

Figure 4

L'emplacement des bornes des amplificateurs opérationnels de différents types dans les mêmes cas est le même, ce qui facilite leur remplacement, en particulier dans les cas où les amplificateurs opérationnels sont installés dans les connecteurs - prises. Mais en même temps, des amplificateurs opérationnels du même type peuvent être fabriqués dans des cas complètement différents. Cette variété est requise dans des conditions de production de masse et à grande échelle principalement pour la commodité de développer des cartes de circuits imprimés et la conception entière d'un appareil électronique.

La figure 3 montre les amplificateurs opérationnels fabriqués dans les boîtiers DIP8, DIP14.

Figure 5

La figure 4 montre un amplificateur opérationnel de type 4558 dans un boîtier de type SIP-8 - un boîtier à huit broches à une rangée.

Figure 6

Actuellement, les amplificateurs opérationnels dans les boîtiers CMS gagnent en popularité.

Figure 7

Dans le prochain article, nous considérerons l'amplificateur opérationnel idéal, ses entrées et sorties, et quelques propriétés de base qui sont utiles dans le processus de développement et de fabrication indépendants (lire juste la soudure à votre guise) de divers schémas "pour l'âme". Et c'est vraiment bien si le processus de soudage est remplacé planches à pain sans souduresur lequel l'article a déjà été.

Suite de l'article:L'amplificateur opérationnel idéal

Boris Aladyshkin