Operatīvie pastiprinātāji - veidi, apzīmējumi, pastiprinātāju korpusi

Nedaudz vēstures

Pirmkārt, daži vārdi par to, kas ir operatīvie pastiprinātāji (op ampēri). Pats nosaukums liek domāt, ka dažas operācijas tiek veiktas ar viņu palīdzību. Vai tas varētu būt ķirurģisks instruments? Nemaz. Šis rīks ir paredzēts dažādu matemātisku darbību veikšanai.

Sākumā operatīvie pastiprinātāji tika izmantoti analogos datoros (AVM), kuros informāciju attēloja nepārtraukti signāli straumju un spriegumu veidā.

Lai gan AVM tagad ir pagātne, analogie signāli, kas iegūti no dažādiem sensoriem (piemēram, šķidruma spiediens vai gāzes pedāļa griešanās leņķis), joprojām tiek izmantoti ļoti plaši. Un no tā vienkārši nav kur doties.

Visbiežāk analogie signāli tiek pārveidoti ciparu formātā, izmantojot, piemēram, ADC, un to tālāka apstrāde tiek veikta digitāli, izmantojot mikroprocesorus vai mikrokontrolleri.

Luktura darbības pastiprinātāji

Pirmkārt, nekustīgu AVM, matemātiskās operācijas ar analogiem datiem tika veiktas, izmantojot īpašas shēmas, kuras sauca par darbības pastiprinātājiem. Protams, pirmie darbības pastiprinātāji bija cauruļu pastiprinātāji. To izskats un diagramma parādīta 1. un 2. attēlā.

1. attēls

2. attēls

Operatīvā pastiprinātāja dizains ir skaidri redzams attēlā: visa ķēde tika salikta vienā korpusā un vienkārši ievietota kontaktligzdā, izmantojot oktālas pamatni kā vienu lampu. Elementārā pamatne, kā parādīts 2. attēlā, ir lukturu pāris - dubultās triodes. It kā tikai 4 tranzistori.

Tranzistora darbības pastiprinātāji

Pēc tranzistoru parādīšanās operatīvos pastiprinātājus sāka īstenot dēļu veidā ar savienotājiem, un šāds stāvoklis turpinājās līdz tika izgudrotas integrētās shēmas. Tas nedaudz uzlaboja vispārējo stāvokli, liedza ķēdei visus “caurules” trūkumus: lielu enerģijas patēriņu un zemu uzticamību ierobežotā spuldzes darbības laika dēļ. Bet tranzistora op ampēriem bija savi trūkumi. Pirmkārt, to izmēri bija diezgan lieli, es gribētu mazāk.

Integrēti darbības pastiprinātāji

Pirmo integrēto darbības pastiprinātāju µA702 1963. gadā izstrādāja Roberts Vidlars, Fairchild Semiconductor darbinieks. Ierīcē bija tikai 9 tranzistori, bet tā maksāja pat 300 USD, kas ļāva to izmantot tikai militārās rūpniecības attīstībā. Bet kopumā tas bija milzīgs solis uz priekšu, viens no lielākajiem atklājumiem elektronikā.

Jau 1965. gadā Roberts Vidlars projektēja µA709 darbības pastiprinātāju, kura izgatavošana maksāja daudz mazāk, tikai par 10 USD. Un pat šāda cena neļāva to izmantot sadzīves tehnikai, bet bija diezgan pieņemama rūpniecības automatizācijai utt. uzdevumi.

1967. gadā Vidlars pievienojās Nacionālajam pusvadītājam, kur viņa vadībā viņi izstrādāja LM101, kam bija vislabākās īpašības. 1968. gadā Fairchild izlaida µA741, kam bija iekšējās frekvences korekcija, kas padarīja tā darbību vēl stabilāku - operācijas pastiprinātājs ar iekšēju korekciju nav pakļauts pašiz ierosināšanai.

Kā jau teica darbības pastiprinātāja galvenais mērķis ir veikt matemātiskas operācijas ar analogiem mainīgajiem, ko attēlo spriegumi (summēšana, integrācija, reizināšana utt.). Bet vēlāk kļuva skaidrs, ka op-amp ir ļoti universāls elements, un tā pielietojums ir vienkārši neierobežots: signāla pastiprināšana, aktīvās frekvences filtri, ģeneratori, salīdzinātāji un vēl daudz vairāk.

Tagad operatīvie pastiprinātāji tiek ražoti tādā daudzumā, ka to izmantošanu vienkārši nav iespējams izdarīt. Turklāt dažos gadījumos šo elektronisko izstrādājumu cena ir ļoti zema, un iespējas ir ļoti augstas. Vairāki operatīvie pastiprinātāji jau ir izvietoti vienā gadījumā, mikro enerģijas patēriņš un ļoti zemais iekšējais troksnis tuvina reālos pastiprinātājus ideālajiem. Tas viss ļauj izmantot operatīvos pastiprinātājus pat profesionālā skaņas aparatūrā (daudzkanālu maisītājos), padarot tos vienkārši neaizvietojamus.

Protams, operatīvo pastiprinātāju parādīšanās un attīstības vēsture ir daudz garāka un, iespējams, daudz interesantāka, taču pagaidām mēs aprobežosimies tikai ar šo informāciju.

Darbības pastiprinātāja simboli

Vai arī stāsts par trīsstūriem un taisnstūriem

Pirmie soļi amatieru radio, kā likums, sākas ar diskrētu tranzistoru izmantošanu, kurus pieredzējuši eksperti bieži sauc par “vaļīgiem”, bieži ar zināmu ironiju vai, tieši pretēji, cieņu. Ar šādiem tranzistoriem var izdarīt gandrīz jebko, taču bieži vien šī darbība prasa diezgan augstu izpildītāja kvalifikāciju.

Vienkāršs piemērs: augstas kvalitātes UMZCH noregulēšana var maksāt vairākus jaudīgu dārgu tranzistoru komplektus. Lai tas nenotiktu, jums ir jābūt pietiekamai pieredzei šādu ierīču būvē, strāvas un slodzes ķēdēs izmantojiet dažādas aizsargierīces. Vienkāršākā gadījumā kvēlspuldzes ar atbilstošu spriegumu un jaudu.

Daudz ātrāk nekā galīgos rezultātus, pamatojoties uz "pastiprinātāju", var sasniegt, ja integrētajā izpildījumā izmantojat ULF. Tikko pievienoju dažus rezistorus, kondensatorus, barošanas avotu, smadzeņu bloku, un, lūdzu, jums priekšā ir gatavs pastiprinātājs. Bet šeit mēs runāsim par operatīvajiem pastiprinātājiem, to izmantošanu radioamatieru projektēšanā.

Droši vien neviens mājās nevāks AVM un visādus papildinātājus - diferenciāļus. Ļoti plaša op-ampēru izmantošana pastiprinātājos, mikseros un tikai dažādu elektronisko iekārtu remontā prasa vismaz pamatzināšanas par darbības pastiprinātājiem. Par ko tiks rakstīts šajā rakstā.

Kā darbības pastiprinātāji tiek norādīti uz elektriskajām ķēdēm

Tāpat kā visas operētājsistēmas pastiprinātāju radio detaļas ir norādītas diagrammās, izmantojot UGO - parastos grafiskos simbolus. Apzīmējumi var būt ļoti dažādi, lai gan kopumā tie nozīmē vienu un to pašu. Pirmajā iepazīšanās laikā ar operētājsistēmas pastiprinātāju ķēdēm rodas šaubas, pēkšņi es izdarīšu kaut ko nepareizi, pēkšņi viss vienkārši izdeg.

Ja, starp citu, neņem vērā operētājsistēmas pastiprinātāju iekšējo struktūru, kas no pirmā acu uzmetiena ir diezgan sarežģīta (tās ir integrētās elektronikas tradīcijas), ārēji operatīvie darbinieki izskatās vienkārši un loģiski. Sīkāks apraksts attieksies tikai uz ārējiem secinājumiem un to izmantošanu dažādās shēmās.

Mūsdienu operatīvajam pastiprinātājam parasti ir divas ieejas, viena izeja un divas izejas jaudas pievienošanai. Tas ir minimālais "džentlmenis" komplekts. Papildus iepriekšminētajiem secinājumiem var būt secinājumi par frekvences korekcijas elementu savienošanu, secinājumi par balansēšanu (nulles korekcija pie izejas). Dažādi UGO operatīvajiem pastiprinātājiem ir parādīti 1. attēlā. Apsveriet tos pēc iespējas sīkāk.

3. attēls

1.a un 1.b attēlā operacionālā pastiprinātāja gadījumi ir parādīti vienādsānu trijstūra formā. Jā, tas nav nekas vairāk kā mikroshēmu korpuss. Kreisajā pusē ir 2 ieejas: apgriezta (apzīmēta ar mīnusa zīmi vai nelielu apli) un neapgriezta (apzīmēta ar plus zīmi vai vienkārši uzzīmēta bez apļa). Piezīme: ja ķēde ir sastādīta saskaņā ar “laba signāla noteikumiem”, tad visas ieejas atrodas kreisajā pusē, un izejas ir attiecīgā elementa labajā pusē.Papildu secinājumus, piemēram, korekcija, uzturs, var atrast, kā vēlaties.

Šeit, tieši trijstūra labajā stūrī, ir izeja ar uzrakstu "Output", un strāvas pievienošanas spailes, visbiežāk divu polu, ir parādītas virs un zem. Lai nepārslogotu, nepiesmērējiet ķēdes secinājumus, barošanas avoti visbiežāk netiek parādīti. Viņu pievienošanās ir vienkārši norādīta shēmas piezīmēs.

Darbības pastiprinātāja gadījumu var attēlot kā taisnstūri, kā parādīts 1.c attēlā. Visas pārējās šī attēla daļas ir tādas pašas kā trīsstūrveida gadījumā.

Operatīvo pastiprinātāju korpusi

Mūsdienu pusvadītāju tehnoloģija ir sasniegusi tik daudz sasniegumu, ka pusvadītāju struktūru skaitu vienā kamerā vienkārši nevar saskaitīt. Pietiek atgādināt mūsdienu mikroprocesorus, kuru tranzistoru skaits sastāda miljardus gabalu. Tāpēc ir pat ļoti vienkārši novietot vairākus darbības pastiprinātājus vienā gadījumā, kas satur tikai dažus desmitus tranzistoru.

4. attēls

Dažādu tipu operatīvo pastiprinātāju spaiļu izvietojums tajos pašos gadījumos ir vienāds, kas padara tos ļoti viegli nomainīt, īpaši gadījumos, kad operatīvie pastiprinātāji ir uzstādīti savienotājos - rozetēs. Bet tajā pašā laikā viena veida operatīvos pastiprinātājus var ražot pilnīgi dažādos gadījumos. Šī šķirne ir nepieciešama masveida un liela apjoma ražošanas apstākļos, galvenokārt drukātās shēmas plates un visa elektroniskās ierīces dizaina izstrādes ērtībai.

3. attēlā parādīti darbības pastiprinātāji, kas izgatavoti DIP8, DIP14 gadījumos.

5. attēls

4. attēlā parādīts 4558 tipa darbības pastiprinātājs SIP-8 tipa kamerā - vienas rindas astoņu kontaktu apvalks.

6. attēls

Pašlaik operatīvie pastiprinātāji SMD korpusos iegūst arvien lielāku popularitāti.

7. attēls

Nākamajā rakstā mēs apskatīsim ideālo darbības pastiprinātāju, tā ieejas un izejas, kā arī dažas pamatīpašības, kas ir noderīgas dažādu shēmu pašizstrādes un ražošanas (lasīt tikai lodēšanu jūsu brīvajā laikā) procesā "dvēselei". Un tas ir tiešām labi, ja lodēšanas process tiek aizstāts bez lodēšanas maizes dēļipar kuru raksts jau ir bijis.

Raksta turpinājums:Ideāls darbības pastiprinātājs

Boriss Aladyshkin