ชิปอนาล็อกในตำนาน

ในบรรดาชิปจำนวนมากที่นำเสนอในตลาดสมัยใหม่ของส่วนประกอบไมโครอิเล็กทรอนิกส์มีตำนานที่แท้จริงที่ได้รับชื่อเสียงอย่างสูง ในบทความนี้เราจะมุ่งเน้นไปที่ microcircuits อนาล็อกสี่ตำนานดังกล่าวคือ: NE555, A741, TL431 และ LM311

Integrated Timer NE555

วงจรรวมแบบอะนาล็อก NE555 เป็นตัวจับเวลาสากล มันประสบความสำเร็จในการให้บริการในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยในการผลิตซ้ำหรือพัลส์เดียวที่มีลักษณะเวลาคงที่ ชิปเป็นแบบอะซิงโครนัสเป็นหลัก ทริกเกอร์ RSมีเกณฑ์อินพุตเฉพาะที่กำหนดอย่างแม่นยำโดยตัวเปรียบเทียบแบบอะนาล็อกภายในและตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่ถูกต้อง

โครงสร้างแบบบูรณาการของ microcircuit ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์ 23 ตัวต้านทาน 16 ตัวและไดโอด 2 ตัว NE555 ยังคงมีอยู่ในแพ็คเกจต่าง ๆ แต่เป็นที่นิยมมากที่สุดในกรณี DIP-8 และ SO-8 และมันอยู่ในรูปแบบนี้ซึ่งสามารถพบได้ในหลายบอร์ด ผู้ผลิตในประเทศผลิต analogues ของตัวจับเวลานี้ภายใต้ชื่อ KR1006VI1

ประวัติความเป็นมาของชิป NE555 เริ่มขึ้นในปี 1970 เมื่อ Hans Kamensind พนักงานของ Signetics บริษัท ไมโครอิเล็กทรอนิกส์อเมริกันผู้เชี่ยวชาญในวงจร PLL debugged PLL กับ VCO ความถี่ซึ่งตอนนี้เป็นอิสระจากแรงดันไฟฟ้าถูกยิงเนื่องจากวิกฤตเศรษฐกิจ

การพัฒนานี้ต่อมาเรียกว่า NE566 และมีองค์ประกอบทั้งหมดของตัวจับเวลา NE555 ในอนาคตรวมถึงเครื่องมือเปรียบเทียบ ตัวแบ่งแรงดันทริกเกอร์และคีย์ วงจรสามารถสร้างพัลส์รูปสามเหลี่ยมที่มีแอมพลิจูดที่กำหนดโดยตัวแบ่งภายในและกับความถี่ที่กำหนดโดยวงจร RC ภายนอก

ฮันส์ Kamensind ขายการพัฒนาของเขาเพื่อ Signetics แล้วเสนอให้ปรับแต่งเพื่อ multivibrator ที่รอ - เครื่องกำเนิดชีพจรเดียว ไม่สนับสนุนแนวคิดนี้ในทันที แต่ Art Fury ผู้จัดการฝ่ายขายของ Signetics ยืนยันและอนุมัติโครงการแล้วชิปในอนาคตมีชื่อว่า NE555 (NE จาก SigNEtics)

การปรับแต่งและแก้ไขข้อบกพร่องของตัวจับเวลาใช้เวลาหลายเดือนและในที่สุดในปี 1971 ยอดขายของ NE555 ในเคสแบบแปดพินเริ่มต้นที่ราคา 75 เซ็นต์ ทุกวันนี้ analogues ที่ใช้งานได้ของ NE555 ดั้งเดิมนั้นมีให้เลือกในรุ่น bipolar และ CMOS ที่หลากหลายโดยผู้ผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์รายใหญ่เกือบทุกราย

ตอนนี้ให้พิจารณาวัตถุประสงค์ของข้อสรุปของตัวจับเวลา NE555 ในตัวซึ่งจะช่วยให้ผู้อ่านเข้าใจเหตุผลที่ว่าชิปนี้ได้รับความนิยมอย่างมากทั้งในหมู่ผู้เชี่ยวชาญและในหมู่ผู้ที่ชื่นชอบวิทยุสมัครเล่น

• ข้อสรุปแรกคือโลก มันเชื่อมต่อกับสายลบของแหล่งพลังงาน

• ข้อสรุปที่สองคือทริกเกอร์ เมื่อแรงดันที่ขานี้ต่ำกว่า 1/3 ของแรงดันไฟฟ้าตัวตั้งเวลาจะเริ่มต้น ในเวลาเดียวกันกระแสไฟฟ้าที่ใช้โดยอินพุตนี้ไม่เกิน 500 nA

• ข้อสรุปที่สามคือทางออก เมื่อตัวจับเวลาเปิดทำงานแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วนี้จะน้อยกว่าแรงดันไฟฟ้า 1.7 โวลต์และกระแสสูงสุดของเทอร์มินัลนี้จะถึง 200 mA

• ข้อสรุปที่สี่ถูกรีเซ็ต เมื่อแรงดันไฟฟ้าระดับต่ำถูกส่งไปยังเอาท์พุทนี้ต่ำกว่า 0.7 โวลต์ microcircuit จะกลับสู่สถานะดั้งเดิม หากไม่จำเป็นต้องรีเซ็ตในระหว่างการทำงานในวงจรเอาต์พุตนี้จะเชื่อมต่อกับส่วนเพิ่มของแหล่งจ่ายไฟของไมโครวงจร

• ข้อสรุปที่ห้าคือการควบคุม เอาต์พุตนี้อยู่ภายใต้แรงดันอ้างอิงและเชื่อมต่อกับอินเวอร์เตอร์อินพุทของตัวเปรียบเทียบตัวแรก

• ข้อสรุปที่หกคือเกณฑ์หยุด เมื่อแรงดันไฟฟ้าสูงกว่า 2/3 ของแรงดันไฟฟ้าจ่ายให้กับเอาต์พุตนี้ตัวจับเวลาจะหยุดและเอาต์พุตจะถูกเข้าสู่สถานะนิ่ง

• ข้อสรุปที่เจ็ดคือการปลดปล่อย เมื่อระดับเอาต์พุตของ microcircuit ต่ำพินภายใน microcircuit นี้เชื่อมต่อกับพื้นดินและเมื่อเอาต์พุตของ microcircuit สูงพินนี้จะถูกตัดการเชื่อมต่อจากพื้นดิน พินนี้สามารถทนกระแสได้สูงถึง 200 mA

• ข้อสรุปที่แปดคือโภชนาการ พินนี้เชื่อมต่อกับสายบวกของแหล่งจ่ายไฟของ microcircuit ซึ่งแรงดันไฟฟ้าสามารถอยู่ที่ 4.5 ถึง 16 โวลต์

ชิป NE555 มีการใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากความเก่งกาจของ บนพื้นฐานของมันเครื่องกำเนิดไฟฟ้าโมดูเลเตอร์รีเลย์เวลาอุปกรณ์ธรณีประตูและโหนดอื่น ๆ ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ ถูกสร้างขึ้นความหลากหลายซึ่งถูก จำกัด ด้วยจินตนาการและวิธีการสร้างสรรค์ของวิศวกรและนักพัฒนา

ตัวอย่างของงานที่ต้องแก้ไขคือ: ฟังก์ชั่นการกู้คืนสัญญาณดิจิตอลที่บิดเบี้ยวในสายการสื่อสารตัวกรองการพูดพล่อยการเปลี่ยนแหล่งจ่ายไฟตัวควบคุมการเปิด - ปิดในระบบควบคุมอัตโนมัติตัวควบคุม PWM ตัวจับเวลาและอีกมากมาย

วัสดุเพิ่มเติมเกี่ยวกับชิป NE555:

555 ตัวจับเวลาแบบรวม - เดินทางผ่านแผ่นข้อมูล

555 การออกแบบตัวจับเวลาแบบบูรณาการ

บล็อกป้องกันน้ำรั่ว

PWM - คอนโทรลเลอร์ใช้ตัวจับเวลา NE555 ในตัวสำหรับหรี่ไฟ LED

เครื่องขยายสัญญาณการดำเนินงาน uA741

uA741 เป็นแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานซึ่งใช้ทรานซิสเตอร์สองขั้ว แอมพลิฟายเออร์รุ่นที่สองนี้พัฒนาขึ้นในปี 1968 โดยวิศวกรของ Fairchild Semiconductor David Fullagar เป็นการดัดแปลงแอมพลิฟายเออร์ LM101 ซึ่งจำเป็นต้องใช้ตัวเก็บประจุสำหรับแก้ไขความถี่ภายนอก โดย uA741 ไม่จำเป็นต้องใช้ตัวเก็บประจุภายนอกอีกต่อไปเพราะที่นี่จะถูกติดตั้งลงบนชิปทันที

ลักษณะของ uA741 นั้นสมบูรณ์แบบในเวลานั้นและความสะดวกในการใช้งานของ microcircuit ทำให้การใช้งานแพร่หลาย ดังนั้น uA741 จึงกลายเป็นแอมพลิฟายเออร์มาตรฐานสากลและจนถึงทุกวันนี้มันถูกผลิตโดยผู้ผลิตส่วนประกอบไมโครอิเล็กทรอนิกส์เช่น AD741, LM741 และอะนาล็อกในประเทศ - K140UD7 Microcircuits เหล่านี้มีให้เลือกทั้งในแพ็คเกจ DIP และชิป

หัวใจของแอมปลิฟายเออร์ในการดำเนินงานเป็นหลักการเดียวกันความแตกต่างอยู่ในโครงสร้างเท่านั้น แอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานของรุ่นที่สองและรุ่นต่อไปมีบล็อคการทำงานดังต่อไปนี้:

• ขั้นตอนการป้อนข้อมูลเป็นแอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลที่ให้การขยายที่ความต้านทานอินพุตสูงและที่ระดับเสียงรบกวนต่ำ

• เครื่องขยายเสียงแรงสูง, การตอบสนองความถี่ลดลงเช่นเดียวกับในฟิลเตอร์กรองความถี่ต่ำผ่านเสาเดียว นี่ไม่ใช่ความแตกต่างเพียงทางออกเท่านั้น

• สเตจเอาท์พุท (แอมป์) ซึ่งให้ความสามารถในการโหลดสูงความต้านทานเอาต์พุตต่ำและให้การป้องกันการลัดวงจรและข้อ จำกัด ของกระแสเอาต์พุต

ตัวเก็บประจุ 30 pF ในตัวให้ความคิดเห็นเชิงลบตามความถี่ที่เพิ่มความเสถียรของแอมพลิฟายเออร์ในการทำงานเมื่อทำงานกับผลตอบรับภายนอก นี่คือการชดเชยที่เรียกว่ามิลเลอร์ซึ่งทำหน้าที่คล้ายกับผู้รวมระบบที่สร้างขึ้นในแอมพลิฟายเออร์ การชดเชยความถี่ทำให้แอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานมีเสถียรภาพอย่างไม่มีเงื่อนไขในเงื่อนไขที่หลากหลายและทำให้การใช้งานง่ายขึ้นในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หลากหลายประเภท

ในขั้นตอนเอาต์พุต uA741 มีตัวต้านทานที่มีความต้านทาน 25 โอห์มซึ่งทำหน้าที่เป็นเซ็นเซอร์ปัจจุบัน เมื่อรวมกับทรานซิสเตอร์ Q17 ตัวต้านทานนี้จะ จำกัด กระแสของผู้ติดตามตัวปล่อย Q14 ที่ประมาณ 25 mA ที่แขนล่างของเวทีส่งออกแบบผลักดึงข้อ จำกัด ของกระแสผ่านทรานซิสเตอร์ Q20 จะถูกดำเนินการโดย การวัดปัจจุบัน ผ่านตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์ Q19 และข้อ จำกัด ที่ตามมาของกระแสที่ไหลไปยังฐานของ Q15 ในการดัดแปลงวงจร uA741 ที่ทันสมัยกว่าวิธีการ จำกัด กระแสไฟขาออกที่แตกต่างจากที่อธิบายไว้เล็กน้อยสามารถนำมาใช้ได้

ชิปนั้นมีพิน Offset สองตัวเพื่อความสมดุลทำให้คุณสามารถปรับไบอัสอินพุตของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินการให้เป็นศูนย์ได้อย่างแม่นยำ สามารถใช้โพเทนชิออมิเตอร์ภายนอกสำหรับจุดประสงค์นี้ แรงดันไฟฟ้าของ microcircuit สามารถเข้าถึงได้จาก + -18 ถึง + -22 volts ขึ้นอยู่กับการดัดแปลงอย่างไรก็ตามช่วงที่แนะนำคือจาก + -5 ถึง + -15 volts

ดูเพิ่มเติมที่หัวข้อนี้:

เครื่องขยายสัญญาณการดำเนินงานคืออะไร

ข้อเสนอแนะวงจรเครื่องขยายเสียงในการดำเนินงาน

ข้อเสนอแนะวงจรเครื่องขยายการดำเนินงาน

ตัวปรับแรงดันไฟฟ้าที่ปรับได้ TL431

TL431 เปิดตัวโดย Texas Instruments ในปี 1978 และอยู่ในตำแหน่งควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่ปรับได้อย่างแม่นยำ รุ่นก่อนหน้านี้เป็นชิป TL430 ที่มีความแม่นยำน้อยกว่า วันนี้ TL431 ผลิตโดยผู้ผลิตหลายรายภายใต้เครื่องหมาย: LM431, KA431 และคู่ค้าในประเทศ - KR142EN19A

TL431 เป็นไดโอดซีเนอร์ที่ได้รับการควบคุมซึ่งมักพบในแพ็คเกจสามขา TO-92 ชิปนี้สามารถเห็นได้บนบอร์ดของทันสมัย การเปลี่ยนแหล่งจ่ายไฟอย่างน้อย - ในรูปแบบของการแยกกระแสไฟฟ้าของวงจรทุติยภูมิ

microcircuit นั้นควบคุมได้ง่าย: เมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกส่งไปยังขั้วไฟฟ้าควบคุมเหนือแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดไว้ที่ 2.5 โวลต์ทรานซิสเตอร์ภายในซึ่งทำหน้าที่การทำงานของไดโอดซีเนอร์จะเข้าสู่สถานะนำไฟฟ้า

ความหมายของการค้นพบนั้นชัดเจนจากผังงาน:

• ข้อสรุปแรกคืออิเล็กโทรดควบคุม

• ข้อสรุปที่สอง - ดำเนินการการทำงานของขั้วบวกของซีเนอร์ไดโอด

• ข้อสรุปที่สาม - เล่นบทบาทของแคโทดของไดโอดซีเนอร์

แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วลบสามารถอยู่ในช่วง 2.5 ถึง 36 โวลต์และกระแสในสถานะนำไฟฟ้าไม่ควรเกิน 100 mA ในขณะที่กระแสควบคุมไม่เกิน 4 μA การอ้างอิงแรงดันภายในมีค่าเล็กน้อยที่ 2.5 โวลต์

ไมโครเซอร์กิตนั้นง่ายต่อการตั้งค่าและใช้งานซึ่งได้พบแอปพลิเคชั่นที่กว้างที่สุดในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ เริ่มต้นด้วยการจ่ายกระแสไฟสลับที่ซึ่งมันทำงานร่วมกับ optocoupler ซึ่งลงท้ายด้วยเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิและอุณหภูมิ

วันนี้มันเป็นเรื่องยากที่จะหาเครื่องใช้ในครัวเรือนทุกที่ TL431 อยู่ด้วยเหตุนี้ชิปนี้มีอยู่ในหลายกรณี ดังนั้น TL431 จึงยอดเยี่ยมสำหรับการสร้างวงจรป้อนกลับในแง่มุมต่าง ๆ ของแนวคิดนี้

ตัวอย่างการใช้ชิป TL431:

เครื่องควบคุมอุณหภูมิอย่างง่าย

ตัวบ่งชี้และอุปกรณ์ส่งสัญญาณในไดโอดซีเนอร์แบบปรับได้ TL431

Analog Comparator LM311

เครื่องเปรียบเทียบแบบแอนะล็อก LM311 ได้รับการผลิตโดย National Semiconductor ตั้งแต่ปี 1973 (ตั้งแต่วันที่ 23 กันยายน 2011 บริษัท ได้เป็นส่วนหนึ่งของ Texas Instruments อย่างเป็นทางการ) อะนาล็อกในประเทศของตัวเปรียบเทียบนี้คือ KR554CA3

ตัวเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าในตัวนี้มีลักษณะเป็นกระแสอินพุตขนาดเล็กมาก (150 nA) มันถูกออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับใช้ในแรงดันไฟฟ้าที่หลากหลาย: จากมาตรฐาน + - 15V ถึง unipolar + 5V แบบดั้งเดิมสำหรับตรรกะดิจิตอล เอาต์พุตตัวเปรียบเทียบเข้ากันได้กับระดับ TTL, RTL, DTL และ MOS

สเตจเอาท์พุทที่มีตัวสะสมแบบเปิดช่วยให้คุณโหลดเอาต์พุตโดยตรงไปยังรีเลย์หรือหลอดไส้และสลับกระแสได้สูงถึง 50 mA ที่แรงดันไฟฟ้าสูงสุด 50 V การใช้พลังงานของ microcircuit เพียง 135 mW โดยมีแรงดันไฟฟ้า + -15 V. ข้อมูลเปรียบเทียบ LM311 รูปแบบทั่วไปมากมายของแอปพลิเคชัน

Microcircuit ประกอบด้วยตัวต้านทาน 20 ตัวทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ 22 ตัวทรานซิสเตอร์สนามผล 1 ตัวและไดโอด 2 ตัว LM311 อินพุตและเอาต์พุตสามารถแยกได้จากกราวด์วงจรเพื่อให้วงจรเอาต์พุตของไมโครเซอร์กิตทำงานบนโหลดที่มีการต่อลงดินหรือโหลดที่เชื่อมต่อกับขั้วบวกหรือขั้วบวกของแหล่งจ่ายไฟ

ในวงจรเปรียบเทียบมีความเป็นไปได้ของการปรับความสมดุลของกะและ gating และเอาต์พุตของ LM311 จำนวนมากสามารถเชื่อมต่อโดยใช้วงจรแบบมีสายหรือ ความน่าจะเป็นของผลบวกปลอมสำหรับชิปนี้อยู่ในระดับต่ำมาก

เนื้อหาเพิ่มเติมในหัวข้อนี้:

วิธีการจัดเรียงและเปรียบเทียบระบบอะนาล็อก

วงจรเปรียบเทียบ

เทอร์โมสแตทสำหรับห้องใต้ดินใน LM311 เปรียบเทียบ