เครื่องขยายสัญญาณการดำเนินงาน - ประเภทการกำหนดเปลือกหุ้มเครื่องขยายเสียง

ประวัติเล็กน้อย

อย่างแรกคือคำสองสามคำเกี่ยวกับแอมปลิฟายเออร์การดำเนินงาน (แอมป์) คืออะไร ชื่อตัวเองแสดงให้เห็นว่าการดำเนินการบางอย่างจะดำเนินการด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา มันอาจเป็นเครื่องมือผ่าตัดหรือไม่? ไม่เลย เครื่องมือนี้ถูกออกแบบมาเพื่อดำเนินการทางคณิตศาสตร์ต่าง ๆ

ในขั้นต้นมีการใช้แอมปลิฟายเออร์ปฏิบัติการในคอมพิวเตอร์แอนะล็อก (AVM) ซึ่งมีการแสดงข้อมูลด้วยสัญญาณต่อเนื่องในรูปแบบของกระแสและแรงดันไฟฟ้า

แม้ว่าตอนนี้ AVM จะกลายเป็นอดีตไปแล้ว สัญญาณอะนาล็อกที่ได้รับจากเซ็นเซอร์ต่าง ๆ (ตัวอย่างเช่นความดันของเหลวหรือมุมการหมุนของคันเร่งแก๊ส) ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลาย และไม่มีที่ไหนที่จะไปจากที่นี่

ส่วนใหญ่แล้วสัญญาณอะนาล็อกจะถูกแปลงเป็นดิจิตอลโดยใช้ตัวอย่างเช่น ADC และการประมวลผลเพิ่มเติมจะดำเนินการแบบดิจิทัลโดยใช้ไมโครโปรเซสเซอร์หรือไมโครคอนโทรลเลอร์

แอมป์หลอดไฟ

อย่างแรกคือ AVM แบบ tube ยังดำเนินการทางคณิตศาสตร์เกี่ยวกับข้อมูลอะนาล็อกได้ดำเนินการโดยใช้วงจรพิเศษซึ่งเรียกว่าแอมป์ปฏิบัติการ โดยธรรมชาติแล้วแอมปลิฟายเออร์แรกคือแอมป์หลอด ลักษณะและแผนภาพแสดงในรูปที่ 1 และ 2

รูปที่ 1

รูปที่ 2

การออกแบบของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานนั้นชัดเจนจากรูป: วงจรทั้งหมดถูกประกอบในตัวเรือนหนึ่งและเสียบเข้าไปในซ็อกเก็ตโดยใช้ฐานแปดเป็นหลอดเดียว ฐานองค์ประกอบดังต่อไปนี้จากรูปที่ 2 เป็นคู่ของหลอดไฟ - triodes คู่ ราวกับว่ามีเพียง 4 ทรานซิสเตอร์

ทรานซิสเตอร์ขยายสัญญาณในการดำเนินงาน

หลังจากการถือกำเนิดของทรานซิสเตอร์แอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานเริ่มถูกนำมาใช้ในรูปแบบของบอร์ดที่มีขั้วต่อและสถานะของกิจการนี้ยังคงดำเนินต่อไปจนกระทั่งมีการคิดค้นวงจรรวม สิ่งนี้ทำให้สถานะทั่วไปของกิจการดีขึ้นโดยไม่ต้องใช้วงจรของข้อเสีย "tube" ทั้งหมด: การใช้พลังงานสูงและความน่าเชื่อถือต่ำเนื่องจากอายุหลอดที่ จำกัด แต่แอมป์ทรานซิสเตอร์มีข้อเสีย ก่อนอื่นขนาดของมันค่อนข้างใหญ่ฉันต้องการน้อยกว่า

วงจรขยายการทำงานแบบรวม

แอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงานแบบบูรณาการตัวแรก µA702 ได้รับการพัฒนาในปี 1963 โดย Robert Widlar พนักงาน Fairchild Semiconductor อุปกรณ์ดังกล่าวมีทรานซิสเตอร์เพียง 9 ตัว แต่มีราคาสูงถึง $ 300 ซึ่งอนุญาตให้ใช้ในการพัฒนาอุตสาหกรรมทหารเท่านั้น แต่โดยรวมแล้วนับเป็นก้าวที่ยิ่งใหญ่อีกหนึ่งการค้นพบที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในวงการอิเล็กทรอนิกส์

เมื่อปีพ. ศ. 2508 โรเบิร์ต Widlar ได้ออกแบบแอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงาน µA709 ซึ่งเสียค่าใช้จ่ายในการผลิตเพียง $ 10 และแม้กระทั่งราคาดังกล่าวก็ไม่อนุญาตให้ใช้กับเครื่องใช้ในครัวเรือน แต่ก็เป็นที่ยอมรับในอุตสาหกรรมระบบอัตโนมัติ ฯลฯ งาน

ในปี 1967 Widlar เข้าร่วม National Semiconductor ซึ่งภายใต้การนำของเขาพวกเขาพัฒนา LM101 ซึ่งมีลักษณะที่ดีที่สุด ในปี 1968 แฟร์ไชลด์ได้เปิดตัว µA741 ซึ่งมีการแก้ไขความถี่ภายในซึ่งทำให้การทำงานมีเสถียรภาพมากขึ้น - แอมพลิฟายเออร์ที่มีการแก้ไขภายในไม่น่าจะกระตุ้นตนเอง

อย่างที่ได้กล่าวไปแล้ว วัตถุประสงค์หลักของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานคือการดำเนินการทางคณิตศาสตร์กับตัวแปรอะนาล็อกที่แสดงด้วยแรงดันไฟฟ้า (การรวม, การรวม, การคูณและอื่น ๆ ) แต่ต่อมาก็เห็นได้ชัดว่า op-amp เป็นองค์ประกอบที่เป็นสากลมากและการใช้งานของมันนั้นไร้ขีด จำกัด เพียงแค่การขยายสัญญาณตัวกรองความถี่ที่ใช้งานเครื่องกำเนิดไฟฟ้า comparators และอีกมากมาย

ตอนนี้เครื่องขยายสัญญาณการปฏิบัติงานได้รับการผลิตในปริมาณที่ไม่สามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้ นอกจากนี้ราคาของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์เหล่านี้ในบางกรณีต่ำมากและความเป็นไปได้สูงมาก แอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงานหลายตัวมีอยู่แล้วในกรณีเดียวการใช้พลังงานขนาดเล็กและระดับเสียงรบกวนภายในที่ต่ำมากทำให้แอมป์ที่แท้จริงเข้ามาใกล้กับอุดมคติที่สุด ทั้งหมดนี้ทำให้สามารถใช้งานแอมพลิฟายเออร์ใช้งานได้แม้ในอุปกรณ์เสียงระดับมืออาชีพ (เครื่องผสมแบบหลายช่องสัญญาณ) ทำให้ไม่สามารถแทนที่ได้อย่างง่ายดาย

แน่นอนว่าประวัติของการปรากฏตัวและการพัฒนาแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานนั้นยาวนานกว่าและน่าสนใจกว่า แต่ตอนนี้เราจะ จำกัด ตัวเราให้อยู่ในข้อมูลนี้

สัญลักษณ์เครื่องขยายสัญญาณการดำเนินงาน

หรือเรื่องราวเกี่ยวกับสามเหลี่ยมและสี่เหลี่ยม

ขั้นตอนแรกในวิทยุสมัครเล่นเริ่มต้นตามกฎด้วยการใช้ทรานซิสเตอร์ไม่ต่อเนื่องซึ่งมักจะมีการประชดหรือในทางตรงกันข้ามการเคารพผู้เชี่ยวชาญที่มีประสบการณ์เพียงเรียกว่า "หลวม" ในทรานซิสเตอร์แบบนี้คุณสามารถทำอะไรได้เกือบทุกอย่าง แต่บ่อยครั้งที่อาชีพนี้ต้องการนักแสดงที่มีคุณสมบัติค่อนข้างสูง

ตัวอย่างง่ายๆ: การปรับ UMZCH ที่มีคุณภาพสูงสามารถทำให้ทรานซิสเตอร์มีราคาแพงได้หลายชุด เพื่อป้องกันสิ่งนี้เกิดขึ้นคุณต้องมีประสบการณ์เพียงพอในการสร้างอุปกรณ์ดังกล่าวใช้อุปกรณ์ป้องกันต่าง ๆ ในวงจรไฟฟ้าและโหลด ในกรณีที่ง่ายที่สุดหลอดไส้ของแรงดันและพลังงานที่สอดคล้องกัน

เร็วกว่าผลสุดท้ายบนพื้นฐานของ "แอมป์" สามารถทำได้ถ้าคุณใช้ ULF ในประสิทธิภาพแบบบูรณาการ เพิ่งเพิ่มตัวต้านทาน, ตัวเก็บประจุ, แหล่งจ่ายไฟ, บล็อก Timbral และโปรดคุณมีแอมป์สำเร็จรูปที่อยู่ตรงหน้าคุณ แต่ที่นี่เราจะพูดถึงเครื่องขยายเสียงที่ใช้งานได้ซึ่งใช้ในการออกแบบวิทยุสมัครเล่น

อาจไม่มีใครรวบรวม AVM ที่บ้านและผู้ติดตั้งทุกประเภท - ผู้สร้างความแตกต่าง การใช้ op-amps ในแอมปลิฟายเออร์, เครื่องผสม, และเมื่อซ่อมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ เป็นที่ต้องการอย่างน้อยต้องมีความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับแอมป์ปฏิบัติการ สิ่งที่จะถูกเขียนเกี่ยวกับในบทความนี้

วิธีการทำงานของวงจรขยายสัญญาณ

เช่นเดียวกับชิ้นส่วนวิทยุทั้งหมดของแอมปลิฟายเออร์ที่ใช้งานจะแสดงบนไดอะแกรมโดยใช้ UGO - สัญลักษณ์กราฟิกทั่วไป การกำหนดสามารถมีความหลากหลายมากแม้ว่าโดยทั่วไปแล้วพวกเขาหมายถึงสิ่งเดียวกัน ในการทำความคุ้นเคยครั้งแรกกับวงจรในแอมปลิฟายเออร์เกิดข้อสงสัยเกิดขึ้นทันใดนั้นฉันจะทำอะไรผิดปกติทันใดนั้นทุกอย่างก็จะไหม้

หากคุณไม่คำนึงถึงโครงสร้างภายในของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานซึ่งโดยทั่วไปแล้วค่อนข้างซับซ้อนในแวบแรก (นี่คือประเพณีของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบบูรณาการ) ภายนอกนักปฏิบัติการดูเรียบง่ายและมีเหตุผล คำอธิบายเพิ่มเติมจะเกี่ยวข้องกับข้อสรุปภายนอกและการใช้งานในรูปแบบต่างๆ

เครื่องขยายเสียงในการปฏิบัติงานที่ทันสมัยมักจะมีสองอินพุตหนึ่งเอาต์พุตและสองเอาต์พุตสำหรับเชื่อมต่อพลังงาน นี่เป็นชุดขั้นต่ำ "สุภาพบุรุษ" นอกเหนือจากข้อสรุปข้างต้นอาจมีข้อสรุปสำหรับการเชื่อมต่อองค์ประกอบการแก้ไขความถี่ข้อสรุปสำหรับการปรับสมดุล (การปรับค่าศูนย์ที่เอาต์พุต) UGO ต่างๆสำหรับเครื่องขยายสัญญาณการดำเนินงานจะแสดงในรูปที่ 1 พิจารณารายละเอียดให้มากที่สุด

รูปที่ 3

ในรูปที่ 1a และ 1b กรณีของแอมพลิฟายเออร์ที่ใช้งานจะแสดงในรูปของสามเหลี่ยมหน้าจั่ว ใช่นี่ไม่ใช่อะไรมากไปกว่าเคส microcircuit ทางด้านซ้ายมี 2 อินพุต: การกลับด้าน (ระบุด้วยเครื่องหมายลบหรือวงกลมเล็ก) และการไม่กลับด้าน (ระบุด้วยเครื่องหมายบวกหรือวาดง่ายๆโดยไม่ต้องวงกลม) หมายเหตุ: หากวงจรถูกวาดตาม "กฎของเสียงที่ดี" จากนั้นอินพุตทั้งหมดจะอยู่ทางซ้ายและเอาต์พุตอยู่ทางด้านขวาขององค์ประกอบที่เป็นปัญหาข้อสรุปเสริมเช่นการแก้ไขโภชนาการสามารถพบได้ตามที่คุณต้องการ

ตรงนี้ที่มุมด้านขวาของรูปสามเหลี่ยมมีเอาท์พุทที่มีคำจารึก "เอาท์พุท" และขั้วสำหรับเชื่อมต่อพลังงานซึ่งมักจะมีขั้วสองขั้วแสดงอยู่ด้านบนและด้านล่าง เพื่อไม่ให้เกิดภาระมากเกินไปอย่าตัดวงจรสรุปข้อสรุปอุปกรณ์ไฟฟ้ามักจะไม่แสดง การภาคยานุวัติของพวกเขาถูกระบุอย่างง่าย ๆ ในบันทึกย่อของโครงการ

กรณีของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานสามารถอธิบายเป็นสี่เหลี่ยมผืนผ้าได้ดังแสดงในรูปที่ 1c ส่วนอื่น ๆ ของรูปนี้เหมือนกันกับในกรณีของสามเหลี่ยม

เปลือกสำหรับเครื่องขยายสัญญาณในการดำเนินงาน

เทคโนโลยีสารกึ่งตัวนำที่ทันสมัยได้บรรลุถึงความก้าวหน้าดังกล่าวว่าไม่สามารถนับจำนวนโครงสร้างสารกึ่งตัวนำในตู้เดียวได้ ก็เพียงพอที่จะระลึกถึงไมโครโปรเซสเซอร์ที่ทันสมัยจำนวนทรานซิสเตอร์ที่มีจำนวนพันล้านชิ้น ดังนั้นในกรณีหนึ่งเครื่องขยายเสียงสำหรับการดำเนินงานหลายตัวที่มีทรานซิสเตอร์เพียงไม่กี่โหลเท่านั้นจึงเป็นเรื่องง่ายมาก

รูปที่ 4

ตำแหน่งของเทอร์มินัลของแอมปลิฟายเออร์การดำเนินงานประเภทต่าง ๆ ในกรณีเดียวกันนั้นเหมือนกันซึ่งทำให้ง่ายต่อการเปลี่ยนโดยเฉพาะในกรณีที่ติดตั้งแอมพลิฟายเออร์ในซ็อกเก็ต แต่ในเวลาเดียวกันแอมพลิฟายเออร์แบบปฏิบัติการชนิดเดียวกันสามารถทำในกรณีที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง จำเป็นต้องใช้ความหลากหลายนี้ในสภาวะของมวลและการผลิตขนาดใหญ่เพื่อความสะดวกในการพัฒนาแผงวงจรพิมพ์และการออกแบบทั้งหมดของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

รูปที่ 3 แสดงแอมป์การทำงานที่เกิดขึ้นในเคส DIP8, DIP14

รูปที่ 5

รูปที่ 4 แสดงแอมพลิฟายเออร์ชนิด 4558 ในตู้ประเภท SIP-8 ซึ่งเป็นตู้แปดพินแถวเดียว

รูปที่ 6

ปัจจุบันแอมปลิฟายเออร์ด้านการดำเนินงานในกล่องหุ้ม SMD กำลังได้รับความนิยมเพิ่มขึ้น

รูปที่ 7

ในบทความถัดไปเราจะพิจารณาแอมพลิฟายเออร์ที่ใช้งานได้ดีเยี่ยมอินพุตและเอาต์พุตและคุณสมบัติพื้นฐานบางอย่างที่มีประโยชน์ในกระบวนการพัฒนาและการผลิตที่เป็นอิสระ (อ่านเพียงแค่บัดกรีในยามว่าง) ในรูปแบบต่างๆ "เพื่อจิตวิญญาณ" และมันก็ดีจริงๆถ้าเปลี่ยนกระบวนการบัดกรี solderless เขียงหั่นขนมเกี่ยวกับบทความที่ได้รับแล้ว

ความต่อเนื่องของบทความ:แอมพลิฟายเออร์ในอุดมคติ

Boris Aladyshkin