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Chip analogici leggendari
Tra i molti chip presentati nel moderno mercato dei componenti microelettronici, ci sono vere leggende che hanno giustamente guadagnato la loro alta reputazione. In questo articolo, ci concentreremo su quattro di questi microcircuiti analogici leggendari, vale a dire: NE555, A741, TL431 e LM311.
Timer integrato NE555
Circuito integrato analogico NE555 è un timer universale. Serve con successo in molti circuiti elettronici moderni per produrre impulsi ripetitivi o singoli con caratteristiche di tempo costante. Il chip è essenzialmente asincrono Grilletto RSavere soglie di ingresso specifiche definite con precisione da comparatori analogici interni e un preciso partitore di tensione.
La struttura integrata del microcircuito include 23 transistor, 16 resistori e 2 diodi. NE555 è ancora disponibile in vari pacchetti, ma è più popolare nei casi DIP-8 e SO-8, e in questa forma può essere trovato su molte schede. I produttori nazionali producono analoghi di questo timer con il nome KR1006VI1.
La storia del chip NE555 iniziò nel 1970, quando Hans Kamensind, un dipendente della società microelettronica americana Signetics, uno specialista nei circuiti PLL, eseguì il debug di un PLL con un VCO, la cui frequenza era ora indipendente dalla tensione, sparata a causa della crisi economica.
Questo sviluppo fu in seguito chiamato NE566 e conteneva tutti gli elementi del futuro timer NE555, inclusi i comparatori, partitore di tensionegrilletto e chiave. Il circuito potrebbe generare impulsi triangolari con l'ampiezza impostata dal divisore interno e con la frequenza impostata dal circuito RC esterno.
Hans Kamensind vendette il suo sviluppo a Signetics e poi si offrì di perfezionarlo al multivibratore in attesa, un singolo generatore di impulsi. L'idea non è stata immediatamente supportata, ma il responsabile delle vendite di Signetics, Art Fury, ha insistito e il progetto è stato approvato, il chip futuro è stato chiamato NE555 (NE di SigNEtics).
Il perfezionamento e il debug del timer impiegarono diversi mesi e alla fine, nel 1971, le vendite di NE555 in un caso a otto pin iniziarono ad un prezzo di 75 centesimi. Oggi, analoghi funzionali dell'originale NE555 sono disponibili in una varietà di versioni bipolari e CMOS da quasi tutti i principali produttori di componenti elettronici.
Consideriamo ora lo scopo delle conclusioni del timer integrato NE555, questo consentirà al lettore di capire il motivo per cui questo chip ha guadagnato un'enorme popolarità sia tra gli specialisti che tra gli appassionati di radioamatori.
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La prima conclusione è la terra. È collegato al filo negativo della fonte di alimentazione.
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La seconda conclusione è l'innesco. Quando la tensione su questo pin è inferiore a 1/3 della tensione di alimentazione, il timer si avvia. Allo stesso tempo, la corrente consumata da questo ingresso non supera i 500 nA.
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La terza conclusione è la via d'uscita. Quando il timer è acceso, la tensione su questo terminale è inferiore di 1,7 volt rispetto alla tensione di alimentazione e la corrente massima di questo terminale raggiunge i 200 mA.
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La quarta conclusione è ripristinata. Quando viene fornita una tensione di basso livello a questa uscita, inferiore a 0,7 volt, il microcircuito ritorna allo stato originale. Se non è necessario un ripristino durante il funzionamento nel circuito, questa uscita è semplicemente collegata al plus della fonte di alimentazione del microcircuito.
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La quinta conclusione è il controllo. Questa uscita è sotto tensione di riferimento ed è collegata all'ingresso di inversione del primo comparatore.
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La sesta conclusione è la soglia, basta. Quando una tensione superiore a 2/3 della tensione di alimentazione viene fornita a questa uscita, il timer si arresterà e la sua uscita verrà messa in uno stato di riposo.
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La settima conclusione è il discarico. Quando il livello di uscita del microcircuito è basso, questo pin all'interno del microcircuito è collegato a terra e quando l'uscita del microcircuito è alta, questo pin viene disconnesso da terra. Questo pin è in grado di resistere a correnti fino a 200 mA.
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L'ottava conclusione è la nutrizione. Questo pin è collegato al filo positivo della fonte di alimentazione del microcircuito, la cui tensione può essere compresa tra 4,5 e 16 volt.
Il chip NE555 è stato ampiamente utilizzato per la sua versatilità. Sulla sua base, vengono generati generatori, modulatori, relè temporali, dispositivi di soglia e molti altri nodi di varie apparecchiature elettroniche, la cui varietà è limitata solo dalla fantasia e dall'approccio creativo di ingegneri e sviluppatori.
Esempi di attività da risolvere sono: la funzione di ripristinare un segnale digitale distorto nelle linee di comunicazione, i filtri di vibrazione, gli alimentatori di commutazione, i controller on-off nei sistemi di controllo automatico, i controller PWM, i timer e molto altro.
Materiale aggiuntivo sul chip NE555:
555 Timer integrato - Viaggia attraverso la scheda tecnica
Blocco di protezione contro le perdite d'acqua
PWM - controller basato sul timer NE555 integrato per dimmer LED
Amplificatore operazionale uA741
uA741 è un amplificatore operazionale basato su transistor bipolari. Questo amplificatore operazionale di seconda generazione, sviluppato nel 1968 dall'ingegnere Fairchild Semiconductor David Fullagar, è una modifica dell'amplificatore operazionale LM101, che richiedeva un condensatore di correzione della frequenza esterna. Con uA741, non era più necessario un condensatore esterno, perché qui viene immediatamente installato sul chip stesso.
Le caratteristiche di uA741 erano perfette per quel tempo e la facilità d'uso del microcircuito contribuì al suo uso diffuso. Quindi uA741 è diventato un amplificatore operativo standard universale e fino ad oggi i suoi analoghi sono prodotti da molti produttori di componenti microelettronici, ad esempio: AD741, LM741 e l'analogo domestico - K140UD7. Questi microcircuiti sono disponibili in pacchetti DIP e chip.
Al cuore degli amplificatori operazionali c'è lo stesso principio, le differenze sono solo nella struttura. Gli amplificatori operazionali della seconda e della prossima generazione includono i seguenti blocchi funzionali:
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Lo stadio di ingresso è un amplificatore differenziale che fornisce amplificazione con un'impedenza di ingresso elevata e un livello di rumore basso.
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Amplificatore ad alta tensione, la risposta in frequenza diminuisce come in un filtro passa basso unipolare. Questo non è un differenziale, l'unica via d'uscita.
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Lo stadio di uscita (amplificatore), che offre un'elevata capacità di carico, una bassa resistenza di uscita e fornisce protezione da corto circuito e limitazione della corrente di uscita.
Un condensatore integrato da 30 pF fornisce un feedback negativo dipendente dalla frequenza che aumenta la stabilità dell'amplificatore operazionale quando si lavora con un feedback esterno. Questa è la cosiddetta compensazione Miller, che funziona quasi come un integratore costruito su un amplificatore operazionale. La compensazione della frequenza offre all'amplificatore operazionale stabilità incondizionata in una vasta gamma di condizioni e semplifica quindi il suo utilizzo in una vasta gamma di dispositivi elettronici.
Nello stadio di uscita uA741 è presente una resistenza con una resistenza di 25 ohm, che funge da sensore di corrente. Insieme al transistor Q17, questo resistore limita la corrente del seguace dell'emettitore Q14 a circa 25 mA. Nel braccio inferiore dello stadio di uscita push-pull, viene eseguita la limitazione di corrente attraverso il transistor Q20 misurazione corrente attraverso l'emettitore del transistor Q19 e la successiva limitazione della corrente che scorre alla base di Q15. Nelle modifiche più moderne dei circuiti uA741, è possibile utilizzare metodi per limitare la corrente di uscita leggermente diversi da quelli qui descritti.
Il chip ha due pin Offset per il bilanciamento, che consente di regolare esattamente il bias di ingresso dell'amplificatore operazionale su zero. A tale scopo è possibile utilizzare un potenziometro esterno. La tensione di alimentazione del microcircuito può raggiungere da + -18 a + -22 volt, a seconda della modifica, tuttavia l'intervallo raccomandato va da + -5 a + -15 volt.
Vedi anche su questo argomento:
Cosa sono gli amplificatori operazionali
Circuito amplificatore operazionale feedback
Circuiti dell'amplificatore operativo di feedback
Regolatore di tensione regolabile TL431
TL431 è stato lanciato da Texas Instruments nel 1978 ed è stato posizionato come regolatore di tensione regolabile di precisione. La versione precedente era un chip TL430 meno preciso. Oggi TL431 è prodotto da molti produttori con i marchi: LM431, KA431 e la sua controparte domestica - KR142EN19A.
TL431 è essenzialmente un diodo zener controllato, spesso presente nel pacchetto TO-92 a tre pin. Questo chip può forse essere visto sul tabellone di qualsiasi moderno alimentatori a commutazione, almeno - nello schema di isolamento galvanico dei circuiti secondari.
Il microcircuito è regolato in modo piuttosto semplice: quando una tensione viene fornita all'elettrodo di controllo al di sopra di una tensione di soglia di 2,5 volt, il transistor interno, che svolge la funzione di un diodo zener, entra in uno stato conduttore.
Il significato dei risultati è evidente dal diagramma di flusso:
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La prima conclusione è l'elettrodo di controllo.
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La seconda conclusione - svolge la funzione dell'anodo del diodo zener.
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La terza conclusione: svolge il ruolo del catodo del diodo zener.
La tensione operativa sul catodo può essere compresa tra 2,5 e 36 volt e la corrente nello stato di conduzione non deve superare i 100 mA, mentre la corrente di controllo non supera i 4 μA. Il riferimento di tensione interno ha un valore nominale di 2,5 volt.
Il microcircuito è così facile da configurare e utilizzare che ha già trovato l'applicazione più ampia in vari dispositivi elettronici, a partire dagli alimentatori a commutazione, dove tradizionalmente lavora insieme a un fotoaccoppiatore, per finire con sensori di luce e temperatura.
Oggi è difficile trovare un elettrodomestico ovunque sia TL431, proprio per questo motivo questo chip è disponibile in molti casi diversi. Pertanto, TL431 è ottimo per costruire circuiti di feedback in aspetti completamente diversi di questo concetto.
Esempi di utilizzo del chip TL431:
Indicatori e dispositivi di segnalazione su un diodo zener regolabile TL431
Comparatore analogico LM311
Il comparatore analogico LM311 è prodotto da National Semiconductor dal 1973 (dal 23 settembre 2011, la società fa parte ufficialmente di Texas Instruments). L'analogo domestico di questo comparatore è KR554CA3.
Questo comparatore di tensione integrato è caratterizzato da una corrente di ingresso molto piccola (150 nA). È appositamente progettato per l'uso in una vasta gamma di tensioni di alimentazione: da standard + - 15 V a unipolare + 5 V, tradizionale per la logica digitale. L'uscita del comparatore è compatibile con i livelli TTL, RTL, DTL e MOS.
Lo stadio di uscita con un collettore aperto consente di caricare direttamente l'uscita su un relè o una lampada a incandescenza e commutare la corrente fino a 50 mA a una tensione fino a 50 V. Il consumo di energia del microcircuito è di soli 135 mW con una tensione di + -15 V. molti schemi tipici delle sue applicazioni.
Il microcircuito contiene 20 resistori, 22 transistor bipolari, 1 transistor ad effetto di campo e 2 diodi. L'ingresso e l'uscita LM311 possono essere isolati dalla terra del circuito in modo che il circuito di uscita del microcircuito funzioni su un carico messo a terra o su un carico collegato al polo negativo o positivo della fonte di alimentazione.
Nel circuito del comparatore ci sono possibilità di bilanciare il cambio e il gate e le uscite di diversi LM311 possono essere collegate usando un circuito OR cablato. La probabilità di falsi positivi per questo chip è molto bassa.
Materiale aggiuntivo su questo argomento:
Vedi anche su electro-it.tomathouse.com
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