Amplificatori operazionali - tipi, designazioni, custodie di amplificatori

Un po 'di storia

Innanzitutto, alcune parole su cosa sono gli amplificatori operazionali (amplificatori operazionali). Il nome stesso suggerisce che alcune operazioni vengono eseguite con il loro aiuto. Potrebbe essere uno strumento chirurgico? Niente affatto. Questo strumento è progettato per eseguire varie operazioni matematiche.

Inizialmente, gli amplificatori operazionali venivano utilizzati nei computer analogici (AVM), in cui le informazioni erano rappresentate da segnali continui sotto forma di correnti e tensioni.

Sebbene gli AVM siano ormai un ricordo del passato, segnali analogiciottenuto da vari sensori (ad esempio, la pressione del fluido o l'angolo di rotazione del pedale del gas) sono ancora ampiamente utilizzati. E non c'è semplicemente nessun posto dove andare da questo.

Molto spesso, i segnali analogici vengono convertiti in digitali utilizzando, ad esempio, un ADC e la loro ulteriore elaborazione viene eseguita in modo digitale utilizzando microprocessori o microcontrollori.

Amplificatori operazionali della lampada

Innanzitutto, gli AVM a valvole fisse, le operazioni matematiche sui dati analogici sono state eseguite utilizzando circuiti speciali, chiamati amplificatori operazionali. Naturalmente, i primi amplificatori operazionali erano amplificatori a valvole. Il loro aspetto e diagramma sono mostrati nelle Figure 1 e 2.

Figura 1

Figura 2

Il design dell'amplificatore operazionale è chiaro dalla figura: l'intero circuito è stato assemblato in un alloggiamento e semplicemente inserito nella presa usando una base ottale come una sola lampada. La base elementale, come segue dalla Figura 2, è una coppia di lampade - doppi triodi. Come se solo 4 transistor.

Amplificatori operazionali a transistor

Dopo l'avvento dei transistor, gli amplificatori operazionali iniziarono ad essere implementati sotto forma di schede con connettori, e questo stato di cose continuò fino all'invenzione dei circuiti integrati. Ciò ha in qualche modo migliorato la situazione generale, privato del circuito di tutti gli svantaggi del "tubo": elevato consumo energetico e bassa affidabilità a causa della durata della lampada limitata. Ma gli amplificatori operazionali a transistor avevano i loro svantaggi. Prima di tutto, le loro dimensioni erano piuttosto grandi, mi piacerebbe di meno.

Amplificatori operazionali integrati

Il primo amplificatore operazionale integrato µA702 è stato sviluppato nel 1963 da Robert Widlar, un dipendente di Fairchild Semiconductor. Il dispositivo conteneva solo 9 transistor, ma costava fino a $ 300, il che gli ha permesso di essere utilizzato solo negli sviluppi per l'industria militare. Ma nel complesso, è stato un enorme passo avanti, una delle più grandi scoperte nell'elettronica.

Già nel 1965, Robert Widlar progettò l'amplificatore operazionale µA709, che costava molto meno da produrre, per soli $ 10. E anche un prezzo del genere non gli ha permesso di essere utilizzato per elettrodomestici, ma era abbastanza accettabile per l'automazione industriale, ecc compiti.

Nel 1967, Widlar si unì al National Semiconductor, dove sotto la sua guida svilupparono la LM101, che aveva le migliori caratteristiche. Nel 1968, Fairchild pubblicò µA741, che aveva una correzione della frequenza interna, il che rese il suo funzionamento ancora più stabile - un amplificatore operazionale con correzione interna non è soggetto all'autoeccitazione.

Come già detto Lo scopo principale dell'amplificatore operazionale è eseguire operazioni matematiche su variabili analogiche rappresentate da tensioni (somma, integrazione, moltiplicazione, ecc.). Ma in seguito è diventato chiaro che l'amplificatore operazionale è un elemento molto universale e la sua applicazione è semplicemente illimitata: amplificazione del segnale, filtri di frequenza attivi, generatori, comparatori e molto altro ancora.

Ora gli amplificatori operazionali sono prodotti in quantità tali che è semplicemente impossibile farne a meno. Inoltre, il prezzo di questi prodotti elettronici è in alcuni casi molto basso e le possibilità sono molto alte. Diversi amplificatori operazionali sono già alloggiati in un unico caso, il consumo di micro-potenza e un livello molto basso di rumore interno avvicinano gli amplificatori reali a quelli ideali. Tutto ciò consente l'utilizzo di amplificatori operazionali anche in apparecchiature audio professionali (mixer multicanale), rendendoli semplicemente insostituibili.

Naturalmente, la storia dell'aspetto e dello sviluppo degli amplificatori operazionali è molto più lunga e, probabilmente, più interessante, ma per ora ci limiteremo a queste informazioni.

Simboli dell'amplificatore operativo

O una storia di triangoli e rettangoli

I primi passi nella radio amatoriale iniziano, di regola, con l'uso di transistor discreti, che, spesso con un po 'di ironia o, al contrario, rispetto, gli specialisti esperti semplicemente chiamano "sciolti". Su tali transistor puoi fare quasi tutto, ma spesso questa occupazione richiede una qualifica abbastanza alta dell'esecutore.

Un semplice esempio: la messa a punto di un UMZCH di alta qualità può costare diversi set di potenti transistor costosi. Per evitare che ciò accada, è necessario avere sufficiente esperienza nella costruzione di tali dispositivi, utilizzare vari dispositivi di protezione nei circuiti di alimentazione e di carico. Nel caso più semplice, lampade a incandescenza con la tensione e la potenza corrispondenti.

Molto più veloce dei risultati finali sulla base di "amplificatore" può essere raggiunto se si utilizza l'ULF nelle prestazioni integrate. Ho appena aggiunto alcuni resistori, condensatori, un alimentatore, un blocco timbrico e, per favore, hai un amplificatore pronto davanti a te. Ma qui parleremo di amplificatori operazionali, del loro uso in progetti radio amatoriali.

Probabilmente nessuno raccoglierà in casa AVM e tutti i tipi di additivi - differenziatori. Un uso molto diffuso di amplificatori operazionali in amplificatori, mixer e proprio durante la riparazione di varie apparecchiature elettroniche richiederà almeno le conoscenze di base sugli amplificatori operazionali. Cosa sarà scritto in questo articolo.

Come sono indicati gli amplificatori operazionali sui circuiti elettrici

Come tutte le parti radio di amplificatori operazionali sono indicate sui diagrammi usando UGO - simboli grafici convenzionali. Le designazioni possono essere molto diverse, anche se, in generale, significano la stessa cosa. Alla prima conoscenza dei circuiti sugli amplificatori operazionali, sorgono dubbi, improvvisamente farò qualcosa di sbagliato, all'improvviso tutto semplicemente si esaurirà.

Se non si tiene conto della struttura interna degli amplificatori operazionali, che, per inciso, è piuttosto complicata a prima vista (queste sono le tradizioni dell'elettronica integrata), esternamente gli operatori sembrano semplici e logici. L'ulteriore descrizione riguarderà solo le conclusioni esterne e il loro uso in vari schemi.

Un moderno amplificatore operazionale di solito ha due ingressi, un'uscita e due uscite per il collegamento dell'alimentazione. Questo è il minimo set "gentiluomo". Oltre alle conclusioni di cui sopra, potrebbero esserci conclusioni per il collegamento di elementi di correzione della frequenza, conclusioni per il bilanciamento (regolazione dello zero in uscita). Varie UGO per amplificatori operazionali sono mostrate nella Figura 1. Consideratele il più dettagliate possibile.

Figura 3

Nelle figure 1a e 1b, i casi dell'amplificatore operazionale sono mostrati sotto forma di un triangolo isoscele. Sì, questo non è altro che una custodia per microcircuiti. Sul lato sinistro ci sono 2 ingressi: invertente (indicato da un segno meno o un piccolo cerchio) e non invertito (indicato da un segno più o semplicemente disegnato senza un cerchio). Nota: se il circuito è disegnato secondo le "regole del buon tono", tutti gli ingressi sono a sinistra e le uscite sono a destra dell'elemento in questione.Le conclusioni ausiliarie, ad esempio correzione, nutrizione, possono essere individuate a piacere.

Qui, proprio nell'angolo destro del triangolo c'è un'uscita con la scritta "Uscita", e i terminali per il collegamento dell'alimentazione, molto spesso due polari, sono mostrati sopra e sotto. Per non sovraccaricare, non appannare le conclusioni del circuito, gli alimentatori spesso non vengono visualizzati. La loro adesione è indicata semplicemente nelle note allo schema.

Il case dell'amplificatore operazionale può essere rappresentato come un rettangolo, come mostrato nella Figura 1c. Tutte le altre parti di questa figura sono le stesse di una custodia triangolare.

Involucri per amplificatori operazionali

La moderna tecnologia dei semiconduttori ha raggiunto progressi tali che il numero di strutture a semiconduttore in un involucro semplicemente non può essere contato. Basta ricordare i moderni microprocessori, il numero di transistor in cui ammontano a miliardi di pezzi. Pertanto, posizionare in un caso diversi amplificatori operazionali contenenti solo poche decine di transistor è anche una questione molto semplice.

Figura 4

La posizione dei terminali degli amplificatori operazionali di vario tipo negli stessi casi è la stessa, il che rende molto semplice sostituirli, specialmente nei casi in cui gli amplificatori operazionali sono installati in connettori - prese. Ma allo stesso tempo, amplificatori operazionali dello stesso tipo possono essere realizzati in casi completamente diversi. Questa varietà è richiesta in condizioni di produzione di massa e su larga scala principalmente per la comodità di sviluppare circuiti stampati e l'intero design di un dispositivo elettronico.

La Figura 3 mostra gli amplificatori operazionali realizzati nei casi DIP8, DIP14.

 

Figura 5

La Figura 4 mostra un amplificatore operazionale di tipo 4558 in un contenitore di tipo SIP-8, un contenitore a otto pin a fila singola.

Figura 6

Attualmente, gli amplificatori operazionali in custodie SMD stanno guadagnando crescente popolarità.

Figura 7

Nel prossimo articolo considereremo l'amplificatore operazionale ideale, i suoi ingressi e uscite e alcune proprietà di base che sono utili nel processo di sviluppo e produzione indipendente (leggi solo la saldatura a tuo piacimento) di vari schemi "per l'anima". Ed è davvero bello se il processo di saldatura viene sostituito taglieri senza saldaturadi cui l'articolo è già stato.

Continuazione dell'articolo:L'amplificatore operazionale ideale

Boris Aladyshkin