İşlemsel yükselteçler - tipleri, tanımları, yükselteç kasaları

Biraz tarih

İlk olarak, işlemsel amplifikatörlerin (op amper) ne olduğu hakkında birkaç kelime. Adın kendisi bazı işlemlerin yardımı ile yapıldığını gösterir. Cerrahi bir araç olabilir mi? Hiç de değil. Bu araç çeşitli matematiksel işlemleri gerçekleştirmek için tasarlanmıştır.

Başlangıçta, bilginin akımlar ve gerilimler şeklinde sürekli sinyallerle temsil edildiği analog bilgisayarlarda (AVM) operasyonel amplifikatörler kullanıldı.

AVM'ler artık geçmişte kalsa da, analog sinyallerçeşitli sensörlerden elde edilen (örneğin, sıvı basıncı veya gaz pedalının dönme açısı) hala çok yaygın olarak kullanılmaktadır. Ve bundan gidecek hiçbir yer yok.

Çoğu zaman, analog sinyaller örneğin bir ADC kullanılarak dijitale dönüştürülür ve bunların ileri işlemleri mikroişlemciler veya mikrodenetleyiciler kullanılarak dijital olarak gerçekleştirilir.

Lamba İşlemsel Yükselteçleri

İlk olarak, hala tüp AVM'leri, analog veriler üzerinde matematiksel işlemler, operasyonel amplifikatörler olarak adlandırılan özel devreler kullanılarak gerçekleştirildi. Doğal olarak, ilk işlemsel yükselteçler tüp yükselteçlerdi. Görünüşleri ve diyagramları Şekil 1 ve 2'de gösterilmektedir.

Resim 1

Resim 2

İşlemsel amplifikatörün tasarımı şekilde açıktır: tüm devre bir yuvaya monte edildi ve tek bir lamba olarak bir sekizli taban kullanılarak sokete basitçe sokuldu. Temel taban, Şekil 2'de gösterildiği gibi, bir çift lamba - çift triyottur. Sanki sadece 4 transistör.

Transistör İşlemsel Yükselteçleri

Transistörlerin ortaya çıkmasından sonra, operasyonel amplifikatörler konektörlü pano şeklinde uygulanmaya başlandı ve bu durum entegre devreler icat edilene kadar devam etti. Bu, genel durumu biraz iyileştirdi, tüm “tüp” dezavantajlarının devresini mahrum etti: sınırlı lamba ömrü nedeniyle yüksek güç tüketimi ve düşük güvenilirlik. Ancak transistör op amperlerinin dezavantajları vardı. Her şeyden önce, boyutları oldukça büyüktü, daha az istiyorum.

Entegre İşlemsel Yükselteçler

İlk entegre işlemsel amplifikatör µA702, 1963 yılında Fairchild Semiconductor çalışanı Robert Widlar tarafından geliştirildi. Cihaz sadece 9 transistör içeriyordu, ancak maliyeti sadece 300 $ 'a mal oldu, bu da sadece askeri sanayi için gelişmelere izin verdi. Ama genel olarak, elektronikte en büyük keşiflerden biri olan ileriye doğru büyük bir adımdı.

Zaten 1965'te Robert Widlar, üretimi çok daha az olan µA709 işlemsel amplifikatörü sadece 10 $ karşılığında tasarladı. Ve böyle bir fiyat bile ev aletleri için kullanılmasına izin vermedi, ancak endüstriyel otomasyon vb.İçin oldukça kabul edilebilirdi. görevler.

1967'de Widlar, Ulusal Yarıiletken'e katıldı ve liderliği altında en iyi özelliklere sahip olan LM101'i geliştirdiler. 1968'de Fairchild, çalışmasını daha da kararlı hale getiren dahili frekans düzeltmesi olan µA741'i piyasaya sürdü - dahili düzeltmeye sahip bir operasyonel amplifikatör kendini uyarmaya eğilimli değil.

Daha önce de söylendiği gibi işlemsel yükselticinin temel amacı, gerilimlerle (toplama, integral, çarpma, vb.) temsil edilen analog değişkenler üzerinde matematiksel işlemler yapmaktır. Ancak daha sonra op-amp'in çok evrensel bir öğe olduğu ve uygulanmasının sınırsız olduğu anlaşıldı: sinyal amplifikasyonu, aktif frekans filtreleri, jeneratörler, karşılaştırıcılar ve çok daha fazlası.

Artık operasyonel amplifikatörler, kullanımları olmadan yapılması imkansız olan miktarlarda üretilmektedir. Ek olarak, bu elektronik ürünlerin fiyatı bazı durumlarda çok düşüktür ve olasılıklar çok yüksektir. Birkaç operasyonel amplifikatör zaten bir durumda, mikro güç tüketimi ve çok düşük bir iç gürültü seviyesi, gerçek amplifikatörleri ideal olanlara yakınlaştırıyor. Tüm bunlar, profesyonel ses ekipmanlarında (çok kanallı mikserler) bile operasyonel amplifikatörlerin kullanılmasına izin vererek onları vazgeçilmez kılar.

Tabii ki, işlemsel amplifikatörlerin ortaya çıkış ve gelişim tarihi çok daha uzun ve muhtemelen daha ilginç, ancak şimdilik kendimizi bu bilgilerle sınırlayacağız.

İşlemsel Yükselteç Sembolleri

Veya üçgenler ve dikdörtgenler hakkında bir hikaye

Amatör radyodaki ilk adımlar, kural olarak, çoğu zaman ironiyle veya aksine, deneyimli uzmanların sadece "gevşek" olarak adlandırdığı ayrı transistörlerin kullanımı ile başlar. Bu tür transistörlerde neredeyse her şeyi yapabilirsiniz, ancak genellikle bu meslek, sanatçının oldukça yüksek bir niteliğini gerektirir.

Basit bir örnek: yüksek kaliteli bir UMZCH'nin ayarlanması birkaç güçlü pahalı transistör setine mal olabilir. Bunun olmasını önlemek için, bu tür cihazları oluşturma konusunda yeterli deneyime sahip olmanız, güç ve yük devrelerinde çeşitli koruyucu cihazlar kullanmanız gerekir. En basit durumda, karşılık gelen voltaj ve gücün akkor lambaları.

ULF'yi entegre performansta kullanırsanız, "amplifikatör" temelinde nihai sonuçlardan çok daha hızlı elde edilebilir. Birkaç direnç, kapasitör, bir güç kaynağı, bir timbral blok ekledik ve lütfen önünüzde hazır bir amplifikatör var. Ancak burada, operasyonel amplifikatörler, amatör radyo tasarımlarında kullanımları hakkında konuşacağız.

Muhtemelen kimse evde AVM ve her türlü toplayıcıyı toplayamaz - farklılaştırıcılar. Amplifikatörlerde, mikserlerde ve sadece çeşitli elektronik ekipmanı onarırken op-amp'lerin çok yaygın kullanımı, operasyonel amplifikatörler hakkında en azından temel bilgi gerektirir. Bu makalede ne yazılacak?

İşlemsel yükselteçler elektrik devrelerinde nasıl gösterilir?

İşlemsel yükselteçlerin tüm radyo parçaları gibi, diyagramlarda UGO - geleneksel grafik sembolleri kullanılarak gösterilir. Atamalar çok çeşitli olabilir, ancak genel olarak aynı anlama gelirler. İşlemsel yükselteçlerdeki devrelerle ilk tanışmada şüpheler ortaya çıkar, aniden yanlış bir şey yapacağım, aniden her şey basitçe yanar.

Bu arada, ilk bakışta tesadüfi olarak karmaşık olan işlemsel amplifikatörlerin iç yapısını dikkate almazsanız (bunlar entegre elektronik gelenekleridir), dışarıdan operatörler basit ve mantıklı görünür. Daha fazla açıklama sadece dış sonuçlar ve bunların çeşitli şemalarda kullanımı ile ilgilidir.

Modern bir operasyonel amplifikatörde güç bağlamak için genellikle iki giriş, bir çıkış ve iki çıkış bulunur. Bu minimum "centilmence" settir. Yukarıdaki sonuçlara ek olarak, frekans düzeltme elemanlarını bağlamak için sonuçlar, dengeleme için sonuçlar (çıkışta sıfır ayarlama) olabilir. İşlemsel amplifikatörler için çeşitli UGO'lar Şekil 1'de gösterilmektedir.

Şekil 3.

Şekil la ve lb'de, işlemsel kuvvetlendirici durumları ikizkenar üçgen şeklinde gösterilmiştir. Evet, bu bir mikro devre kutusundan başka bir şey değildir. Sol tarafta 2 giriş vardır: ters çevirme (eksi işareti veya küçük bir daire ile gösterilir) ve ters çevirme (artı işareti ile gösterilir veya daire olmadan çizilir). Not: devre "iyi ton kuralları" na göre çizilirse, tüm girişler solda ve çıkışlar söz konusu elemanın sağındadır.Yardımcı sonuçlar, örneğin, düzeltme, beslenme, istediğiniz gibi bulunabilir.

Burada, üçgenin sağ köşesinde "Çıktı" yazısıyla bir çıkış vardır ve gücü bağlamak için terminaller, çoğunlukla iki kutup, yukarıda ve aşağıda gösterilmiştir. Aşırı yüklenmemek için devre sonuçlarını bulaştırmayın, güç kaynakları çoğunlukla gösterilmez. Onların katılımı sadece şemadaki notlarda belirtilmiştir.

İşlemsel yükselticinin durumu, Şekil 1c'de gösterildiği gibi bir dikdörtgen olarak gösterilebilir. Bu şeklin tüm diğer kısımları üçgen bir kasadakiyle aynıdır.

İşlemsel yükselteçler için muhafazalar

Modern yarı iletken teknolojisi, bir kasadaki yarı iletken yapıların sayısının basitçe sayılamayacağı kadar ilerlemiştir. Milyarlarca parçaya karşılık gelen transistörlerin sayısını modern mikroişlemcileri hatırlamak yeterlidir. Bu nedenle, bir durumda, sadece birkaç düzine transistör içeren birkaç operasyonel amplifikatörün yerleştirilmesi çok basit bir konudur.

Resim 4

Aynı durumlarda çeşitli tiplerdeki işlemsel yükselteçlerin terminallerinin konumu aynıdır, bu da özellikle işlemsel yükselteçlerin konektörlere - soketlere takıldığı durumlarda değiştirilmelerini çok kolaylaştırır. Ancak aynı zamanda, tamamen farklı durumlarda aynı tipteki işlemsel amplifikatörler yapılabilir. Bu çeşitlilik, ağırlıklı olarak baskılı devre kartlarının geliştirilmesi ve bir elektronik cihazın tüm tasarımı için kitle ve büyük ölçekli üretim koşullarında gereklidir.

Şekil 3, DIP8, DIP14 kasalarında yapılan işlemsel yükselteçleri göstermektedir.

 

Resim 5

Şekil 4, SIP-8 tipi bir muhafazadaki 4558 tipi bir işlemsel yükselticiyi gösterir - tek sıralı sekiz pimli bir muhafaza.

Resim 6

Şu anda, SMD kasalarındaki operasyonel amplifikatörler giderek daha popüler hale geliyor.

Resim 7

Bir sonraki makalede, "ruh için" çeşitli şemaların bağımsız gelişimi ve üretimi (boş zamanlarınızda sadece lehimleme) sürecinde yararlı olan ideal operasyonel amplifikatörü, girişlerini ve çıkışlarını ve bazı temel özellikleri ele alacağız. Lehimleme işleminin değiştirilmesi gerçekten iyi lehimsiz breadboardsmakalenin daha önce olduğu hakkında.

Makalenin devamı:İdeal işlemsel kuvvetlendirici

Boris Aladyshkin