Модели операционных усилителей
Добавлено 29 декабря 2018 в 04:20
Сохранить или поделиться
Хотя упоминание об операционных усилителях обычно вызывает воспоминание о полупроводниковых устройствах, построенных как интегральные микросхемы на миниатюрном кремниевом чипе, первые операционные усилители были фактически схемами на электронных лампах. Первый коммерческий операционный усилитель общего назначения был изготовлен компанией George A. Philbrick Researches, Incorporated в 1952 году. Обозначенный как K2-W, он был построен на двух сдвоенных триодных лампах, смонтированных вместе с восьмивыводным разъемом для легких установки и обслуживания в шасси электронного оборудования той эпохи. Сборка выглядела примерно так:
Операционный усилитель Philbrick Researches, модель K2-W
Операционный усилитель K2-W, принципиальная схемаВ случае если вы не знакомы с работой электронных вакуумных ламп, они работают аналогично полевым транзисторам с изолированным затвором (IGFET) с обедненным каналом N-типа: то есть они проводят большой ток, когда управляющая сетка (пунктирная линия) становится более положительной по напряжению по отношению к катоду (изогнутая линия в нижней части условного обозначения лампы), и проводят меньше тока, когда управляющая сетка по напряжению менее положительна (или более отрицательна), чем катод. Лампа двойного триода слева работает как
При напряжении двуполярного источника питания +300/-300 вольт этот операционный усилитель мог развивать выходное напряжение только до +/- 50 вольт, что очень плохо по сегодняшним стандартам. Он имел коэффициент усиления по напряжению при разомкнутой петле обратной связи от 15000 до 20000, скорость нарастания +/- 12 вольт/микросекунда, максимальный выходной ток 1 мА, потребляемую мощность более 3 Вт (без учета ламп накаливания!), и стоил около 24 долларов в 1952 году. Лучшей производительности можно было бы достичь, используя более сложную конструкцию схемы, но только при большем энергопотреблении, большей стоимости и пониженной надежности.
С появлением твердотельных транзисторов стали возможны операционные усилители с гораздо меньшим энергопотреблением и повышенной надежностью, но многие другие параметры производительности остались примерно такими же. Возьмем, к примеру, модель P55A от Philbrick, твердотельный операционный усилитель общего назначения примерно 1966 года. P55A демонстрировал коэффициент усиления при разомкнутой петле обратной связи 40000, скорость нарастания 1,5 вольт/мкс и размах выходного сигнала +/- 11 вольт (при напряжении источника питания +/- 15 вольт), максимальный выходной ток 2,2 мА и стоимость 49 долларов (или около 21 доллара для версии «широкого потребления»). P55A, как и другие операционные усилители линейки Philbrick, имел дискретную компонентную конструкцию, состоящую из транзисторов, резисторов и конденсаторов, помещенных в твердый «кирпич», напоминающий большой корпус интегральной микросхемы.
Построить неточный операционный усилитель на дискретных компонентах нетрудно. Схема одной такой схемы показана на рисунке ниже.
Несмотря на то, что его производительность по современным стандартам довольно неутешительна, он демонстрирует, что для создания минимально функционирующего операционного усилителя сложность не требуется. Транзисторы Q3 и Q4 формируют сердце другой схемы дифференциальной пары, полупроводникового эквивалента первой триодной лампы в схеме K2-W. Как и в схеме с электронной вакуумной лампой, назначением дифференциальной пары является усиление и преобразование дифференциального напряжения между двумя входными клеммами в выходное несимметричное напряжение.
С появлением технологии интегральных микросхем (ИМС) в конструкциях операционных усилителей произошло резкое увеличение производительности, надежности, плотности и экономичности. Между 1964 и 1968 годами корпорация Fairchild представила три модели микросхем операционных усилителей: 702, 709 и всё еще популярный 741. Хотя 741 в настоящее время считается устаревшим с точки зрения производительности, он по-прежнему пользуется популярностью среди любителей за свою простоту и отказоустойчивость (например, защита от короткого замыкания на выходе). Личный опыт использования множества операционных усилителей 741 привел меня к выводу, что его сложно убить…
Внутренняя принципиальная схема операционного усилителя модели 741 показана на рисунке ниже.
По стандартам интегральных микросхем 741 является очень простым устройством: пример низкой степени интеграции, или технологии SSI (small-scale integration). Сборка этой схемы на дискретных компонентах стоила бы усилий, поэтому вы можете увидеть преимущества даже самой примитивной технологии интегральных микросхем по сравнению с дискретными компонентами, когда задействовано большое количество элементов.
Радиолюбителям, студентам и инженерам, желающим повысить производительность, на выбор предлагаются сотни моделей операционных усилителей. Многие продаются по цене менее доллара за штуку даже в розницу. Операционные усилители специального назначения, измерительные (инструментальные) и радиочастотные, могут быть немного дороже. В этом разделе я продемонстрирую несколько популярных и доступных операционных усилителей, сравнивая их технические характеристики. Достопочтенный 741 включен в качестве «эталона» для сравнения, хотя он, как я уже говорил, считается устаревшим.
Модели операционных усилителей| Модель | Устройства/корпус | Напряжение питания | Полоса пропускания | Ток смещения | Скорость нарастания напряжения | Выходной ток |
|---|---|---|---|---|---|---|
| (номер) | (количество) | (В) | (МГц) | (нА) | (В/мкс) | (мА) |
| TL082 | 2 | 12 / 36 | 4 | 8 | 13 | 17 |
| LM301A | 1 | 10 / 36 | 1 | 250 | 0.5 | 25 |
| LM318 | 1 | 10 / 40 | 15 | 500 | 70 | 20 |
| LM324 | 4 | 3 / 32 | 1 | 45 | 0.25 | 20 |
| LF353 | 2 | 12 / 36 | 4 | 8 | 13 | 20 |
| LF356 | 1 | 10 / 36 | 5 | 8 | 12 | 25 |
| LF411 | 1 | 10 / 36 | 4 | 20 | 15 | 25 |
| 741C | 1 | 10 / 36 | 1 | 500 | 0.5 | 25 |
| LM833 | 2 | 10 / 36 | 15 | 1050 | 7 | 40 |
| LM1458 | 2 | 6 / 36 | 1 | 800 | 10 | 45 |
| CA3130 | 1 | 5 / 16 | 15 | 0.05 | 10 | 20 |
В приведенной выше таблице перечислены лишь некоторые из недорогих моделей операционных усилителей, широкодоступных у поставщиков электроники. Большинство из них доступно в розничных магазинах. Все цены ниже 1 доллара. Как вы можете видеть, между некоторыми из этих устройств наблюдается существенная разница в производительности. Возьмем, к примеру, параметр входного тока смещения: CA3130 выигрывает приз за самое низкое значение, 0,05 нА (или 50 пА), а LM833 имеет самое высокое значение, чуть более 1 мкА. Модель CA3130 достигает своего невероятно низкого тока смещения благодаря использованию MOSFET транзисторов в своем входном каскаде. Один производитель объявляет входное сопротивление 3130 равным 1,5 тераом, или 1,5 x 10
В то время как 741 указывается в схемах многих электронных проектов и демонстрируется во многих учебниках, его производительность во всех отношениях давно обойдена другими конструкциями. Некоторые конструкции, даже изначально основанные на 741, с годами были улучшены, чтобы значительно превзойти первоначальные технические характеристики. Одним из таких примеров является модель 1458, два операционных усилителя в 8-выводном DIP корпусе, которая когда-то имела те же характеристики производительности, что и одиночный 741. В своем последнем воплощении он может похвастаться более широким диапазоном напряжений источника питания, скоростью нарастания напряжения в 50 раз выше и почти вдвое большим выходным током по сравнению с 741, при этом сохранив функцию защиты от короткого замыкания как в 741. Операционные усилители с полевыми транзисторами (JFET и MOSFET) на входах значительно превосходят характеристики 741 по току смещения и, как правило, превосходят 741 по ширине полосы частот и скорости нарастания напряжения.
Мои персональные рекомендации для операционных усилителей таковы: когда приоритетом является низкий ток смещения (например, в схемах низкоскоростных интеграторов), выбирайте 3130. Для работы усилителя постоянного тока общего назначения хорошую производительность предлагает модель 1458 (и вы можете получить два операционных усилителя в одном корпусе). Для повышения производительности выбирайте модель 353, так как это совместимая по выводам замена для 1458. 353 разработан с входной схемой на полевых транзисторах для получения очень низкого тока смещения и имеет полосу пропускания, в 4 раза большую, чем у 1458, хотя его ограничение по выходному току ниже (но выход всё еще имеет защиту от короткого замыкания). Может быть, его будет труднее найти на полке вашего местного магазина радиодеталей, но он всё еще продается по разумной цене, как и 1458.
Если требуется низкое напряжение питания, я рекомендую модель 324, так как она работает при постоянном напряжении 3 В. Ее требования к входному току смещения также низки, и она предоставляет четыре операционных усилителя в одной 14-выводной микросхеме. Ее основными недостатками являются скорость, полоса пропускания, ограниченная до 1 МГц, и скорость нарастания выходного напряжения только 0,25 вольт в микросекунду. Для схем высокочастотных усилителей хорошо подходит модель «общего назначения» 318.
Операционные усилители специального назначения, доступные по скромной цене, обеспечивают лучшие технические характеристики. Многие из них выполнены для определенного типа преимуществ по производительности, таких как максимальная полоса пропускания или минимальный ток смещения. Возьмем, для примера, операционные усилители в таблице ниже, оба из которых рассчитаны на высокую пропускную способность.
| Модель | Устройства/корпус | Напряжение питания | Полоса пропускания | Ток смещения | Скорость нарастания напряжения | Выходной ток |
|---|---|---|---|---|---|---|
| (номер) | (количество) | (В) | (МГц) | (нА) | (В/мкс) | (мА) |
| CLC404 | 1 | 10 / 14 | 232 | 44000 | 2600 | 70 |
| CLC425 | 1 | 5 / 14 | 1900 | 40000 | 350 | 90 |
CLC404 стоит 21,8 долларов (почти столько же, сколько первый коммерческий операционный усилитель Джорджа Филбрика, хотя и без поправки на инфляцию), а CLC425 стоит немного дешевле – 3,23 доллара за штуку. В обоих случаях высокая скорость достигается за счет высоких токов смещения и ограниченных диапазонов напряжения питания.
Некоторые операционные усилители, рассчитанные на высокую выходную мощность, перечислены в таблице ниже.
| Модель | Устройства/корпус | Напряжение питания | Полоса пропускания | Ток смещения | Скорость нарастания напряжения | Выходной ток |
|---|---|---|---|---|---|---|
| (номер) | (количество) | (В) | (МГц) | (нА) | (В/мкс) | (мА) |
| LM12CL | 1 | 15 / 80 | 0.7 | 1000 | 9 | 13000 |
| LM7171 | 1 | 5.5 / 36 | 200 | 12000 | 4100 | 100 |
Да, на самом деле LM12CL имеет номинальный выходной ток 13 ампер (13000 миллиампер)! Он стоит 14,4 долларов, что не так уж и много, учитывая мощность устройства. LM7171, с другой стороны, обменивает способность высокого выходного тока на способность быстрого изменения выходного напряжения (высокой скорости нарастания напряжения). Он стоит 1,19 доллара, примерно столько же, сколько стоят некоторые операционные усилители общего назначения.
Также могут быть приобретены сборки усилителей, готовые к применению, в отличие от голых операционных усилителей. Например, корпорации Burr-Brown и Analog Devices, давно известные своими линейками прецизионных усилителей, предлагают в заранее разработанных корпусах инструментальные усилители, а также другие специализированные усилительные устройства. В конструкциях, где важны высокая точность и повторяемость после ремонта, разработчику может быть выгоднее выбрать такой заранее спроектированный усилительный «блок», а не создавать схему из отдельных операционных усилителей. Конечно, эти устройства обычно стоят немного больше, чем отдельные операционные усилители.
Оригинал статьи:
Теги
ОбучениеОУ (операционный усилитель)ЭлектроникаСохранить или поделиться
Операционные усилители
Операционные усилители с низким током потребления
ISL28194 – операционный усилитель с рекордно низким током потребления
Микросхема ISL28194 – Rail-To-Rail (RRIO) операционный усилитель с низким током потребления в активном режиме и возможностью еще большего его снижения в режиме «отключен». Усилитель идеально подходит для изделий, питающихся от 2-х алкалиновых (1,5-вольтовых) батарей или одной литиевой батареи, например, в датчиках пожарной сигнализации.
Основные характеристики
| Напряжение питания | от 1,8 до 5,5В |
| Типовой ток потребления | 330нА. |
| Ток потребления в режиме DISABLE | не более 20 нА (типовое значение – 2 нА) |
| Типовой входной ток смещения | 10 пА. |
| Полоса частот | до 3,5 кГц. |
| Выходной ток | до ±10 мА. |
| Рабочий диапазон температур | от -40 до +125°С |
Rail-To-Rail по входам и выходу.
Микросхема выпускается в стандартном корпусе TSOT23-6, а также в ультраминиатюрном безвыводном корпусе UTDFN размером 1,6х1,6 мм.
ISL28133 – микромощный малошумящий RRIO операционный усилитель с низким температурным дрейфом
Микросхема ISL28133 – операционный усилитель общего назначения, который отлично подходит для применения в батарейных приборах. Особенностью данного ОУ является использование в нем двух параллельных цепей усиления – главного ОУ (400kHz, 174dB), и усилителя с модуляцией-демодуляцией (chopper stabilized amplifier) для получения очень низкого напряжения смещения и температурного дрейфа (2мкВ и 0.02мкВ/°C соответственно).
Основные характеристики
| Напряжение питания | от 1,8 до 5,5В |
| Ток потребления | 18 мкА |
| Низкий уровень шумов | 1.1µVP-P |
| Входной ток смещения | ±30 пА |
| Напряжение смещения, типовое | ±2 мкВ |
| Температурный дрейф, типовое значение | 0.02мкВ/°C |
| Полоса частот | 400 кГц |
| Рабочий диапазон температур | -40 до +125°C |
Микросхема ОУ ISL28133 выпускается как в стандартных корпусах SOT23-5 и SC70-5, так и в сверхминиатюрном корпусе uTDFN размером 1,6х 1,6 мм.
Имеются также микросхемы ISL28233 и ISL28433 – соответственно 2- и 4-х канальные аналоги ISL28133
ISL28114, ISL28214, ISL28414 – микросхемы RRIO ОУ общего назначения
Операционные усилители серии ISL28x14 – это микросхемы, содержащие, соответственно, 1, 2 и 4 ОУ общего назначения. Их основные достоинства – низкий ток потребления и достаточно широкая полоса частот.
Основные характеристики
| Напряжение питания | от 1,8 до 5,5В |
| Ток потребления | 390 мкА |
| Входной ток смещения | 20 пА |
| Полоса частот | 5 МГц |
| Рабочий диапазон температур | -40 до +125°C |
Микросхемы выпускаются в следующих типах корпусов:
- ISL28114 (одиночный ОУ) — SC70-5, SOT23-5
- ISL28214 (сдвоенный ОУ) — MSOP8, SO8, SOT23-8
- ISL28414 (счетверенный ОУ) — SOIC14, TSSOP14
ISL28130, ISL28230 и ISL28430 -микросхемы RRIO ОУ общего назначения
Операционные усилители серии ISL28x30 – это микросхемы, содержащие, соответственно, 1, 2 и 4 ОУ общего назначения. Их основные достоинства – низкий ток потребления и невысокая цена.
Основные характеристики
| Напряжение питания | от 1,8 до 5,5В. |
| Ток потребления | 20 мкА |
| Входной ток смещения | 60 пА |
| Полоса частот | 400 кГц |
| Температурный дрейф, типовое значение | 0.02мкВ/°C |
| Рабочий диапазон температур | -40 до +125°C |
Микросхемы выпускаются в следующих типах корпусов:
- SL28130 (одиночный ОУ) — SC70-5, SOT23-5, SOIC-8
- ISL28230 (сдвоенный ОУ) — MSOP8, SO8, DFN-8
- ISL28430 (счетверенный ОУ) — SOIC14, TSSOP14
ISL28118,ISL28218 – прецизионные малошумящиеRROОУ с напряжением питания до 40 вольт
Серия «высоковольтных» ОУ ISL28x18 включает в себя одно- и двухканальные микросхемы с напряжением питания до 40В и Rail-To-Rail выходом. Микросхемы характеризуются низким напряжением смещения, низким температурным дрейфом, хорошими шумовыми параметрами и небольшим током потребления.
Основные характеристики
| Напряжение питания | от 3 до 40В, допускается работа микросхемы с двухполярным питанием |
| Ток потребления | 850 мкА/канал |
| Входной ток смещения | 20 пА |
| Полоса частот | 4 МГц |
| Низкое напряжение шумов | 5.6nV/ÖHz |
| Низкий шумовой ток | 355fA/ÖHz |
| Рабочий диапазон температур | -40 до +125°C |
| Малый температурный дрейф: | |
| ISL28118 | 1.2µV/°C (max) |
| ISL28218 | 1.4µV/°C (max) |
Микросхемы ISL28118 и ISL28218 предназначены для применения в прецизионных измерительных приборах, промышленном и медицинском оборудовании, системах сбора данных и т.п.
ISL28107, ISL28207, ISL28407 – ОУ с низким дрейфом.
Основные характеристики
| Напряжение питания | до 42 В |
| Ток потребления | 300 мкА |
| Входной ток смещения | 60 пА |
| Полоса частот | 1 МГц |
| Уровень шума | 14nV/ÖHz |
| Рабочий диапазон температур | -40 до +125°C |
ISL28108, ISL28208, ISL28408 – прецизионные «высоковольтные» ОУ
Rail-To-Rail по выходу
Основные характеристики
| Напряжение питания | от 3 до 40 В |
| Ток потребления | 165 мкА |
| Входной ток смещения | 60 пА |
| Полоса частот | 1,2 МГц |
| Уровень шума | 15.8nV/ÖHz |
| Напряжение смещения | 150 мкВ |
| Дрейф напряжения смещения | 0.1µV/°C |
| Ток смещения | 13nA |
| Рабочий диапазон температур | -40 до +125°C |
ISL28117, ISL28217, ISL28417, ISL28417SEH – прецизионные «высоковольтные» ОУ
Низкотемпературный ОУ ISL28417SEH – от -55°C до +125°C
Основные характеристики
| Напряжение питания | от 4,5 до 40 В |
| Ток потребления | 440 мкА |
| Входной ток смещения | ±1nA (ISL28417SEH ±5nA) |
| Полоса частот | 1,5 МГц |
| Уровень шума | 8 nV/ÖHz (F=1 кГц) |
| Напряжение смещения | ±50µV (ISL28417SEH ±110µV) |
| Дрейф напряжения смещения | 0.6µV/°C (ISL28417SEH 1µV/°C) |
| Ток смещения | ±1nA (ISL28417SEH ±5nA) |
| Рабочий диапазон температур | — от -55°C до +125°C |
ISL28288, ISL28488 – 2- и 4-х канальные низковольтные RRIO ОУ
ОУ ISL28288 в корпусе 10 Ld MSOP имеет входы Disable, уменьшающие ток потребления до 4 мкА/канал
Основные характеристики
| Напряжение питания | от 2,4 до 5,5В |
| Ток потребления | 60 мкА |
| Входной ток смещения | ±1nA (ISL28417SEH ±5nA) |
| Полоса частот | 250 кГц |
| Ток смещения | 30 пА |
EL5220 и EL5420 – операционные усилители общего назначения
Серия микросхем ОУ EL5220 и EL5420 включает в себя двух- и четырехканальные RRO ОУ с небольшим током потребления и широкой полосой рабочих частот.
Основные характеристики
| Напряжение питания | от 4,5 до 16,5В |
| Ток потребления | 500 мкА |
| Выходной ток | ±30 мА |
| Полоса частот | 12 МГц (на уровне -3 дБ) |
| Рабочий диапазон температур | от -40 до +125°C |
Микросхемы четырехканальных ОУ выпускаются в корпусах SOIC-14 и TSSOP-14, а микросхемы двухканальных ОУ – в корпусе MSOP-8.
Высокочастотные операционные усилители
EL5166,EL5167 – операционные усилители с полосой частот до 1400 МГц
Микросхемы рассчитаны на работу в сверхшироком диапазоне частот – до 1.4GHz при единичном усилении и 800MHz при усилении, равном 2.
Области применения – видеооборудование, мониторы, аппаратура RF и IF диапазонов.
Основные характеристики
| Напряжение питания | От 5 до 12 В |
| Ток потребления | 8.5 мА |
| Низкий уровень шумов | 1.7 нВ/ÖHz |
| Полоса частот | 12 МГц (на уровне -3 дБ) |
| Рабочий диапазон температур | от -40 до +125°C |
Наличие входа разрешения (только в EL5166), потребляемый ток уменьшается до 13 мкА
EL5160,EL5161,EL5260,EL5261,EL5360 – серия недорогих 200-МГц ОУ
В данную группу входят также следующие микросхемы ОУ:
- EL5164 и EL5165 — полоса частот до 600 МГц
- EL5162 и EL5163 — полоса частот до 400 МГц
- EL5160 и EL5161- полоса частот до 200 МГц
ISL55211 – широкодиапазонный ОУ с дифференциальным выходом и фиксированным коэффициентом усиления
Микросхема ISL55211 характеризуется также низкими уровнями собственных шумов и искажений сигнала. Имеется вход Power Down.
Основные характеристики
| Напряжение питания | от 3 до 4,5 В |
| Ток потребления | 37 мА |
| Выходной ток | ±30 мА |
| Полоса частот | до 1600 МГц (на уровне -3 дБ при к-те усиления 2) |
| Фиксированные значения коэффициентов усиления | 2, 4, или 5 В/В |
| Уровень собственных шумов | 12 nV/√Hz |
| Корпус | TQFN-16 |
EL5111T – недорогой RRIOОУ с полосой частот 60 МГц и большим выходным током
Основные характеристики
| Напряжение питания | от 4,5 до 19 В |
| Ток потребления | 3 мА |
| Выходной ток | ±70 мА |
| Полоса частот | 60 МГц (на уровне -3 дБ) |
Встроенная защита от перегрева, корпус TSOT-5 размером 3х3 мм.
Сверхмалошумящие операционные усилители
ISL28191 и ISL28291 – RROut ОУ со сверхмалыми собственными шумами и искажениями сигнала
Основные характеристики
| Напряжение питания | от 3 до 5,5В |
| Ток потребления | 3,5 мА |
| Выходной ток | ±70 мА |
| Полоса частот | 61 МГц |
| Уровень собственных шумов | 1.7nV/√Hz на частоте 1 кГц |
Значение THD+N типовое 0.00018% для вых. сигнала 2VP-P с частотой 1 кГц.
В ряде корпусов присутствует вывод Enable, позволяющий существенно, до 35 мкА, уменьшать ток потребления в неактивном состоянии.
Микросхема ISL28191 выпускается в корпусе SOT23-6 и микрокорпусе UTDFN-10 размером 1,6х1,6 мм. Двухканальная микросхема ISL28291 выпускается в корпусах SOIC-8, MSOP-10 и микрокорпусе UTQFN-10 размером 1,8х1,4 мм.
ISL28290 – двухканальный RRO ОУ со сверхмалыми собственными шумами и искажениями сигнала
Основные характеристики
| Напряжение питания | от 3 до 5,5В |
| Ток потребления | 11 мА |
| Выходной ток | ±70 мА |
| Полоса частот | 170 МГц (на уровне -3 дБ) |
| Уровень собственных шумов | 1 nV/√Hz на частоте 1 кГц |
Значение THD+N типовое 0.00017% для вых. сигнала 2VP-P с частотой 1 кГц
В микросхеме присутствует вывод Enable, позволяющий существенно, до 35 мкА, уменьшать ток потребления в неактивном состоянии.
Двухканальная микросхема ISL28290 выпускается в корпусах SOIC-8, MSOP-10 и микрокорпусе UTQFN-10 размером 1,8х1,4 мм.
EL2125 – «высоковольтный» широкополосный малошумящий усилитель
Основные характеристики
| Напряжение питания биполярное | от ±2.5 до ±15В |
| Напряжение шумов | 0.83 нВ/ÖHz |
| Шумовой ток | 2.4 пA/ÖHz |
| Напряжение смещения | 200 мкВ |
| Диапазон частот | 175MHz (-3dB, усиление = 10) |
| Потребляемый ток | 10 мА |
Микросхема EL2125 выпускается в корпусах SOT-23 и SOIC-8:
Назначение операционных усилителей — Студопедия
Операционные усилители (ОУ) вследствие своей чувствительности и возможности многофункционального использования нашли широкое применение в электронной аппаратуре. ОУ называют линейный преобразователь, при помощи которого можно осуществить различные математические операции — суммирование, вычитание, логарифмирование, интегрирование, дифференцирование и др. Это и определило название таких усилителей — операционные (решающие), на основе которых путем введения обратных связей можно реализовать математические операции. ОУ представляет собой специальный усилитель постоянного тока. Для повышения точности выполняемых математических операций необходимо, чтобы ОУ имел следующие основные параметры:
— возможно больший коэффициент усиления по напряжению при разомкнутой цепи обратной связи;
— высокую стабильность характеристик, в особенности постоянство коэффициента усиления;
— большое входное сопротивление и малое выходное.
Интегральные операционные усилители (ИОУ) представляют собой высококачественные прецизионные усилители, удовлетворяющие вышеизложенным требованиям. По своему назначению, по характеру применения и использования ИОУ следует отнести к классу аналоговых интегральных микросхем универсального назначения. Принципиальные электрические схемы ОУ весьма разнообразны. Хотя число соответствующих им структурных схем невелико и определяется областью применения, числом входов, способом компенсации дрейфа нуля.
ИОУ обычно состоят из входного каскада, каскадов усиления, схемы сдвига потенциального уровня и выходного каскада, образующих усилитель с непосредственными связями между каскадами. Почти во всех выпускаемых ИОУ на входе включается дифференциальный каскад, применение которого приводит к повышению стабильности параметров благодаря низкому уровню дрейфа и расширению функциональных возможностей из-за наличия двух входов (инвертирующего и неинвертирующего).
Для обеспечения большого значения коэффициента усиления предусматривается, кроме входного дифференциального каскада, еще дополнительно один или несколько дифференциальных каскадов с однофазным выходом. К выходу последнего каскада подключается схема сдвига потенциального уровня, обеспечивающая установление на выходе усилителя потенциала, равного входному при отсутствии усиливаемого сигнала. Выходной каскад представляет собой усилитель мощности и предназначен для согласования усилителя с нагрузкой.
Для питания ОУ обычно используют два разнополярных и равных по величине напряжения с общей шиной, что позволяет получить потенциал выхода, равный нулю, т.е. потенциалу общей шины разнополярного источника питания.
Одним из первых отечественных ИОУ, получивших широкое применение, является усилитель 140УД1 (1УТ401), схема которого показана на рисунке 3.21. Это монолитная полупроводниковая интегральная микросхема на кремниевой пластине размером 1,1 ´ 1,1 мм.
Входной дифференциальный каскад построен на транзисторах VT1 и VT2 с диффузионными резисторами в коллекторных цепях R1, R2 и R8. Токи эмиттеров IЭ1 и IЭ2 транзисторов VT1 и VT2 задаются источником стабилизированного тока, построенного на транзисторной структуре VT3 с резистором в эмиттере R3. Ток этого транзистора задается делителем R5, R4, подключенным к напряжению источника − ЕИ.П. Влияние температуры на ток транзистора VT3 исключается введением в цепь делителя транзистора VT4 в диодном включении. Эта же цепь используется для задания и стабилизации режима транзисторной структуры VT8, которая также применяется в качестве источника тока и высокоомного резистора в цепи эмиттера повторителя напряжения на VT7. Выходное напряжение входного дифференциального каскада усиливается инвертором на VT6, который совместно с эмиттерным повторителем на VT5 реализует преобразование двухфазного сигнала в однофазный.
Рисунок 3.21 — Схема операционного усилителя 140УД1
Сдвиг уровня осуществляется при помощи эмиттерного повторителя на VT3 путем подключения входа усилителя мощности (VT9) на выход делителя напряжения, образованного R9, VT8 и R11. Усилитель мощности выполнен на эмиттерном повторителе VT9, охваченном ПОС через VT8 для повышения коэффициента усиления в 2,5 раза. Зарядная емкость диода VD выполняет функции ускоряющего конденсатора, способствующего уменьшению искажений крутых перепадов.
Классификация операционных усилителей — Студопедия
Параметры ОУ подразделяются на статические (входные, выходные, усилительные, шумовые), динамические (скоростные, частотные, временные), эксплуатационные (энергетические, предельные). Для ОУ принципиальное значение имеют три параметра: DUсм /DТ, Rвх, VUвых. Уместно отметить, что любой из них может быть улучшен, но за счет ухудшения других.
Классификация ОУ предлагается по числовому значению отдельного параметра или по совокупному значению отдельных параметров.
Быстродействующие широкополосные ОУ. Используются для преобразования быстроменяющихся сигналов. Характеризуются высокой скоростью нарастания выходного сигнала (VUвых ³ 30 В/мкс), малым временем установлением (tуст £ 1 мкс), высокой частотой единичного усиления (f1 более 10 МГц). По остальным параметрам уступают, как правило, операционным усилителям общего применения. К сожалению, не нормируется время восстановления после перегрузки.
Прецизионные (высокоточные) операционные усилители. Используются для усиления малых сигналов, сопровождаемых высоким уровнем помех. Характеризуются малыми значениями напряжения смещения
(Uсм £ 250 мкВ) и температурного дрейфа (DUсм /DТ £ 250 мкВ /°C), большим значением коэффициента усиления (Ky u ³ 150×103) и подавления синфазного сигнала, большим входным сопротивлением и низким уровнем шумов. Как правило, имеют невысокое быстродействие.
Операционные усилители общего применения. Используются для построения узлов аппаратуры, имеющих суммарную приведенную погрешность на уровне 1%. Характеризуются относительно малой стоимостью и средним уровнем параметров (напряжение смещения Uсм — единицы мВ, температурный дрейф DUсм /DТ — десятки мкВ/°C, коэффициент усиления Ку u — десятки тысяч, скорость нарастания VUвых.мах — от десятых долей до единиц В/мкс).
Операционные усилители с малым входным током. Имеют входной каскад, построенный на полевых транзисторах. Входной ток не превышает 100 пикоампер (10-12А).
Многоканальные операционные усилители. Имеют параметры, аналогичные усилителям общего применения или микромощным усилителям с добавлением такого параметра, как коэффициент разделения каналов. Служат для улучшения массогабаритных показателей и снижения энергопотребления аппаратуры.
Мощные и высоковольтные операционные усилители. Это усилители с выходными каскадами (выходной ток Iвых => 100 мА, выходное напряжение Uвых => 15 В), построенными на мощных высоковольтных элементах.
Микромощные операционные усилители. Ток потребления Iпотр. макс от источника питания для этой группы ОУ не превышает 1 мА. Необходимы в случаях, когда потребляемая мощность жестко лимитирована (переносные приборы с автономным питанием, работающие в ждущем режиме).
Операционные усилители, определение, назначение — Студопедия
ЛЕКЦИЯ №18
4.8 Операционные усилители, определение, назначение.
4.9 Применение ОУ: интегратор, усилитель, дифференциатор, компаратор.
4.10 Схема реле времени с бесконтактным входом и выходом.
4.11 Оптоэлектронные приборы.
Операционный усилитель (ОУ) – это дифференциальный усилитель постоянного тока с очень большим коэффициентом усиления >25·
и несимметричным выходом. Он изготавливается в интегральном исполнении, представляет собой «крошечный» элемент, размещенный в миниатюрном корпусе. Принципиальная схема ОУ содержит от семи до двадцати транзисторов, резисторы, конденсаторы, диоды. На входе дифференциальный каскад, на выходе эмиттерный повторитель. Обычно (общего применения) ОУ имеет двухполярное питание ±15,0В относительно общей точки, инвертирующий (–) и неинвертирующий (+) входы, выход и три вывода для подключения коррекции или установки нуля.
На принципиальных схемах ОУ может изображаться в двух видах, как общее изображение усилителя или как ОУ в виде равностороннего треугольника (рис. 89). Номера выводов на схемах можно не показывать.
Промышленность выпускает сотни типов ОУ, которые имеют различные особенности, сравнительно друг с другом.
ОУ бывают: с полярными и биполярными транзисторами на входе, с внутренней и внешней коррекцией частотных характеристик, с защитой и без защиты от токов КЗ., прецизионные и общего применения, высоковольтные и с обычным напряжением питания, с малым уровнем напряжения шумов для звуковой аппаратуры, быстродействующие, сравнительно мощные и микромощные для питания от батареек, с малым коэффициентом усиления выполненные как МДМ (модулятор – демодулятор), кроме того в последних разработках получены ОУ с однополярным источником питания и т. д.
Для выбора ОУ необходимо знать схему, где он будет применяться.
Важнейшие правила для ОУ общего применения
1 ОУ обладает таким большим коэффициентом усиления по напряжению, что изменение напряжения между входами на несколько долей мВ вызывает изменение выходного напряжения в пределах его полного диапазона. Поэтому выход ОУ стремится к тому, чтобы разность напряжений между его входами была равна нулю. ОУ «оценивает» состояние входов и с помощью внешней обратной связи передает напряжение с выхода на вход.
2 Входы ОУ ток не потребляют.
3 ОУ в большинстве случаев имеют схему внешней обратной связи за исключением применения ОУ в схемах компараторов при сравнении сигналов. В этом случае напряжение на входах не должно превышать 5,0В или 30 % от напряжения источника питания, иначе ОУ может выйти из строя.
4 Рекомендуемые величины резисторов на входе и в цепи обратной связи в пределах (2 – 100) кОм.
10.10 Применение ОУ: усилитель, интегратор,
Классификация Операционных Усилителей | Основы электроакустики
Операционные усилители, можно разделить на несколько групп по совокупности их параметров.
1. Универсальные или общего применения (К = 103…105, ƒПР = 1…10МГц, UСМ > 0,5мВ) используются для построения узлов аппаратуры, имеющих суммарную приведенную погрешность на уровне 1%. Характеризуются относительно малой стоимостью и средним уровнем параметров.
2. Прецизионные или инструментальные (К > 0,5·106, UСМ < 0,5мВ) применяются для усиления малых электрических сигналов, сопровождаемых высоким уровнем помех, и характеризуются малым значением напряжения смещения и его температурным дрейфом, большими коэффициентами усиления и подавления синфазного сигнала, большим входным сопротивлением и низким уровнем шумов. Как правило, имеют невысокое быстродействие.
3. Быстродействующие или широкополосные (VUВЫХ мах > 20 В/мкс, ƒПР >16МГц) используются для преобразования быстроизменяющихся сигналов. Они характеризуются высокой скоростью нарастания выходного сигнала, малым временем установления, высокой предельной частотой, а по остальным параметрам уступают ОУ общего назначения.
4. Микромощные ОУ(IПОТР < 1 мА) необходимы в случаях, когда потребляемая мощность жестко лимитирована, например в приборах с автономным питанием.
5. ОУ с малым входным током (IВХ < 100пА) используют входной каскад на полевых транзисторах.
6. Многоканальные ОУ имеют параметры, аналогичные усилителям других типов. Отличие в том, что в одном корпусе размещают два или четыре ОУ. Многоканальные ОУ служат для улучшения массогабаритных параметров и снижения энергопотребления аппаратуры.
7. Мощные и высоковольтные ОУ (IВЫХ ≥ 100мА, UВЫХ ≥ 15В) – усилители с выходными каскадами, построенными на мощных высоковольтных элементах.
8. ОУ с гальванической развязкой
В табл.9.1 приведены сравнительные данные для некоторых типов ОУ из различных групп. Характеристики операционных усилителей
Группа | Тип ОУ | КU0•103 | UCМ, мВ | ΔUСМ/ ΔТ мкВ/°С | IВХ, нА | f1, мГц | VUвыхмакс, В/мкс |
Универсальные | К140УД7 | 45 | 4,5 | 50 | 220 | 0,8 | 0,3 |
К140УД22 | 50 | 10 | 20 | 0,2 | 5 | 7,5 | |
Прецизионные | К140УД17 | 200 | 75•10-3 | 3 | 2,5 | 4 | 0,4 |
К140УД26 | 1000 | 30•10-3 | 0,6 | 40 | 20 | 11 | |
Быстродействующие | К154УД2 | 10 | 2 | 10 | – | 15 | 150 |
К1420УД1 |
| 5 |
| – | 110 | 200 | |
Микро-мощные | К124УД1 | 10 | 5 | 5 | – | 1,4 | 1,6 |
С малыми входными токами | К1409УД1 | 20 | 15 | 100 | 50 •10-3 | 4,5 | 4,5 |
Многоканальные | К1401УД2 четырех-канальный | 50 | 5 | 30 | 150 | 1,5 | 0,35 |
Мощные | К1040УД2 | 1 | 50 |
|
| 0,3 |
|
UВЫХ макс=22,5В; IВЫХ макс=0,5А | |||||||
Операционные усилители общего назначения | Analog Devices
Некоторые файлы cookie необходимы для безопасного входа в систему, но другие необязательны для функциональной деятельности. Наш сбор данных используется для улучшения наших продуктов и услуг. Мы рекомендуем вам принять наши файлы cookie, чтобы обеспечить максимальную производительность и функциональность нашего сайта. Для получения дополнительной информации вы можете просмотреть сведения о файлах cookie. Узнайте больше о нашей политике конфиденциальности.
Принять и продолжить Принять и продолжитьФайлы cookie, которые мы используем, можно разделить на следующие категории:
- Строго необходимые файлы cookie:
- Это файлы cookie, которые необходимы для работы аналога.com или предлагаемые конкретные функции. Они либо служат единственной цели передачи данных по сети, либо строго необходимы для предоставления онлайн-услуг, явно запрошенных вами.
- Аналитические / рабочие файлы cookie:
- Эти файлы cookie позволяют нам выполнять веб-аналитику или другие формы измерения аудитории, такие как распознавание и подсчет количества посетителей и наблюдение за тем, как посетители перемещаются по нашему веб-сайту. Это помогает нам улучшить работу веб-сайта, например, за счет того, что пользователи легко находят то, что ищут.
- Функциональные файлы cookie:
- Эти файлы cookie используются для распознавания вас, когда вы возвращаетесь на наш веб-сайт. Это позволяет нам персонализировать наш контент для вас, приветствовать вас по имени и запоминать ваши предпочтения (например, ваш выбор языка или региона). Потеря информации в этих файлах cookie может сделать наши службы менее функциональными, но не помешает работе веб-сайта.
- Файлы cookie для таргетинга / профилирования:
- Эти файлы cookie записывают ваше посещение нашего веб-сайта и / или использование вами услуг, страницы, которые вы посетили, и ссылки, по которым вы переходили.Мы будем использовать эту информацию, чтобы сделать веб-сайт и отображаемую на нем рекламу более соответствующими вашим интересам. Мы также можем передавать эту информацию третьим лицам для этой цели.
% PDF-1.3 % 1 0 объект > поток endstream endobj 2 0 obj > endobj 6 0 obj > endobj 7 0 obj > endobj 8 0 объект > endobj 9 0 объект > endobj 10 0 obj > endobj 11 0 объект > endobj 12 0 объект > endobj 13 0 объект > endobj 14 0 объект > endobj 15 0 объект > endobj 5 0 obj > / ProcSet [/ PDF / Текст] / ColorSpace> / Font> / Свойства >>> endobj 4 0 obj > поток ч Vn6} W \ 47N ^ `\ EI% +; {(# I93] Vvf $ a4`.\ G ++ #; Wn ڼ] WJwl] х} Qx 믘 -)) 69Dtjz) х] е; ӦR: 3 & S} «см / b`-ыBSEHM95uvq vhv9tv> Ͼg / j_> j, YVSC
.ua741 лист данных (4/19 страниц) TI | УСИЛИТЕЛИ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ
µA741, µA741Y
УСИЛИТЕЛИ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ более
SLOS094B — НОЯБРЬ 1970 — ПЕРЕСМОТРЕНО СЕНТЯБРЬ 2000
TEX2
OFF диапазон температур на открытом воздухе (если не указано иное) †
µA741C
µA741I
µA741M
UNIT
Напряжение питания, VCC + (см. Примечание 1)
18
22
22
Напряжение питания , VCC — (см. Примечание 1)–18
–22
–22
В
Дифференциальное входное напряжение, VID (см. Примечание 2)
± 15
± 30
± 30
В
Входное напряжение, VI любой вход (см. Примечания 1 и 3)
± 15
± 15
± 15
В
Напряжение между нулевым смещением (OFFSET N1 или OFFSET N2) a nd VCC —
± 15
± 0.5
± 0,5
В
Продолжительность короткого замыкания на выходе (см. Примечание 4)
неограниченно
неограниченно
неограниченно
Непрерывное общее рассеивание мощности
См. Таблицу номинальных тепловыделений
Диапазон рабочих температур на открытом воздухе, TA
от 0 до 70
от 40 до 85
от 55 до 125
° C
Диапазон температур хранения
от 65 до 150
от 65 до 150
от 65 до 150
° C
Температура корпуса в течение 60 секунд
Пакет FK
260
° C
Температура свинца 1,6 мм (1/16 дюйма) от корпуса в течение 60 секунд
Упаковка J, JG или U
300
° C
Температура свинца 1,6 мм (1/16 дюйма) от корпуса в течение 10 секунд
Пакет D, P или PW
260
260
° C
† Напряжения, превышающие указанные в разделе «абсолютные максимальные рейтинги »м могут привести к необратимому повреждению устройства.Это только номинальные нагрузки, и
функциональная работа устройства в этих или любых других условиях, помимо тех, которые указаны в «рекомендуемых условиях эксплуатации», не подразумевается. Воздействие условий с максимальным номинальным значением в течение продолжительного времени может повлиять на надежность устройства.
ПРИМЕЧАНИЯ:
1. Все значения напряжения, если не указано иное, относятся к средней точке между VCC + и VCC -.
2. Дифференциальные напряжения на IN + относительно IN -.
3. Величина входного напряжения никогда не должна превышать величину напряжения питания или 15 В, в зависимости от того, что меньше.
4. Выход может быть замкнут на массу или на источник питания. Только для
µA741M неограниченная продолжительность короткого замыкания применяется для
при (или ниже) температуре корпуса 125
° C или температуре окружающего воздуха 75 ° C.
ТАБЛИЦА РАСХОДОВ
УПАКОВКАTA ≤ 25 ° C
НОМИНАЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ
СНИЖЕНИЕ
КОЭФФИЦИЕНТ
УМЕНЬШЕНИЕ
ВЫШЕ TA
TA2
ТАП = 70 ° C
ВЫШЕ
НОМИНАЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ
TA = 125 ° C
НОМИНАЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ
D
500 мВт
5.8 мВт /
° C
64
° C
464 мВт
377 мВт
Н / Д
FK
500 мВт
11,0 мВт /
° C
500 мВт
500 мВт
275 мВт
J
500 мВт
11,0 мВт /
° C
105
° C
500 мВт
500 мВт 270003
500 мВт
500 мВт
8,4 мВт /
° C90 ° C
500 мВт
500 мВт
210 мВт
P
500 мВт
N / A
N / A
500 мВт
Н / Д
PW
525 мВт
4.2 мВт /
° C25 ° C
336 мВт
Н / Д
Н / Д
U
500 мВт
5,4 мВт /
° C
57
° C 43 9000 м3 9000 м3
° C
351 мВт
135 мВт
.% PDF-1.4 % 11090 0 объект > endobj Xref 11090 187 0000000016 00000 н. 0000006233 00000 н. 0000006385 00000 п. 0000006940 00000 н. 0000007621 00000 п. 0000007779 00000 н. 0000007936 00000 п. 0000008093 00000 п. 0000008252 00000 н. 0000008410 00000 н. 0000008568 00000 н. 0000008727 00000 н. 0000008886 00000 н. 0000009044 00000 н. 0000009202 00000 н. 0000009361 00000 п. 0000009519 00000 п. 0000009678 00000 н. 0000009836 00000 н. 0000009994 00000 н. 0000010153 00000 п. 0000010311 00000 п. 0000010469 00000 п. 0000010628 00000 п. 0000010786 00000 п. 0000010944 00000 п. 0000011103 00000 п. 0000011261 00000 п. 0000011419 00000 п. 0000011577 00000 п. 0000011736 00000 п. 0000011894 00000 п. 0000012053 00000 п. 0000012212 00000 п. 0000012370 00000 п. 0000012528 00000 п. 0000012687 00000 п. 0000012845 00000 п. 0000013003 00000 п. 0000013162 00000 п. 0000013320 00000 п. 0000013478 00000 п. 0000013635 00000 п. 0000013791 00000 п. 0000013947 00000 п. 0000014106 00000 п. 0000014264 00000 п. 0000014422 00000 п. 0000014579 00000 п. 0000014736 00000 п. 0000014894 00000 п. 0000015052 00000 п. 0000015209 00000 п. 0000015368 00000 п. 0000015526 00000 п. 0000015683 00000 п. 0000015839 00000 п. 0000015995 00000 п. 0000016154 00000 п. 0000016313 00000 п. 0000016472 00000 п. 0000016631 00000 п. 0000016790 00000 п. 0000016949 00000 п. 0000017108 00000 п. 0000017267 00000 п. 0000017426 00000 п. 0000017585 00000 п. 0000017744 00000 п. 0000017903 00000 п. 0000018061 00000 п. 0000018668 00000 п. 0000018784 00000 п. 0000018898 00000 п. 0000018992 00000 п. 0000019500 00000 п. 0000020091 00000 н. 0000023165 00000 п. 0000023282 00000 п. 0000025875 00000 п. 0000027465 00000 п. 0000027662 00000 н. 0000027776 00000 п. 0000028524 00000 п. 0000028843 00000 п. 0000029177 00000 п. 0000031015 00000 п. 0000031422 00000 п. 0000031951 00000 п. 0000032149 00000 п. 0000032509 00000 п. 0000032900 00000 п. 0000033357 00000 п. 0000033881 00000 п. 0000037812 00000 п. 0000040843 00000 п. 0000041455 00000 п. 0000041656 00000 п. 0000041965 00000 п. 0000042247 00000 п. 0000042767 00000 п. 0000043363 00000 п. 0000046181 00000 п. 0000046704 00000 п. 0000050969 00000 п. 0000055158 00000 п. 0000059335 00000 п. 0000072865 00000 п. 0000072934 00000 п. 0000074877 00000 п. 0000075281 00000 п. 0000075646 00000 п. 0000075979 00000 п. 0000076342 00000 п. 0000077890 00000 н. 0000077976 00000 п. 0000078378 00000 п. 0000078457 00000 п. 0000081631 00000 п. 0000081710 00000 п. 0000081789 00000 п. 0000081868 00000 п. 0000081947 00000 п. 0000082026 00000 п. 0000082105 00000 п. 0000082184 00000 п. 0000082263 00000 п. 0000082342 00000 п. 0000082421 00000 п. 0000082500 00000 п. 0000082576 00000 п. 0000082652 00000 п. 0000082728 00000 п. 0000082804 00000 п. 0000082880 00000 п. 0000082956 00000 п. 0000083032 00000 п. 0000083108 00000 п. 0000083184 00000 п. 0000083260 00000 п. 0000083336 00000 п. 0000083412 00000 п. 0000083488 00000 п. 0000083564 00000 п. 0000083640 00000 п. 0000083716 00000 п. 0000083792 00000 п. 0000083868 00000 п. 0000083944 00000 п. 0000084020 00000 н. 0000084096 00000 п. 0000084172 00000 п. 0000084248 00000 п. 0000084324 00000 п. 0000084400 00000 п. 0000084476 00000 п. 0000084552 00000 п. 0000084629 00000 н. 0000084705 00000 п. 0000084781 00000 п. 0000084857 00000 п. 0000084933 00000 п. 0000085009 00000 п. 0000085086 00000 п. 0000085162 00000 п. 0000085238 00000 п. 0000085314 00000 п. 0000085391 00000 п. 0000085467 00000 п. 0000085543 00000 п. 0000085619 00000 п. 0000085695 00000 п. 0000085771 00000 п. 0000085847 00000 п. 0000085923 00000 п. 0000085999 00000 н. 0000086075 00000 п. 0000086151 00000 п. 0000086227 00000 п. 0000086303 00000 п. 0000086379 00000 п. 0000086455 00000 п. 0000086531 00000 п. 0000087162 00000 п. 0000087467 00000 п. 0000005866 00000 н. 0000004125 00000 н. прицеп ] / Назад 339974 / XRefStm 5866 >> startxref 0 %% EOF 11276 0 объект > поток hԕwPY & $ YX` (EbQB5XSN (E) B, ADA’suof_
.