Układy scalone wzmacniacza operacyjnego - konfiguracja pinów, funkcje i działanie

1. IC 741

Najczęściej używanym wzmacniaczem operacyjnym jest IC741. Wzmacniacz operacyjny 741 jest wzmacniaczem napięcia, odwraca napięcie wejściowe na wyjściu, można go znaleźć prawie wszędzie w obwodach elektronicznych.

Konfiguracja pinów:

Zobaczmy konfigurację pinów i testowanie 741 wzmacniaczy operacyjnych. Zwykle jest to numerowany wokół chipa przeciwnie do ruchu wskazówek zegara. Jest to 8-pinowy układ scalony. Zapewniają doskonałą wydajność w integratorach, wzmacniaczach sumujących i ogólnych aplikacjach sprzężenia zwrotnego. Są to wzmacniacze operacyjne o dużym wzmocnieniu, których napięcie na wejściu odwracającym może być prawie równe Vin.

Jest to 8-pinowy zestaw dwuliniowy z wyprowadzeniami pokazanymi powyżej.

Styk 1: przesunięcie zerowe.

Pin 2: Odwracanie terminala wejściowego.

Pin 3: nieodwracający zacisk wejściowy.

Pin 4: –VCC (ujemne napięcie zasilania).

Styk 5: Przesunięcie zerowe.

Pin 6: napięcie wyjściowe.

Pin 7: + VCC (dodatnie napięcie zasilania).

Pin 8: brak połączenia.

Główne piny we wzmacniaczu operacyjnym 741 to pin2, pin3 i pin6. We wzmacniaczu odwracającym dodatnie napięcie jest przykładane do styku 2 wzmacniacza operacyjnego, które otrzymujemy jako napięcie ujemne przez pin 6. Polaryzacja została odwrócona. We wzmacniaczu nieodwracającym dodatnie napięcie jest przykładane do styku 3 wzmacniacza operacyjnego, które otrzymujemy jako napięcie dodatnie przez pin 6. Polaryzacja pozostaje taka sama we wzmacniaczu nieodwracającym. Vcc zwykle mieści się w zakresie od 12 do 15 woltów. Kiedy używane są dwa źródła zasilania (+ Vcc / -Vcc), mają one to samo napięcie i prawie we wszystkich przypadkach mają przeciwny znak. Pamiętaj, że wzmacniacz operacyjny jest wzmacniaczem różnicowym o dużym wzmocnieniu. W przypadku wzmacniacza operacyjnego 741 wzmocnienie wynosi co najmniej 100 000 i może przekraczać milion (1 000 000). To ważny fakt, o którym musisz pamiętać, wprowadzając 741 do obwodu.

Istnieje wiele typowych obwodów aplikacji wykorzystujących wzmacniacz operacyjny IC741, są to sumator, komparator, odejmowanie, integrator, element różnicowy i wtórnik napięcia.

Poniżej znajduje się kilka przykładów obwodów opartych na 741 IC. Jednak 741 jest używany jako komparator, a nie wzmacniacz. Różnica między nimi jest niewielka, ale znacząca. Nawet jeśli jest używany jako komparator 741 nadal wykrywa słabe sygnały, aby można je było łatwiej rozpoznać. Komparator to obwód porównujący dwa napięcia wejściowe. Jedno napięcie nazywamy napięciem odniesienia, a drugie napięciem wejściowym. Jest to obwód, który porównuje napięcie sygnału przyłożone na jednym wejściu wzmacniacza operacyjnego ze znanym napięciem odniesienia na drugim wejściu. Wzmacniacz operacyjny 741 ma idealną charakterystykę przenoszenia (wyjście ± Vsat), a moc wyjściowa jest zmieniana poprzez wzrost napięcia wejściowego o 2 mV.

Konfiguracja pinów schematu obwodu wzmacniacza operacyjnego 741

2. LM324

LM324 to układ scalony z czterema wzmacniaczami operacyjnymi o wysokiej stabilności i przepustowości, który został zaprojektowany do pracy z pojedynczym zasilaczem w szerokim zakresie napięć. Mają pewne odmienne zalety w porównaniu ze standardowymi typami wzmacniaczy operacyjnych w zastosowaniach z pojedynczym zasilaniem. Jest to 14-pinowa, podwójna linia, zawierająca cztery wewnętrznie kompensowane i dwustopniowe wzmacniacze operacyjne, pokazane na rysunku.

LM324

• Pin 1, 7, 8 i 14 to wyjścia komparatora
• Pin 2, 6, 9 i 13 to odwracające wejścia kompaktora
• Piny 3, 5, 10 i 12 są nieodwracającymi wejściami komparatora
• Pin 11 jest uziemiony (0 V)
• Pin 4 to napięcie zasilania 5V

Funkcje:

• Wewnętrzna kompensacja częstotliwości dla wzmocnienia jedności
• Duży przyrost napięcia DC 100 dB
• Szerokie pasmo 1 MHz
• Szeroki zakres zasilania: pojedyncze zasilanie od 3 V do 32 V.
• Zasadniczo niezależne od napięcia zasilania
• Różnicowy zakres napięcia wejściowego równy napięciu zasilania
• Duże wahania napięcia wyjściowego od 0 V do + - 1,5 V.

Dzielniki potencjału LM323 są podłączone do odwracających i nieodwracających wejść wzmacniacza operacyjnego, aby zapewnić pewne napięcie na tych zaciskach. Napięcie zasilania podawane jest do + V, a –V do masy. Wyjście tego komparatora będzie logicznie wysokie, jeśli wejście nieodwracającego zacisku jest większe niż wejście odwracającego zacisku komparatora. Gdy wejście odwracające jest większe niż nieodwracające, wówczas wyjściem będzie stan logiczny niski (0).

Działanie LM324:

• Kiedy moc jest doprowadzana do nieodwracającego zacisku, które jest mniejsze niż napięcie odwracające wzmacniacza operacyjnego, wyjście staje się zerowe, co oznacza, że ​​nie ma przepływu prądu. Ponieważ już wiemy, kiedy „+> - = 1” . W tym przypadku znak „+” wskazuje terminal nieodwracający, a znak „-” wskazuje terminal odwracający.
• Jeśli napięcie nieodwracające jest większe niż napięcie odwracające, na wyjściu będzie stan wysoki.
• W tym wyjściu LM324 jest wewnętrznie podłączony do jakiejś rezystancji i ma pewien układ wewnątrz układu scalonego, co ma duże znaczenie dla innych komparatorów.
• Jest wewnętrznie podciągnięty, więc nie ma potrzeby podłączania rezystora z zasilania.

Cricuit LM324

3. LM339

LM339 jest najczęściej używanym komparatorem, zaprojektowanym do stosowania w wykrywaniu poziomu, wykrywaniu niskiego poziomu i zastosowaniach pamięciowych w motoryzacyjnych i przemysłowych zastosowaniach elektronicznych. Ma cztery wbudowane komparatory, porównuje dwa poziomy napięcia wejściowego i podaje wyjście cyfrowe, aby pokazać większy.

Te komparatory mają dodatkowo unikalną charakterystykę polegającą na tym, że zakres napięć wspólnych na wejściu obejmuje masę, mimo że są zasilane z jednego napięcia zasilającego.

LM339

• Pin 1, 2, 13 i 14 to wyjścia komparatora
• Pin 3 to napięcie zasilania 5V
• Piny 4, 6, 8 i 10 są odwracającymi wejściami komparatora
• Piny 5, 7, 9 i 11 są nieodwracającymi wejściami komparatora
• Pin 12 jest uziemiony (0 V)

Funkcje:

• Praca z sygnałem lub podwójnym zasilaniem
• Szeroki zakres roboczy zasilania (VCC = 2 V ~ 36 V)
  • Maksymalna moc: od 2 V do 36 V.
  • Testowane na 30 V: urządzenia inne niż V.
• Wejście napięcia wspólnego obejmuje masę
• Niski pobór prądu zasilania (IF = 0,8 mA)
• Wyjścia typu otwarty kolektor do okablowania i połączenia
• Niski prąd polaryzacji wejściowej 25nA
• Niskie napięcie nasycenia wyjścia
• Wyjście zgodne z systemem logicznym TTL, DTL i CMOS
• Różnicowy zakres napięcia wejściowego równy napięciu zasilania

Dzielniki potencjału LM339 są podłączone do odwracających i nieodwracających wejść wzmacniacza operacyjnego, aby zapewnić pewne napięcie na tych zaciskach. Napięcie zasilania podawane jest do + V, a –V do masy. Wyjście tego komparatora będzie logicznie wysokie, jeśli wejście nieodwracającego zacisku jest większe niż wejście odwracającego zacisku komparatora.

Działanie LM339:

• Kiedy moc jest doprowadzana do nieodwracającego zacisku, które jest mniejsze niż napięcie odwracające wzmacniacza operacyjnego, wyjście staje się zerowe, co oznacza, że ​​nie ma przepływu prądu. Ponieważ już wiemy, kiedy „+> - = 1” . W tym przypadku znak „+” wskazuje terminal nieodwracający, a znak „-” wskazuje terminal odwracający.
• Jeśli napięcie nieodwracające jest większe niż napięcie odwracające, wówczas przepływ prądu będzie w urządzeniu.
• LM339 działa jako otwarty kolektor, dlatego rezystor podłączyliśmy od zasilania, jeśli usuniemy rezystor, nie będzie przepływu prądu w obwodzie.

Cricuit LM324

4. LM258

Wzmacniacze operacyjne LM358 są używane we wzmacniaczach przetworników, blokach wzmocnienia prądu stałego i wszystkich konwencjonalnych obwodach wzmacniaczy operacyjnych, które teraz można łatwiej zaimplementować w pojedynczych systemach zasilania. Na przykład wzmacniacz operacyjny LM358 może być obsługiwany bezpośrednio ze standardowego napięcia zasilania + 5 V, które jest używane jako część systemów cyfrowych i z łatwością zapewni wymaganą elektronikę interfejsu bez konieczności stosowania dodatkowych zasilaczy ± 15 V.

Jest dostarczany w 8-pinowej obudowie DIP, którą pokazano poniżej.

LM358

Opis pinów:

• Pin 1 i 7 to wyjścia komparatora
• Pin 2 i 6 to wejścia odwracające
• Piny 3 i 5 są wejściami nieodwracającymi
• Pin 4 jest uziemiony (GND)
• Pin 8 to VCC +

Funkcje:

• Wewnętrzna kompensacja częstotliwości dla wzmocnienia jedności
• Duży przyrost napięcia DC: 100 DB
• Szerokie pasmo
• Szeroki zakres zasilania: pojedyncze zasilanie: od 3 V do 32 V.
• Bardzo niski pobór prądu zasilania zasadniczo niezależny od napięcia zasilania
• Niskie napięcie wejściowe offsetu: 2 mV
• Zakres napięcia wejściowego w trybie wspólnym obejmuje masę
• Różnicowy zakres napięcia wejściowego równy napięciu zasilania
• Odpływ mocy przystosowany do pracy z baterii

Zalety:

• Dwa wzmacniacze operacyjne z wewnętrzną kompensacją
• Eliminuje potrzebę podwójnego zasilania
• Umożliwia bezpośrednie wykrywanie w pobliżu GND, a VOUT również przechodzi do GND
• Kompatybilny ze wszystkimi formami logiki
• Odpływ mocy przystosowany do zasilania bateryjnego

Działanie LM358:

Odwracające wejście komparatora LM358, tj. Pin 2 jest podawane na stałe napięcie, tj. W stosunku 47k: 10k, a nieodwracające wejście komparatora jest opuszczane i podawane na zacisk czujnikowy. Gdy rezystancja między dodatnim zasilaniem a wejściem nieodwracającym jest wysoka, wówczas nieodwracające wejście jest mniejsze niż wejście odwracające, co powoduje, że wyjście komparatora jest logicznie niskie na styku 1. A gdy rezystancja spada, udostępniając napięcie na wejściu nieodwracającym wyższym niż wejście odwracające, tak że wyjście komparatora jest logicznie wysokie.

5. Wzmacniacz operacyjny CA 3130

Jest to doskonały wzmacniacz operacyjny, który wymaga bardzo niskiego prądu wejściowego. Jego wyjście będzie w stanie zerowym w trybie wyłączenia. CA3130 to układ BiMOS 15 MHz z wejściami MOSFET i wyjściem bipolarnym. Na wejściach obecne są tranzystory MOSFET, które zapewniają bardzo wysoką impedancję wejściową. Prąd wejściowy może wynosić zaledwie 10 pA. Układ wykazuje bardzo dużą szybkość działania i łączy zalety tranzystorów CMOS i bipolarnych. Obecność tranzystorów PMOS na wejściach skutkuje spadkiem wartości napięcia wejściowego w trybie wspólnym do 0,5 V poniżej szyny ujemnej. Jest więc idealny w zastosowaniach z pojedynczym zasilaniem.

Wyjście ma parę tranzystorów CMOS, która zmienia napięcie wyjściowe w zakresie 10mV od każdego zacisku napięcia zasilania. IC CA3130 działa przy napięciu od 5 do 16 V i może być kompensowany fazowo za pomocą pojedynczego zewnętrznego kondensatora. Posiada również zaciski do regulacji napięcia przesunięcia i strobowania.

Mobile Bug Circuit za pomocą CA3130

6. Wzmacniacz operacyjny CA 3140

Jest to wzmacniacz operacyjny BiMOS 4,5 MHz z wejściami MOSFET i wyjściem bipolarnym. Wewnątrz znajdują się zarówno tranzystory PMOS, jak i tranzystory bipolarne wysokiego napięcia. Czy wejścia są wyposażone w tranzystory MOSFET chronione bramką (PMOS), które zapewniają bardzo wysoką impedancję wejściową, zwykle około 1,5 T. Pobór prądu wejściowego jest bardzo niski i wynosi około 10pA. Charakteryzuje się bardzo szybką reakcją i dużą szybkością działania. Wyjście posiada zabezpieczenie przed uszkodzeniem w wyniku zwarcia zacisków obciążenia. Stopień wejściowy ma PMOS FET, który pomaga w utrzymywaniu napięcia wejściowego w trybie wspólnym nawet do 0,5 wolta. Układ scalony jest wewnętrznie kompensowany fazowo w celu zapewnienia stabilnej pracy. Posiada również zaciski do dodatkowego obniżania częstotliwości i zerowania offsetu.

Obwód alarmu porywania torby wykorzystujący CA3140

7. Wzmacniacz operacyjny TL071

Jest to wzmacniacz operacyjny o niskim poziomie szumów z wejściami JFET. Działa w szerokim trybie wspólnym i pobiera bardzo mało prądu. Wymaga bardzo niskiego napięcia wejściowego i prądów offsetowych. Jego wyjście jest zabezpieczone przed zwarciem i ma bardzo wysoką szybkość narastania 13 V / us oraz działa bez zatrzasku. TL0 71 jest idealny do obwodów przedwzmacniaczy audio i wysokiej jakości. TL071 i TL0 72 zawierają tylko jeden wzmacniacz operacyjny wewnątrz, podczas gdy TL074 to Quad OpAmp z 4 wzmacniaczami operacyjnymi w środku.

Obwód zabezpieczenia laptopa wykorzystujący ICTL0 71

8. Wzmacniacz operacyjny TL082

To podwójny OpAmp z osobnymi wejściami i wyjściami. Posiada wejścia JFET i wyjścia bipolarne. Układ scalony wykazuje bardzo wysoką szybkość narastania, niskie odchylenie wejściowe. Ma również niski prąd przesunięcia i niskie napięcie przesunięcia. Jego wejścia mogą być spolaryzowane bardzo małymi prądami wejściowymi. Wyjście układu scalonego jest zabezpieczone przed zwarciem. TL082 działa bez zatrzasku i ma wewnętrzną kompensację częstotliwości.

9. Wzmacniacz operacyjny LM 311

Jest to pojedynczy OPAMP, który może sterować obwodami DTL, RTL, TTL lub MOS. Jego wyjście może przełączać do 50 woltów i prądu 50 mA. Działa w szerokim zakresie napięć od 5 do 30 V i wymaga tylko jednego zasilania. Może bezpośrednio sterować przekaźnikami, solenoidami itp., Jeśli zapotrzebowanie na prąd jest mniejsze niż 50 mA. Połączenie pinów LM311 różni się od innych OpAmps. Tutaj pin3 jest wejściem odwracającym, a pin2 wejściem nieodwracającym. Wyjście też jest inne. Posiada dwa wyjścia. Pin7 jest wyjściem dodatnim, które pochłania prąd, podczas gdy pin 1 jest wyjściem ujemnym.

Pin 7 jest podłączony do kolektora tranzystora wyjściowego NPN. Pin1 tworzy emiter tranzystora wyjściowego. Zwykle tranzystor wyjściowy jest w stanie wyłączonym, a jego kolektor zostanie wciągnięty do Vcc. Jeśli jego podstawa osiągnie więcej niż 0,7 V, nasyca się i włącza. Powoduje to obniżenie prądu i włączenie obciążenia. Tak więc w przeciwieństwie do innych OpAmps, LM311 pochłania prąd i wyjście staje się niskie po wyzwoleniu.

Obwód zegara sterującego wykorzystujący układ scalony IC LM 311. Przekaźnik włącza się, gdy nadejdzie godzina ustawiona w zegarze

10. IC 747

747 to podwójny wzmacniacz operacyjny ogólnego przeznaczenia, zawierający dwa wzmacniacze operacyjne 741. Oba wzmacniacze operacyjne mają wspólną sieć polaryzacji i przewody zasilające. W przeciwnym razie ich działanie jest całkowicie niezależne. Charakterystyka wzmacniacza operacyjnego nie blokuje się po przekroczeniu zakresu wspólnego sygnału wejściowego, bez oscylacji. Jest to 14-pinowy pakiet dwuliniowy (DIP), pokazany na poniższym rysunku:

Opis pinów wzmacniacza operacyjnego 747:

Pin1 - Odwracanie terminala wejściowego wzmacniacza operacyjnego 1

Pin2 - Nieodwracający zacisk wejściowy wzmacniacza operacyjnego 1

Pin3 - Przesunięcie zerowego zacisku op-amp1

Pin4 - Ujemne napięcie zasilania (-V)

Pin5 - Przesunięcie zerowego zacisku wzmacniacza operacyjnego 2

Pin6 - Nieodwracający zacisk wejściowy wzmacniacza operacyjnego 2

Pin7 - Odwracanie terminala wejściowego wzmacniacza operacyjnego 2

Pin8 - Przesunięcie zerowego zacisku wzmacniacza operacyjnego 2

Pin9 - Dodatnie napięcie zasilania (+ V) wzmacniacza operacyjnego 2

Pin10 - Wyjście op-amp2

Pin11 - Brak połączenia (NC)

Pin13 - Dodatnie napięcie zasilania wzmacniacza operacyjnego 1

Pin14 - Przesunięcie zerowego zacisku wzmacniacza operacyjnego1

Cechy wzmacniacza operacyjnego 747:

• Podwójne napięcie zasilania ± 1,5 V do ± 15 V.
• Nie jest wymagana kompensacja częstotliwości
• Zabezpieczenie przed zwarciem
• Szerokie zakresy napięcia wspólnego i różnicowego
• Niskie zużycie energii
• Stabilny zysk jedności
• Bez zatrzasku
• Zrównoważone przesunięcie zerowe
• Prąd zasilania jest mniejszy niż 300 μA na wzmacniacz przy 5 V.

Jak przetestować układ scalony wzmacniacza operacyjnego?

Wzmacniacze operacyjne są szeroko stosowane w obwodach elektronicznych jako wzmacniacze, komparatory, wtórniki napięciowe, wzmacniacze sumujące itp. Większość powszechnie używanych wzmacniaczy operacyjnych, takich jak 741, TL071, CA3130, CA3140 itp. Ma taką samą konfigurację pinów. Dlatego ten tester jest przydatny do sprawdzania działania wzmacniacza operacyjnego podczas rozwiązywania problemów lub serwisowania. To łatwe w wykonaniu narzędzie, które jest niezbędne na stanowisku pracy hobbysty lub technika.

Tester jest okablowany wokół 8-pinowej podstawy IC, do której można włożyć testowany układ scalony. Styk 2 (wejście odwracające układu scalonego) jest podłączony do dzielnika potencjału R2, R3, który daje połowę napięcia zasilania na styk 2. Styk 3 (brak wejścia odwracającego) podstawy układu scalonego jest podłączony do VCC przez R1 i przełącznik Push to on. Styk wyjściowy 6 służy do podłączenia wskaźnika wizualnego LED przez rezystor ograniczający prąd R4.

Konstrukcja jest komparatorem napięcia. Włóż układ scalony do gniazda w prawidłowej orientacji. Wycięcie po lewej stronie układu scalonego powinno pasować do wycięcia w podstawie układu scalonego. W tym trybie komparatora wyjście układu scalonego IC1 przechodzi w stan wysoki, gdy jego pin 3 ma wyższe napięcie niż pin 2. Tutaj pin 2 otrzymuje 4,5 V (jeśli bateria ma 9 V), a pin 3 - 0 woltów.

Zatem moc wyjściowa pozostaje niska, a dioda LED będzie ciemna. Po naciśnięciu S1 pin 3 otrzymuje wyższe napięcie niż pin 2, a wyjście układu scalonego zmienia stan na wysoki, aby zaświecić diodę LED. Oznacza to, że obwody wewnątrz układu scalonego działają.

Testowanie topologii:

Istnieją trzy topologie testowe we wzmacniaczu operacyjnym

• Dwie pętle testowe wzmacniaczy operacyjnych
• Pętla autotestu
• Trzy na pętli wzmacniacza

Teraz masz pomysł na konfigurację pinów i układy scalone opam, jeśli masz jakieś pytania na ten temat lub na temat elektryczny i projekty elektroniczne zostaw komentarze poniżej.

Wideo pokazujące porównanie pierwszych 4 układów scalonych