Co to jest wzmacniacz operacyjny IC 741: schemat pinów i jego działanie

Wypróbuj Nasz Instrument Do Eliminowania Problemów





Krótka forma wzmacniacza operacyjnego to wzmacniacz operacyjny, który jest jednym z rodzajów układów scalonych półprzewodnikowych. Pierwszy wzmacniacz operacyjny został zaprojektowany przez Fairchild Semiconductors w 1963 roku. Jest to podstawowy element konstrukcyjny analogowej elektroniczne obwody które realizują różne typy zadań przetwarzania sygnałów analogowych. Te układy scalone wykorzystują zewnętrzne sprzężenie zwrotne do regulowania swoich funkcji, a te komponenty są używane jako wielofunkcyjne urządzenie w różnych instrumentach elektronicznych. Składa się z dwóch wejść i dwóch wyjść, czyli zacisków odwracających i nieodwracających. Ten wzmacniacz operacyjny IC 741 jest najczęściej używany w różnych obwodach elektrycznych i elektronicznych. Głównym celem tego wzmacniacza operacyjnego 741 jest wzmocnienie sygnałów AC i DC oraz operacje matematyczne. Wyjaśnijmy jasno ten wzmacniacz operacyjny 741, znając jego właściwości, schemat pinów, specyfikacje i powiązane koncepcje.

Co to jest wzmacniacz operacyjny IC 741?

Termin wzmacniacz operacyjny jest pełną formą wzmacniacza operacyjnego i jest to jeden rodzaj układu scalonego ( obwody scalone ). Wzmacniacz operacyjny to sprzężony z prądem stałym wzmacniacz napięciowy o wysokim wzmocnieniu z różnicowym we / p i pojedynczym o / p. W tej strukturze wzmacniacz operacyjny generuje potencjał o / p, który jest zwykle wielokrotnie większy niż różnica potencjałów między jego zaciskami i / p.




Wzmacniacze operacyjne mają swoje korzenie w komputerach analogowych, gdzie były używane do wykonywania operacji matematycznych w kilku obwodach liniowych, nieliniowych i zależnych od częstotliwości. Popularność tego układu scalonego jako podstawowego element składowy w układach analogowych wynika z jego elastyczności. Ze względu na swoje właściwości, cechy są one określane przez komponent zewnętrzny i mają również niewielką zależność od współczynników temperaturowych, w przeciwnym razie różnice produkcyjne w samym układzie scalonym.

W dzisiejszych czasach najczęściej stosowanymi układami scalonymi są wzmacniacze operacyjne. Plik zastosowania tych układów scalonych obejmuje ogromną gamę urządzeń przemysłowych, naukowych i konsumenckich. Koszt kilku typowych wzmacniaczy operacyjnych jest niski przy rozsądnej wielkości produkcji, ale niektóre hybrydowe, zintegrowane wzmacniacze operacyjne z różnymi warunkami wydajności mogą kosztować ponad 100 dolarów. Wzmacniacze operacyjne mogą być pakowane jako aparaty lub używane jako podstawy bardziej złożonych układów scalonych.



Wzmacniacz operacyjny jest jeden rodzaj wzmacniacza różnicowego . Różne rodzaje wzmacniaczy różnicowych obejmują wzmacniacz oprzyrządowania, wzmacniacz izolacyjny, wzmacniacz z ujemnym sprzężeniem zwrotnym oraz w pełni różnicowy wzmacniacz. IC 741 wygląda jak „mały chip”. Ale to jest cel ogólny. Musisz znać podstawowe informacje na ten temat.

Plik Wzmacniacz operacyjny IC 741 wygląda jak mały chip. Przedstawienie wzmacniacza operacyjnego 741 IC jest podane poniżej, który składa się z ośmiu pinów. Najbardziej znaczące piny to 2, 3 i 6, gdzie piny 2 i 3 oznaczają zaciski odwracające i nieodwracające, a styk 6 oznacza napięcie wyjściowe. Trójkątna forma w układzie scalonym oznacza układ scalony wzmacniacza operacyjnego.


Obecna wersja układu jest oznaczona słynnym wzmacniaczem operacyjnym IC 741. Główną funkcją tego IC 741 jest wykonywanie operacji matematycznych w różnych obwodach. Wzmacniacz operacyjny IC 741 jest wykonany z różnych stopni tranzystora, które zwykle mają trzy stopnie, takie jak różnicowe I / p, przeciwsobne i pośrednie wzmocnienie.

Ten wzmacniacz operacyjny może oferować duży zakres wzmocnienia napięciowego i może działać przy różnych poziomach napięcia, a ta funkcjonalność umożliwia implementację urządzenia w różnych integratorach, typach wzmacniaczy sumujących i innych. Nawet posiada właściwości zabezpieczające urządzenie w czasie zwarcia i posiada wewnętrzne sieci obwodów kompensujących częstotliwość. Ten układ scalony może być produkowany w trzech formach, a te są w 8-pinowej obudowie SOIC, 8-pinowej obudowie Dual-in-line oraz w metalowej obudowie TO5-8.

741 DIP i To5

741 DIP i To5

Wzmacniacz operacyjny IC 741 jest używany w dwóch metodach, takich jak odwracająca (-) i nieodwracająca (+).

Różnicowe wzmacniacze operacyjne składa się z zestawu tranzystorów FET lub BJT. Podstawowe przedstawienie tego wzmacniacza operacyjnego jest następujące:

Schemat pinów

Plik konfiguracja pinów wzmacniacza operacyjnego IC 741 pokazano poniżej. Plik Schemat pinów wzmacniacza operacyjnego 741 a funkcjonalność każdego pinu jest jasno wyjaśniona w poniższej sekcji.

Schemat pinów IC 741

Schemat pinów IC 741

Piny zasilania: styki 4 i 7

Pin 4 i pin 7 to ujemne i dodatnie zaciski zasilania. Moc wymagana do działania układu scalonego jest pobierana z obu tych pinów. Poziom napięcia między tymi pinami może mieścić się w zakresie 5 - 18V.

Pin wyjściowy: Pin 6

Wyjście dostarczane ze wzmacniacza operacyjnego IC 741 jest odbierane z tego pinu. Napięcie wyjściowe, które jest odbierane na tym pinie, jest oparte na używanym podejściu sprzężenia zwrotnego i poziomie napięcia na pinach wejściowych.

Gdy wartość napięcia na pinie 6 jest wysoka, odpowiada to temu, że napięcie wyjściowe jest podobne do dodatniego napięcia zasilania. W ten sam sposób, gdy wartość napięcia na pinie 6 jest niska, oznacza to, że napięcie wyjściowe jest podobne do -ve napięcia zasilania.

Piny wejściowe: Pin 2 i Pin 3

To są piny wejściowe dla wzmacniacza operacyjnego. Pin 3 jest traktowany jako wejście odwracające, podczas gdy pin 3 jest uważany za pin wejściowy nieodwracający. Kiedy wartość napięcia na pinie 2 >> pinie 3 oznacza, że ​​wejście odwracające ma wysoką wartość napięcia, to sygnał wyjściowy jest niski.

Analogicznie, gdy wartość napięcia na pinie 3 >> pinu 2 oznacza, że ​​wejście nieodwracające ma wysoką wartość napięcia, to sygnał wyjściowy jest wysoki.

Przesunięcie szpilek zerowych: Pin 1 i Pin 5

Jak wspomniano wcześniej, ten wzmacniacz operacyjny ma zwiększony poziom wzmocnienia napięciowego. Z tego powodu nawet minimalne wahania napięć na wejściach nieodwracających i odwracających, które mają miejsce z powodu nieprawidłowości w procedurze konstrukcyjnej lub innych anomalii, będą miały wpływ na wyjście.

Aby temu zaradzić, należy ustawić wartość przesunięcia napięcia, które ma być przyłożone do pinu 1 i pinu 5, a to zwykle jest realizowane za pomocą potencjometru.

Niepodłączony Pin: Pin 8

To tylko pin, który jest używany do wypełnienia pustego pin we wzmacniaczu operacyjnym IC 741. Nie ma połączenia z żadnym obwodem wewnętrznym ani zewnętrznym.

Działanie wzmacniacza operacyjnego IC 741

Ta sekcja jasno wyjaśnia pojęcie schemat wewnętrzny i działanie IC 741. Typowy układ scalony 741 jest zbudowany z obwodu zawierającego 11 rezystorów i 20 tranzystorów. Wszystkie te tranzystory i rezystory są asymilowane i połączone jako pojedynczy monolityczny układ. Na przedstawionym poniżej obrazie można łatwo zrozumieć wewnętrzne połączenia komponentu.

741 Obwód wewnętrzny IC

741 Obwód wewnętrzny IC

Tutaj, w przypadku tranzystorów, Q1 i Q2, wejścia odwracające i nieodwracające są odpowiednio połączone. Oba tranzystory Q1 i Q2 działają jako emiter NPN, gdzie te wyjścia są podłączone do kilku tranzystorów Q3 i Q4. Te Q3 i Q4 działają jako wzmacniacze ze wspólną podstawą. Ten typ konfiguracji izoluje wejścia, które mają połączenie z Q3 i Q4, eliminując w ten sposób prawdopodobne sprzężenie zwrotne sygnału, które może mieć miejsce.

Wahania napięcia, które mają miejsce na wejściach wzmacniacza operacyjnego, mogą mieć wpływ na przepływ prądu w obwodzie wewnętrznym, a także wpływać na efektywny zakres funkcjonalny dowolnego tranzystora znajdującego się w obwodzie. Tak więc, aby to wyeliminować, zaimplementowano dwa aktualne serwery lustrzane. Pary tranzystorów (Q8, Q9) i (Q12, Q13) są połączone w taki sposób, aby tworzyły obwody lustrzane.

Ponieważ tranzystory Q8 i Q12 są tranzystorami regulującymi, ustawiają poziom napięcia na złączu EB dla odpowiedniej pary tranzystorów. Ten poziom napięcia można dokładnie regulować z dokładnością do kilku dziesiętnych miliwoltów, a dokładność ta pozwala na przepływ tylko niezbędnego prądu do obwodu.

Jeden obwód zwierciadła opracowany przez Q8 i Q9 jest podawany do obwodu wejściowego, podczas gdy drugi obwód lustrzany opracowany przez Q12 i Q13 jest podawany do obwodu wyjściowego. Również drugi obwód lustra, który jest trzecim obwodem utworzonym przez Q10 i Q11, działa jako połączenie o zwiększonej impedancji między zasilaniem -ve a wejściem. To połączenie zapewnia poziom odniesienia, który nie wykazuje wpływu obciążenia na obwód wejściowy.

Tranzystor Q6 wraz z rezystorami 4,5 K i 7,5 K zostanie przekształcony w obwód przesuwnika poziomu napięcia, który zmniejsza poziom napięcia z obwodu wzmacniacza w sekcji wejściowej o Vin, zanim zostanie przekazany do następnego obwodu. Osiąga się to w celu wyeliminowania wszelkiego rodzaju zmian sygnału w sekcji wzmacniacza wyjściowego. Podczas gdy tranzystory Q22, Q15 i Q19 są zaprojektowane do pracy jako wzmacniacze klasy A, a tranzystory Q14, Q20 i Q17 rozwijają się jako faza wyjściowa wzmacniacza operacyjnego 741.

Aby usunąć wszelkiego rodzaju nieprawidłowości w fazie wejściowej obwodu różnicowego, stosuje się tranzystory Q5, Q6 i Q7 w celu utworzenia konfiguracji, która ma przesunięcie zerowe + ve i -ve oraz odpowiednio poziomy wejściowe odwracające i nieodwracające.

Integrator i różnicujący wzmacniacz operacyjny

W poniższych sekcjach wyjaśniono eksperymentalną procedurę integrator i rozróżniacz wykorzystujący teorię wzmacniaczy operacyjnych IC 741.

Aby wiedzieć o wzmacniaczu operacyjnym działającym jako element różnicowy i integrator, potrzebujemy płytki stykowej, rezystorów o wartości (10KΩ, 100KΩ, 1,5KΩ i 150Ω), RPS, wzmacniacza operacyjnego IC 741, przewodów do podłączenia, kondensatorów o wartości 0,1 µF) i oscyloskop (CRO).

741 Integrator

741 Integrator

Poniżej przedstawiono obwód integratora wykorzystujący wzmacniacz operacyjny. Aby utworzyć obwód integratora i poznać wyjście, połączenie obwodu należy wykonać w sposób wyjaśniony w poniższych krokach:

  • W sekcji wejściowej zastosuj symetryczną falę sinusoidalną o częstotliwości 1 kHz i amplitudzie 2 V, która jest napięciem międzyszczytowym.
  • Podłącz sekcje wejściowe i wyjściowe obwodu do kanału CRO 1 i kanału 2. To połączenie umożliwia obserwację generowanych przebiegów.
  • Przedstaw obserwowane przebiegi na wykresie wraz z podobnymi wartościami obserwowanymi na CRO.
  • Następnie przestrzegaj zarówno wartości praktycznych, jak i teoretycznych. Ten typ połączenia umożliwia wykorzystanie wzmacniacza operacyjnego IC 741 jako obwodu integratora.

Obwód różnicujący wykorzystujący wzmacniacz operacyjny pokazano poniżej. Aby utworzyć obwód różnicujący i poznać wyjście, połączenie obwodu należy wykonać zgodnie z opisem w poniższych krokach:

741 IC Differentiator

741 IC Differentiator

  • W sekcji wejściowej zastosuj symetryczną trójkątną falę o częstotliwości 1 kHz i amplitudzie 2 V, która jest napięciem międzyszczytowym.
  • Podłącz sekcje wejściowe i wyjściowe obwodu do kanału CRO 1 i kanału 2. To połączenie umożliwia obserwację generowanych przebiegów.
  • Przedstaw obserwowane przebiegi na wykresie wraz z podobnymi wartościami obserwowanymi na CRO.
  • Następnie przestrzegaj zarówno wartości praktycznych, jak i teoretycznych. Ten typ połączenia umożliwia wykorzystanie wzmacniacza operacyjnego IC 741 jako obwodu integratora.
Fale wyjściowe integratora i różniczki

Fale wyjściowe integratora i różniczki

Konfiguracja otwartej pętli

Najłatwiejszym podejściem do wdrożenia wzmacniacza operacyjnego IC 741 jest działanie w konfiguracji z otwartą pętlą. Plik konfiguracja pętli otwartej IC 741 jest w trybie odwracającym i nieodwracającym.

Odwracający wzmacniacz operacyjny

We wzmacniaczu operacyjnym IC 741 styki 2 i 6 są stykami wejściowymi i wyjściowymi. Kiedy napięcie zostanie podane na pin-2, możemy uzyskać wyjście z pinu-6. Jeśli biegunowość styku 2 i / p jest równa + Ve, to polaryzacja, która pochodzi z pinu 6 o / p, wynosi-Ve. Więc o / p jest zawsze przeciwne do i / p.

Schemat obwodu odwracającego wzmacniacza operacyjnego jest pokazany powyżej, a wzmocnienie obwodu odwracającego wzmacniacza operacyjnego jest ogólnie obliczane przy użyciu tego wzoru A = Rf / R1

Na przykład, jeśli Rf wynosi 100 kiloomów, a R1 wynosi 10 kiloomów, wówczas wzmocnienie wyniesie -100 / 10 = 10 Jeśli napięcie i / p wynosi 2,5 V, napięcie o / p będzie wynosić 2,5 × 10 = 25

Nieodwracający wzmacniacz operacyjny

We wzmacniaczu operacyjnym IC 741 pin3 i pin6 są pinami wejściowymi i wyjściowymi. Kiedy napięcie jest podane na pin3, możemy uzyskać wyjście z pinu-6. Jeśli polaryzacja wynosi + Ve na pinie wejściowym-3, to polaryzacja, która pochodzi ze styku o / p-6, jest również + Ve. Więc o / p nie jest odwrotnie.

Schemat obwodu nieodwracającego jest pokazany powyżej, a wzmocnienie tego obwodu nieodwracającego jest generalnie obliczane przy użyciu tego wzoru A = 1 + (Rf / R1)

Na przykład, jeśli Rf wynosi 100 kiloomów, a R1 wynosi 25 kiloomów, wówczas wzmocnienie wyniesie 1+ (100/25) = 1 + 4 = 5 Jeśli napięcie i / p wynosi 1, to napięcie o / p będzie być 1X5 = 5v

Schemat obwodu wzmacniacza operacyjnego IC 741

Zastosowania obejmują głównie sumator, komparator, odejmowanie, wtórnik napięciowy, integrator i różnicujący. Plik schemat obwodu wzmacniacza operacyjnego IC 741 podano poniżej. W następującym obwodzie IC Jako komparator zastosowano wzmacniacz operacyjny 741 . Nawet jeśli użyliśmy go jako komparatora, układ scalony nadal obserwuje słabe sygnały, dzięki czemu można je łatwiej zidentyfikować.

Konfiguracja pinów IC 741

Konfiguracja pinów IC 741

Specyfikacje wzmacniacza operacyjnego IC 741

Poniższe specyfikacje jasno wyjaśniają funkcjonalność operacyjną i zachowanie IC 741:

  • Zasilanie: dla funkcjonalności tego wzmacniacza operacyjnego wymaga minimalnego napięcia 5 V i może obsługiwać do 18 V.
  • Impedancja wejściowa: ma zakres około 2 megaomów
  • Impedancja wyjściowa: ma zakres około 75 omów
  • Szybkość narastania: Jest to również kluczowa cecha przy wyborze wzmacniacza operacyjnego dla dużego zakresu częstotliwości. Jest to definiowane jako maksymalna zmiana napięcia wyjściowego / jednostka czasu. SR jest mierzone w woltach / µsek i przedstawiane jako: SR = dVo / dt Obliczając szybkość narastania, można po prostu poznać zmianę na wyjściu, przy której wzmacniacz operacyjny zmienia się zgodnie ze zmianami poziomu częstotliwości wejściowej. SR zmienia się wraz ze zmianą wzmocnienia napięcia i jest to ogólnie określane jako wzmocnienie jedności. Wartość szybkości narastania dla wzmacniacza operacyjnego jest zawsze stała. Tak więc, kiedy wymagane nachylenia wartości wyjściowych są większe niż szybkość narastania, występuje zniekształcenie. W przypadku wzmacniacza operacyjnego IC 741 szybkość narastania wynosi 0,5 V / mikrosekund, co jest wartością minimalną. Z tego powodu ten układ scalony nie jest używany do zwiększonych zakresów częstotliwości, takich jak komparatory, filtry i oscylatory.
  • Wzmocnienie napięcia: Wzmocnienie napięcia wynosi 200 000 dla minimalnego zakresu częstotliwości
  • Zakres offsetu wejściowego: Ten wzmacniacz operacyjny IC 741 ma zakres offsetu wejściowego pomiędzy 2 - 6 mV
  • Obciążenie wyjściowe: zalecany zakres to> 2 kiloomy
  • Odpowiedź przejściowa: Jest to kluczowy aspekt, który jest używany przy wyborze wzmacniacza operacyjnego w wielu zastosowaniach. Wraz ze sprzężeniem zwrotnym stanu ustalonego wzmacniacz operacyjny obejmuje całą odpowiedź praktycznego obwodu. Sekcja sprzężenia zwrotnego, w której osiąga się stałą wartość przed odebraniem wartości wyjściowej, jest określana jako odpowiedź przejściowa. Gdy osiągnie tę wartość, stała wartość pozostaje w tym punkcie, a więc nazywa się to stałym poziomem. Ta stabilna faza nie jest oparta na czasie. Atrybuty tej przejściowej odpowiedzi obejmują procent przeregulowania i czas narastania. Ma odwrotną zależność do szerokości pasma wzmocnienia jedności wzmacniacza operacyjnego.

Aby wzmacniacz operacyjny działał jako wzmacniacz napięciowy, zaleca się zwiększenie impedancji wejściowej i niskie wartości impedancji wyjściowej.

741 Charakterystyka wzmacniacza operacyjnego

Charakterystyka wzmacniacza operacyjnego IC 741 jest następująca

  • Impedancja wejściowa wzmacniacza operacyjnego IC 741 przekracza 100 kiloomów.
  • O / p wzmacniacza operacyjnego 741 IC jest poniżej 100 omów.
  • Zakres częstotliwości sygnałów wzmacniacza dla wzmacniacza operacyjnego IC 741 wynosi od 0 Hz do 1 MHz.
  • Prąd i napięcie przesunięcia wzmacniacza operacyjnego IC 741 są niskie
  • Wzmocnienie napięciowe IC 741 wynosi około 200 000.

741 Zastosowania wzmacniacza operacyjnego

Istnieje wiele obwodów elektronicznych zbudowanych ze wzmacniacza operacyjnego IC 741, a mianowicie popychacza napięcia, Analogowy do cyfrowego konwertera , próbkowanie i utrzymywanie obwodu, konwersja napięcia na prąd i prądu na napięcie, wzmacniacz sumujący itp. Zastosowania wzmacniacza operacyjnego IC 741 obejmują następujące.

  • Oscylator o zmiennej częstotliwości audio wykorzystujący wzmacniacz operacyjny IC 741
  • IC 741 Op Amp regulowany Ripple RPS
  • Mieszanka audio dla czterech kanałów przy użyciu wzmacniacza operacyjnego IC 741
  • Automatyczny włącznik światła oparty na wzmacniaczu operacyjnym IC 741 i LDR
  • Miernik polaryzacji napięcia DC wykorzystujący wzmacniacz operacyjny IC 741
  • Termometr e-pokojowy wykorzystujący wzmacniacz operacyjny IC 741
  • Odsłuchiwanie błędów przy użyciu wzmacniacza operacyjnego IC 741
  • Wzmacniacz mikrofonowy wykorzystujący wzmacniacz operacyjny IC 741
  • Tester wzmacniaczy operacyjnych IC 741
  • Jest to podstawowa ochrona przed zwarciem RPS
  • Termiczny wyłącznik dotykowy wykorzystujący wzmacniacz operacyjny IC 741
  • Konwersja V na F przy użyciu wzmacniacza operacyjnego IC 741
  • Generacja dźwięku wiatru oparta na wzmacniaczu operacyjnym IC 741

Infografiki 741 Op Amp

O IC 741 - wzmacniacz operacyjny 741

Chodzi o samouczek dotyczący wzmacniacza operacyjnego IC 741, który obejmuje podstawy wzmacniacza operacyjnego, schemat pinów, schemat obwodu, specyfikacje, charakterystykę i jego zastosowania. Ponadto wszelkie pytania dotyczące tej koncepcji lub projektów 741 wzmacniaczy operacyjnych, prosimy o wyrażenie opinii, komentując w sekcji komentarzy poniżej. Oto pytanie do Ciebie. Co to jest