Osnovan 1959. godine, National Semiconductor je prešao dug put od proizvodnje prvih diskretnih tranzistora do najsloženijih komponenti modernih informacionih uređaja. Sa mogućnošću kreiranja uređaja sa nivoom integracije od osnovnih građevnih blokova i sistema sa jednim čipom do visokih performansi multi-chip i multifunkcionalnih kompleta, i kombinovanjem analogne i digitalne tehnologije, kompanija pruža optimalna rešenja za potrošače i komunikacije tržišta u širokom spektru proizvoda. Imajte na umu i osnovne elemente analogne elektronike koje je razvio i proizvodi National Semiconductor, posebno integrisana operaciona pojačala, koja su mnogo manje popularna u Rusiji od, na primer, proizvoda Analog Devices, iako u većini slučajeva ni na koji način nisu inferiorni od potonje po znatno nižoj cijeni. Operaciona pojačala (op-pojačala) National Semiconductor-a se uslovno mogu podeliti u nekoliko familija (grupa) prema nizu parametara, ova podela se delimično manifestuje u sistemu obeležavanja čipova koji koristi kompanija. Ovo:

1. Pojačala za opštu upotrebu (General Purpose - LM).

2. Velika brzina (High Speed ​​- LMH) - frekvencija jedinstvenog pojačanja je veća od 50 MHz.

3. Mala snaga (Low Power - LP, LPV) - potrošnja struje je manja od 1,5 mA.

4. Mikronapajanje (Micro Power - LP, LPV) - potrošnja struje je manja od 25 μA.

5. Niski napon (LMV) - napon napajanja manji od 3 V.

6. Preciznost - pojačanje veće od 100 dB, offset napon manji od 1 mV.

7. Nizak nivo šuma (Low Noise) - napon šuma je manji od 10 nVC Hz.

8. Snažan (visoka izlazna snaga) - izlazna struja je veća od 100 mA.

9. Sa ulaznim i izlaznim naponom blizu napona napajanja (IO Rail to Rail).

Ova podjela, iz očiglednih razloga, nije stroga, klasifikacija slova se također ne poštuje uvijek, op-amp može biti istovremeno brz, niskošuman, s izlaznim naponom blizu napona napajanja, itd. Osim toga, mikrokola istog tipa proizvode se u različitim paketima i verzijama - za opću upotrebu (komercijalna), za industrijsku upotrebu (industrijska) i za specijalnu, čitaj - vojnu upotrebu (vojna), koja se razlikuju po nizu parametara, u posebno u opsegu radne temperature. Takođe treba napomenuti da se uporedo sa ovladavanjem proizvodnjom novih proizvoda, kompanija kontinuirano bavi unapređenjem i razvojem ranije proizvedenih proizvoda, što se jasno vidi, na primer, u poznatoj jeftinoj i veoma popularnoj porodici niskih proizvoda. -op-pojačala snage LM321/358/324(single/dual/quadruple) sa potrošnjom struje od 0,2 - 0,4 mA po kanalu. Proizveden je niz njihovih modifikacija: LP324/LP2902- quad micropower sa strujom potrošnje od 21 μA, LMV321/358/324 - niskonaponski, sa naponom napajanja od 2,7 V do 5,5 V, LPV321/358/324, proizveden po vlasničkoj BICMOS tehnologiji - mikronaponski niskonaponski sa potrošnjom struje od 9 μA itd.

Nastavljajući naše razmatranje operativnih pojačala male i mikro snage kompanije National Semiconductor, pređimo na opisivanje najnovijeg razvoja kompanije.

Pojačalo LM7301, proizveden u minijaturnom SOT23-5 paketu, koji zauzima 2 puta manje površine od SOIC-8, dizajniran za unipolarno napajanje u rasponu napona od 1,8 V do 32 V pri potrošnji struje od 0,6 mA. Ima "super" Rail to Rail ulaz (-0.25V do +5.25V pri +5V naponu napajanja) i Rail to Rail izlaz i savršen je za upotrebu u svim vrstama prijenosne opreme, modema, PCMCIA kartica prijenosnih računara. itd.

Pojačala LMV751 i porodica LMV821/2/4(single/dual/quad) dizajnirani za upotrebu u prenosivoj RF opremi, laptop računarima, itd. LMV751 je precizno niskošumno op-pojačalo (nivo šuma 6,5 ​​nV / Hz Hz) sa frekvencijom jedinstvenog pojačanja od 5 MHz i malim ofset naponom od 1 mV. Radi sa jednim napajanjem od 2,7 do 5,5 V i troši struju od 0,6 mA. LMV821 pri istom naponu napajanja, troši 0,3 mA po kanalu, frekvencija jedinstvenog pojačanja je 6,5 MHz, ali ima više šuma, napona i struje prednapona. Pojedinačna pojačala su dostupna u minijaturnim SOT23-5 paketima.

LMV771- niskošumno, jeftino precizno op-pojačalo sa proširenim opsegom radne temperature od -40 do +125 °C. Radi sa jednim naponom napajanja od 2,7 do 5,5 V i troši struju od 0,6 mA, pružajući pojačanje od 100 dB pri nivou buke od 9 nVnV / Hz Hz. Pojačalo ima mali prednapon od 0,85 mV, a njegov temperaturni drift je također normaliziran u cijelom temperaturnom rasponu od 0,35 μV / °C. Dozvoljava zajednički mod ulaz od 0 V. Jedinstvena frekvencija pojačanja je 3,5 MHz. Proizveden u minijaturnom kućištu SC70-5 dimenzija 2x2x1 mm.

Serija pojačala LM6132-42 Dizajniran za upotrebu u uređajima velike brzine na baterije. LM6132/4(Dual/Quad) - Samokorigovano operacijsko pojačalo sa jednim napajanjem koje postiže odličan omjer brzine i snage. Prednost mikrokola je i širok raspon napona napajanja od 2,7 V do 24 V, Rail to Rail ulaz i izlaz, te visok omjer odbijanja zajedničkog načina rada. Na frekvenciji jednostrukog pojačanja od 10 MHz, trenutna potrošnja je samo 360 μA, što ovo operacijsko pojačalo čini nezamjenjivim u prijenosnim uređajima kao što su instrumentalna pojačala, radio prijemnici i predajnici, drajveri za ekrane, itd. LM6142/4- slično LM6132/4, ali radi u širem rasponu napona napajanja od 1,8 V do 24 V, ima veći dobitak od 108 dB i koeficijent odbijanja zajedničkog moda od 107 dB, jedinstvenu frekvenciju pojačanja od 17 MHz pri potrošnji struje od 650 μA. Dostupni su u SOIC i MDIP paketima, kao iu CDIP paketima sa radnim temperaturnim opsegom od -55 do 125 °C.

Zanimljiva su operativna pojačala super niskog napona LMV931/2/4(single/dual/quadruple), rade na naponima napajanja od 1,5 do 5,5 V, fokusirane na upotrebu u uređajima koji se napajaju jednim Li-Ion elementom. Zahvaljujući upotrebi minijaturnih kućišta, operaciona pojačala se lako integrišu u mobilne telefone i kompjuterske ploče. Pojačala imaju Rail to Rail ulaz i izlaz, nisku potrošnju struje od 100 µA po kanalu i daju jedinstvenu frekvenciju pojačanja od 1,4 MHz. Pojačanje na nultoj frekvenciji bez povratne informacije 101 dB. Prilagođen za stabilan rad pri bilo kojem pojačanju, kao i kapacitivnim opterećenjima do 1000 pF. Rade u temperaturnom rasponu od -40 do +125 °C. Jednostruka op-pojačala su dostupna u minijaturnim SC70-5 i SOT23-5 paketima, dvostruka op-pojačala u MSOP-8 i SOIC-8 paketima, i četverostruka op-pojačala u TSSOP-14 i SOIC-14 paketima.

Serija pojačala LMC, proizvedeni po CMOS tehnologiji, takođe spadaju u kategoriju male i mikropower. Njihova karakteristika su zanemarljivo male ulazne struje i shodno tome rade u elektrometrijskim uređajima, uređajima za mjerenje struja curenja, različitoj naučnoj opremi itd. Na primjer, za precizno pojačalo LMC6001 tipična vrijednost ulazne struje 25 fA (f - femto 10 -15). Zanimljiva je tehnika koju kompanija koristi za testiranje novoproizvedenih pojačala - 3 puta zaredom u prvoj minuti; instrumenti koji pokazuju ulaznu struju veću od 25 fA se odbijaju. Ovo pojačalo ima veoma nizak nivo buke od 25nV/CHz. Postoji zaštita od elektrostatičkog potencijala do 2000 V. Izdaje se u MDIP kućištu.

Raspon pojačala LMC serije je prilično širok. Pojačala male snage LMC6022/4(dual/quad) su napravljeni korištenjem vlasničkog Double-Poly Silicon-Gate procesa i mogu raditi na jednopolnim i dvopolnim izvorima napajanja do 15 V. Imaju Rail to Rail izlaz i nisku potrošnju energije od 40 μA po kanalu . Brža pojačala sa Rail to Rail izlazom LMC6032/4 po vrlo niskoj cijeni imaju vrlo visoko pojačanje od 126 dB. Sa potrošnjom struje od 0,4 mA, frekvencija jedinstvenog pojačanja je 1,4 MHz, a brzina napona napona je 1,1 V/µs. Niskonaponska operativna pojačala LMC6035/6 Rail to Rail izlazi mogu raditi na jednom napajanju od 2,7 V (npr. 3x NiCd baterije), što ih čini vrlo pogodnim za prijenosne sisteme sa vlastitim napajanjem. Inače, njihovi parametri su slični LMC6022/4. Pojačala su dostupna u različitim paketima.

Mikro pojačala snage LMC6041/2/4 sa strujnom potrošnjom od 14 μA po kanalu imaju rekordno nisku ulaznu struju od 2 fA, Rail to Rail izlaz i mogu raditi sa jednim napajanjem od 4,5 do 15,5 V, uz pružanje izlazne struje do 21 mA. Ova pojačala odlično rade u sistemima za kontrolu snage, detektorima zračenja, različitoj naučnoj opremi.

Precizna pojačala imaju slične energetske parametre LMC6061/2/4, koji su, sa niskim ofset naponom od 100 µV i visokim pojačanjem od 140 dB, dobro prikladni za upotrebu u instrumentacijskim pojačavačima s vlastitim napajanjem, medicinskoj i naučnoj opremi. Imajte na umu da su jednostruka (LMC6061) i dvostruka (LMC6062) pojačala ove serije dostupna i u CDIP paketima, dok je opseg radne temperature -55 - +125 °C.

Brža precizna op pojačala LMC6081/2/4 na jediničnoj frekvenciji pojačanja od 1,3 MHz i brzini napona izlaznog napona od 1,5 V/μs, troše struju od 0,45 mA iz unipolarnog napajanja napona od 4,5 do 16 V. Takođe imaju visoko pojačanje od 130dB i nizak offset napon od 150uV. Pojačala su dostupna u SOIC i MDIP paketima.

Operativna pojačala male snage LMC6482/4(Dual/Quad) - Klasa tipična Rail to Rail ulazna i izlazna pojačala. Rade u opsegu napona napajanja od 3 do 15 V, trošeći struju od 0,5 mA po kanalu i daju izlaznu struju do 30 mA. Dizajniran za upotrebu u raznim uređajima sa malom potrošnjom energije. Trenutno se proizvodi jedno op-pojačalo LMC7101 u SOT-23 paketu sa parametrima sličnim LMC6482, i njegovu poboljšanu verziju LMC8101 u microSMD i miniSOIC paketima. Potonji ima režim blokiranja (Shutdown) s vremenom uključivanja od 10 μs, trenutna potrošnja u kojem ne prelazi 1 μA.

LMC6462/4- verzija sa mikro napajanjem LMC6482/4 sa potrošnjom struje od 0,02 mA. Trenutno se proizvodi jedno op-pojačalo LMC7111 u SOT-23-5 paketu sa parametrima sličnim LMC6462.

Pojačala LMC6492/4(dvostruki/četvorostruki) sa proširenim temperaturnim rasponom od -55 do +125 °C koriste se u automobilskoj elektronici. Njihovi parametri su u osnovi isti kao za LMC6482/4. Dostupan u SOIC paketu.

Pojačala LMC6572/4(dual/quad), dizajniran za rad u digitalnim uređajima sa niskim naponom napajanja i pruža kombinaciju vrlo visokih parametara - ulazna struja od 20 fA i pojačanje od 120 dB uz potrošnju energije od 40 μA po kanalu i napajanje iz Izvor 2,7 V. Izlaz iz šine i dostupni su u MSOP kućištima.

Završavajući dio pojačivača male i mikropojačala, razmotrimo superekonomično dvostruko op-amp sa potrošnjom struje manjom od 1 μA po kanalu LMC6442. Koriguje se za uređaje sa pojačanjem većim od 2 (manje od -1) i namenjen je za upotrebu u širokoj klasi opreme sa ultra-niskom potrošnjom energije - mobilni telefoni i pejdžeri, kontrolni senzori, naučni instrumenti itd. Radi sa unipolarnim napajanjem od 1,8 do 11 V. Dostupan u MSOP-8 i drugim paketima.

Dvostruko operativno pojačalo zaslužuje posebnu pažnju. LM833 posebno dizajniran za upotrebu u visokokvalitetnoj audio opremi. Ima izuzetno širok dinamički opseg od preko 140 dB pri šumu od 4,5 nV/C Hz i izuzetno nizak THD od 0,002%. Pojačalo je korigirano za bilo koje pojačanje i idealno je za sve vrste Hi-Fi - Hi-End opreme. Dostupan u 8-pinskim SOIC i MDIP paketima.

Pređimo na pregled brzih op-pojačala kompanije National Semiconductor. Mora se reći da je kompanija postigla vrlo visoke rezultate u njihovom razvoju i proizvodnji, te su po mnogo čemu superiorni u odnosu na slične proizvode drugih proizvođača. Imajte na umu da trenutno postoje dvije vrste brzih operativnih pojačala - zajedno s op-pojačivačima izgrađenim prema tradicionalnim sklopovima koji koriste pojačala s povratnom naponom (VFA), pojačala sa ulaznim stupnjevima - strujna pojačala s međusobnim spojnicama se široko koriste. Ova pojačala se nazivaju "pojačala s povratnom strujom - Pojačala s povratnom strujom (CFA)". Glavni parametar prijenosa takvih pojačala je koeficijent koji ima dimenziju otpora transimpedancije, a opseg su sve vrste impulsnih pojačala i video pojačala za kojima gigantski ulazni otpor tradicionalnih operacijskih pojačala nije tražen, a maksimalni izlazni napon Slew rate i unity gain frekvencija dolaze do izražaja, čije su vrijednosti za CFA znatno superiornije od odgovarajućih parametara za VFA.

Počećemo sa operativnim pojačalima koja koriste konvencionalna VFA kola. Porodica LMH6645/6/7(single/dual/single with blocking) - niskonaponski, male snage, velike brzine Rail to Rail pojačala sa potrošnjom struje od 650 μA po kanalu. U načinu blokiranja (LMH6647), potrošnja struje je smanjena na 50 µA. Jedinstvena frekvencija pojačanja 55 MHz, brzina okretanja 22 V/µs, tipična izlazna struja 20 mA. Ovo su tipična moderna pojačala u svojoj klasi, pogodna za upotrebu u mnogim elektronskim uređajima.

Pojačala LM6152/4, nastavlja seriju LM6132-42, dizajniran za upotrebu u uređajima koji rade na baterije velike brzine. Sa potrošnjom struje od 1,4 mA, frekvencija jedinstvenog pojačanja je 75 MHz, a brzina napona je 30 V/µs.

Viši parametri imaju op pojačala LMH6642-55- relativno jeftina moderna Rail to Rail operativna pojačala velike brzine sa dobrim omjerom performansi / potrošnje energije. Rade sa jedno- i dvopolnim napajanjem do 12 V.

Pojačala LMH6642/3/4(single / dual / quad) - ovo su moderna op-pojačala velike brzine s parametrima tipičnim za njihovu klasu. Potrošnja struje 2,7 mA po kanalu, jednostruko pojačanje 130 MHz, brzina kretanja 130 V/µs, tipična izlazna struja 115 mA. Brzo vreme uspostavljanja i nisko izobličenje, efikasna zaštita od kratkog spoja, Rail to Rail ulaz i izlaz, i igle za balansiranje čine ove IC idealne za upotrebu u mnogim modernim elektronskim uređajima. Dostupan u SOIC, miniSOIC i SOT-23 paketima. Može se koristiti kao zamjena LM6152/4.

Širokopojasni (190 MHz, 170 V/µs) Rail to Rail pojačalo sa jednim napajanjem LMH6639 je sposobno da isporuči 190 mA izlazne struje. Postoji način rada Shutdown s vremenom uključenja od 85 ns, u kojem se potrošnja struje smanjuje na 400 μA. U kombinaciji sa brzim vremenom uspostavljanja od 33 ns, ovo pojačalo je pogodno za upotrebu u multipleksiranim aplikacijama, kao bafer pojačalo, CD ROM drajvovi, itd.

Zanimljivo dvostruko pojačalo velike brzine LMH6672 sa maksimalnom izlaznom strujom od 600 mA. Pojačalo je korigirano za pojačanje od 2 ili više, pružajući propusni opseg od 130 MHz i brzinu od 160 V/µs. Opseg napona napajanja od 5 do 12 V, potrošnja struje 6,2 mA po kanalu. Op-amp ima nizak nivo buke, obezbeđeno je balansiranje. Dostupan u SOIC, PSOP i LLP paketima. Namijenjen je za korištenje kao glavno pojačalo, kao i u modemima i sličnim uređajima. Može se koristiti za zamjenu LM6181/2, LM7171 i LM7372.

Pojačala LMH6654/5(jedan/dvostruki) veći protok. Potrošnja struje 4,5 mA po kanalu, jedinična frekvencija pojačanja 250 MHz, brzina napona 200 V/µs, tipična izlazna struja 180 mA. Imaju nizak nivo ulazne buke od 4,5 nV i 1,7 pA, brzo vreme smirivanja izlaznog napona od 25 ns i mogu se koristiti u raznim uređajima. Dostupan u SOIC-8, SOT23-5 (LMH6654) i MSOP-8 (LMH6655) paketima.

Pojačala LMH6657/8 I LMH6682/3- relativno jeftina ultra-brza operativna pojačala sa unipolarnim napajanjem od 3 do 12 V. Proizvedena su korištenjem VIPTM10 vlasničke tehnologije. Pogodni su za upotrebu u uređajima za obradu video signala i CD/DVD servo drajvovima, jer imaju kratko vreme staloženja i ne dozvoljavaju faznu inverziju izlaznog napona kada ulazni napon pređe dozvoljene vrednosti (LMH6682/3), što može značajno pojednostavljuju sklopove takvih uređaja.

Pojačala LMH6657/8(single/dual) su korigovani za jednostruko pojačanje dok obezbeđuju propusni opseg od 270 MHz i brzinu napona od 700 V/µs. Potrošnja struje 6,2 mA po kanalu, izlazna struja +80/-90 mA.

Pojačala LMH6682/3(dvostruki/trostruki), obezbeđuju brzinu od 940 V/µs pri propusnom opsegu od 190 MHz. Treba napomenuti da ova pojačala imaju veoma niske koeficijente izobličenja tipa "diferencijalna faza" - 0,08% i "diferencijalno pojačanje" - 0,01 dB, što je veoma važno za vrhunsku video opremu. Izdaju se u raznim slučajevima.

Ultra-brza pojačala sa izlaznim naponom od više od 1000 V/µs dizajnirana su za rad u različitim video uređajima. U LM seriji, ovo LM6171/2 I LM6181/2(jednostruki/dvostruki), proizvedeni korištenjem vlasničke VIPTM11 tehnologije. Prvi od njih je napravljen prema VFA krugu i osigurava, uz potrošnju struje od samo 2,5 mA, brzinu napona od 3600 V/μs na frekvenciji jediničnog pojačanja od 100 MHz. LM6181/2 Napravljen je prema CFA strujnom povratnom kolu i daje izlazni napon od +10 V uz otpor opterećenja od 100 Ohma. Brzina promjene izlaznog napona je 2000 V/µs na frekvenciji jediničnog pojačanja od 100 MHz. Opisani pojačala, uprkos činjenici da pripadaju kategoriji "sa snažnim izlazom" - High Output - maksimalna vrijednost izlazne struje dostiže 130 mA, imaju vrlo niska izobličenja kao što su "diferencijalno pojačanje" i "diferencijalna faza" i može se koristiti u video opremi NTSC i PAL standarda, visokopropusnim filterima itd. Dostupni su i u SOIC i MDIP paketima.

Pojačalo LMH6609 dizajniran za upotrebu u analognim pretvaračima i filterima. Na frekvenciji jednostrukog pojačanja od 900 MHz i brzini rasta od 1400 V/µs, crpi 7 mA iz jednostranog napajanja od 10 V. Pojačalo je u potpunosti korigirano, ima vrlo nizak nivo buke od 3,1 nV/C Hz i veliku izlaznu struju od 90 mA. Dostupan u 8-pinskim SOIC i 5-pinskim SOT paketima.

Vrlo niska buka i visoke radne frekvencije imaju pojačala LMH6622-28. Za LMH6624, ovaj parametar je 0,92 nV / C Hz i 2,3 pA / C Hz, a frekvencija jedinstvenog pojačanja je 1500 MHz. Pojačalo je prilagođeno za upotrebu u uređajima sa pojačanjem od 10 ili više i namijenjeno je za upotrebu u komunikacijskoj tehnologiji i medicinskoj opremi. Nizak šum i greške su karakteristični za dvostruko širokopojasno pojačalo LMH6628, u kojem je relativni nivo 2./3. harmonika na frekvenciji od 10 MHz -65 / -74 dB, respektivno, a vrijeme podešavanja izlaznog napona sa tačnošću od 0,1% iznosi 12 ns. Ovo čini ovo pojačalo nezamjenjivim u razvoju brzih analognih pretvarača i ulazno-izlaznih uređaja.

Pojačalo je dizajnirano za upotrebu u prijenosnoj video opremi i PC video karticama. LM7121, proizveden u pakovanju SOT23-5. Parametri pojačala su veoma visoki: frekvencija jedinstvenog pojačanja je 175 MHz, brzina napona na izlazu je 1300 V/µs. Može raditi i sa unipolarnim +5V napajanjem i bipolarnim u rasponu od +5V do +15V.

Ultra brza operativna pojačala imaju rekordne parametre LM7171(single) i LM7372(dvostruko). Na osnovu kola povratne sprege po naponu, imaju karakteristike strujnih pojačavača povratne sprege - brzina napona od 4100 V/µs, frekvencija jedinstvenog pojačanja od 200 MHz, izlazna struja od 100 mA (LM7171) i 3000 V/µs, 120 MHz, 150 mA respektivno za LM7372 sa potrošnjom struje od 6,5 mA po kanalu. Pojačala su korigovana za pojačanje napona veće od 2. Sa minimalnim diferencijalnim pojačanjem i faznim izobličenjem od 0,01% i 0,02o, ova pojačala su pogodna za video, kablovsku i optičku opremu, radio i televizijsko emitovanje. Izdaju se u raznim vrstama kofera.

Serija super brzih operativnih pojačala LMH67xx Izrađen je prema vlasničkom tehnološkom procesu VIPTM10 prema CFA strujnom povratnom kolu i namijenjen je za upotrebu u širokopojasnim radio i televizijskim sistemima. Započet ćemo naš pregled ovih mikro krugova LMH6702- niskošumno (napon buke smanjen na ulazni 1,83 nV) operacijsko pojačalo sa rekordno niskim nivoom harmonika (-100 dB na 5 MHz) i intermodulacionom izobličenjem, propusnim opsegom od 720 MHz i brzinom promjene izlaznog napona od 3100 V/ µs. Takve visoke performanse usmjeravaju primjenu LMH6702 u sistemima i instrumentaciji visoke rezolucije. Dostupan u SOIC i SOT-23 paketima.

Porodica pojačala LMH6714/15/20/22(single/dual/locked/quad) sa propusnim opsegom od 400 MHz pri pojačanju od 2 i brzinom uspona od 1800 V/μs pri potrošnji struje od 5,6 mA prvenstveno su namijenjeni za upotrebu u video sistemima. Izlazno stanje visoke impedancije LMH6720, komutirano na 7ns TTL nivou, vrlo je korisno za multipleksiranje više brzih signala na zajednički prijenosni vod. LMH6722 četvorostruko pojačalo može se efikasno koristiti u višekanalnim IF i aktivnim filterima visokog reda. Izdaju se u raznim slučajevima.

Pojačalo sa jednim napajanjem od 4,5 do 12 V LMH6723 kombinuje visoku efikasnost (potrošnja struje 1 mA) sa širokim propusnim opsegom od 370 MHz, velikom brzinom napona od 600 V/µs i velikom izlaznom strujom od 110 mA, što ga čini nezamjenjivim za prijenosne video uređaje i sve vrste samonapajanih uređaja. pretvarači, trunk pojačala, prenosivi CD-DVD plejeri, itd. Dostupan u SOIC i SOT23 paketima.

Završavajući odjeljak, razmotrit ćemo širokopojasno operacijsko pojačalo LMH6732 sa podesivim propusnim opsegom od 0 do 1,5 GHz. Promjenom otpora jednog vanjskog otpornika možete mijenjati potrošnju struje za više od 10 puta, kao i staviti mikrokolo u stanje pripravnosti sa potrošnjom struje od 1 μA. Parametri mikrokola su jedinstveni za sve vrijednosti potrošene struje: frekvencijski opseg 55 MHz, brzina napona 400 V/µs, izlazna struja 9 mA pri potrošnji struje od 1 mA i 540 MHz, 2700 V/µs i 115 mA pri potrošnji struje od 9 mA. Pojačalo je sposobno da radi sa jedno- i bipolarnim izvorima napajanja u rasponu od 9 do 12 V. Obim predviđenih aplikacija je izuzetno širok - video oprema, sistemi na baterije, komutacioni uređaji itd. Imajte na umu da kako biste smanjili vrijeme dizajna za uređaje sa LMH6732 National Semiconductor nudi demo ploču za to.

Dakle, širok spektar integrisanih operacionih pojačala National Semiconductor i njihova niska cena čine ih veoma privlačnim za širok spektar ruskih proizvođača elektronike. Više tehničkih informacija možete pronaći na web stranici kompanije http://www.national.com.

Izvršenje			Okvir	Raspon temperature	Opseg napona napajanja		Trenutna potrošnja po kanalu	Izlazna struja	Tip ulaza i izlaza	Ulazna struja	Prednapon napona		Bias Voltage Temperaturni koeficijent	Dobitak	Omjer odbijanja uobičajenog načina rada	Koeficijent utjecaja nestabilnosti napajanja	Jedinstvena frekvencija pojačanja.	Stopa rasta.	Napon buke
					napon napajanja		odustajem	Izašao sam	In - Out	I bias	U offset		Drift	A vo	CMRR	PSRR	b.w.	SR	e buka
Single	Doble	četvorostruko (četvorostruko)	paket		IN		mA	mA	R do R	na	mV		µV/C	dB	dB	dB	MHz	V/µs	nV/C Hz
					min	Max	Max	Max		tip	tip	Max	tip	tip	tip	tip	tip	tip	tip
		LP324	SO, TSSOP, MDIP	C	±1,5; +3.0	±16,0; +32	0,021	4,0	Van	2,0	2,0	9,0	-	100	90	90	0,10	0,05	80
		LP2902	Dakle, MDIP	I	±1,5; +3.0	±13,0; +26	0,021	4,0	Van	2,0	2,0	10	-	97	90	90	0,10	0,05	80
LMV321	LMV358	LMV324	SO, MSO, TSSOP, SC-70, SO-23	I	+2,7	+5,5	0,13	60	Van	11	1,7	7,0	5,0	100	65	60	1,0	1,0	39
LPV321	LPV358	LPV324	SO, MSO, TSSOP, SC-70, SO-23	I	+2,7	+5,0	0,0090	17	Van	1,7	1,2	7,0	2,0	100	70	65	0,15	0,10	-
LM7301			DAKLE, SOT-23	I	±0,9; +1.8	±16; +32	0,6	9,5	unutra i vani	90	0,03	6,0	2,0	97	90	104	4,0	1,25	36
LMV821	LMV822	LMV824	SO, MSO, TSSOP, SC-70, SO-23	Ext I	+2,5	+5,5	0,30	40	Van	30	1,0	3,5	1,0	100	85	85	6,5	2,0	24
LMV931	LMV932	LMV934	SO, MSO, TSSOP, SC-70, SO-23	Ext I	+1,5	+5,5	0,16	75	unutra i vani	15	1,0	6,0	2,0	100	78	100	1,0	0,45	45
LMV771			SC-70	Ext I	±1,5; +2.5	±3,0; +6.0	0,60	66	Van	0,000100	0,3	1,0	0,35	100	90	90	3,5	1,4	9,0
LMV751			SOT-23	I	+2,7	+5,5	0,60	15	Van	0,001500	0,05	1,0	-	120	100	107	5,0	2,3	6,5
LMC6001			MDIP	I	±2,3; +4.5	±7,7; +16	0,45	21	Van	0,000010	0,35	1,00	2,5	123	83	83	1,3	1,5	22
	LMC6022	LMC6024	SO	I	±2,3; +4.5	±8,0; +16	0,04	40	Van	0,000040	1,0	9,0	2,5	120	83	83	0,35	0,11	42
	LMC6032	LMC6034	Dakle, MDIP	I	±2,3; +4.5	±8,0; +16	0,38	40	Van	0,000040	1,0	9,0	2,3	126	83	83	1,4	1,1	22
	LMC6035	LMC6036	DAKLE, TSSOP	I	+2,7	+16	0,40	5,0	Van	0,000020	0,50	5,0	2,3	126	96	93	1,4	1,5	27
LMC6041	LMC6042	LMC6044	Dakle, MDIP	I	+4,5	+16	0,014	21	Van	0,000002	3,0	6,0	1,3	120	75	75	0,075	0,020	83
LMC6061	LMC6062	LMC6064	Dakle, CDIP	JA SAM	+4,5	+16	0,020	21	Van	0,000010	0,35	0,80	1,0	132	85	85	0,10	0,035	83
LMC6081	LMC6082	LMC6084	Dakle, MDIP	I	+4,5	+16	0,45	21	Van	0,000010	0,35	0,80	1,0	124	85	85	1,3	1,5	22
	LMC6442		SO, MSO, MDIP	I	+1,8	+11	0,0010	0,90	Van	0,000005	3,0	7,0	0,4	103	92	95	0,010	0,0040	-
	LMC6462	LMC6464	SO, MSO, CDIP	JA SAM	+3,0	+15	0,020	27	Van	0,000015	0,50	1,5	1,5	124	85	85	0,050	0,015	80
LMC7111			SOT-23,MDIP	I	+2,7	+11	0,025	7,0	unutra i vani	0,000100	3,0	7,0	2,0	112	85	85	0,050	0,027	-
	LMC6482	LMC6484	SO, MSO, CDIP	JA SAM	+3,0	+15	0,50	30	unutra i vani	0,000020	0,75	3,0	1,0	116	82	82	1,5	1,3	37
LMC7101			SOT-23	I	+2,7	+15	0,50	24	unutra i vani	0,001000	3,0	7,0	1,0	110	75	80	1,1	1,1	37
LMC8101			MSMD, MSOP	I	+2,7	+10	0,70	49	unutra i vani	0,001000	0,70	5,0	4,0	80	80	80	1,0	1,0	22
	LMC6492	LMC6494	SO	I	+5,0	+15	0,50	22	unutra i vani	0,000150	3,0	6,0	1,0	110	82	82	1,5	1,3	37
	LMC6572	LMC6574	SO	I	+2,7	+10	0,038	6,0	Van	0,000020	3,0	7,0	1,5	120	75	75	0,22	0,09	36
	LM833		Dakle, MDIP	C	±4,5	±18	2,5	40	br	500	0,30	5,0	-	110	100	100	15	7,0	4,5
	LM6132	LM6134	Dakle, MDIP	I	+1,8	+24	0,5	4,3	unutra i vani	110	2,0	6,0	5,0	100	100	82	10	14	27
	LM6142	LM6144	Dakle, MDIP	I	+1,8	+24	0,8	6,2	unutra i vani	180	1,0	2,5	3,0	108	107	87	17	25	16
LMH6645/7	LMH6646		DAKLE, SOT-23	I	±2,5; +3.0	±6,0; +12	0,70	20	unutra i vani	360	1,0	4,0	5,0	87	77	83	55	22	17
	LM6152	LM6154	Dakle, MDIP	I	+2,7	+24	2,0	8,0	unutra i vani	500	2,0	5,0	10	107	84	91	75	30	9,0
	LMH6622		SO, MSO	I	±2,5	±6.3	4,3	90	br	4700	0,20	1,2	2,5	83	100	95	160	80	1,6
LM6171	LM6172		Dakle, MDIP	I	±5; +2.7	±16; +18	4,0	135	br	1000	3,0	6,0	6,0	99	110	95	100	3600	-
LM6181	LM6182		Dakle, MDIP	I	±3,5	±16	7,5	130	br	2000	2,0	4,0	5,0	-	60	80	100	1400	4,0
LM7121			DAKLE, SOT-23	I	±5; +2.7	±18; +15	4,8	52	br	5200	0,90	8,0	-	72	93	70	175	1300	17
LM7171			SO, MDIP, CDIP	JA SAM	±2.7	±18	6,5	100	br	2700	1,0	3,0	35	81	105	90	200	4100	14
	LM7372		LLP, SO, PSOP	I	±4,5	±18	6,5	150	br	2700	8,0	10	12	80	93	90	120	3000	14
LMH6609			DAKLE, SOT-23	I	±3,0	±6.3	7,0	90	br	2000	0,8	3,5	-	-	73	73	180	1400	3,1
LMH6624	LMH6626		SO, MSO, CDIP, SOT-23	I, Ext I	±2,5; +5.0	±6,0; +12	15	100	br	50	0,25	0,95	0,25	79	90	90	1500	350	0,92
	LMH6628		SO, MSO, CDIP, CPACK	I	±2,5	±6,0	9,0	85	br	300	2,0	5,0	5,0	63	62	70	300	550	2,0
LMH6639			SO, MSO	I	±2,5; +3.0	±6,0; +12	3,6	160	Van	1000	1,0	7,0	8,0	100	93	96	190	170	6,0
LMH6642	LMH6643	LMH6644	DAKLE, SOT-23	I	±2,5; +3.0	±6,0; +12	2,7	115	Van	1500	1,0	7,0	5,0	80	72	75	130	130	17
LMH6654	LMH6655		DAKLE, SOT-23	I	±2,5; +3.0	±6,0; +12	4,5	180	br	5000	1,0	4,0	6,0	67	90	76	250	200	4,5
LMH6657	LMH6658		SO, MSO, SC-70, SOT-23	I	±2,5; +3.0	±6,0; +12	6,0	45	br	5000	1,1	7,0	2,0	85	82	82	270	700	11
	LMH6672		SO, PSOP, LLP	I	±2,5	±6,5	6,2	600	br	8000	0,2	4,0	-	68	100	78	200	170	4,5
	LMH6682	LMH6683*	SO, MSO, TSSOP	I	±2,5; +3.0	±6,0; +12	6,5	80	br	5000	1,1	7,0	2,0	85	82	76	190	940	12
LMH6702			DAKLE, SOT-23	I	±5,0	±6,0	12	80	br	6000	1,0	6,0	13	-	52	48	720	3100	1,8
LMH6714/20		LMH6722	DAKLE, SOT-23	I	±5,0	±6,0	5,6	70	br	1000	0,2	6,0	8,0	-	58	54	400	1800	3,4
	LMH6715		Dakle, CDIP	I	±5,0	±6,0	5,0	70	br	5000	2,0	8,0	30	-	60	56	480	1300	3,4
LMH6723			DAKLE, SOT-23	I	+4,5	+12	1,0	110	br	400	1,0	3,5	-	-	64	60	370	600	4,3
LMH6732			DAKLE, SOT-23	I	±4,5	±6,0	9,0	115	br	2000	3,0	8,0	16	-	62	52	540	2700	2,5

*ugrađeno pojačalo

Osnovan 1959. godine, National Semiconductor je prešao dug put od proizvodnje prvih diskretnih tranzistora do najsloženijih modernih mikroelektronskih uređaja. Jedna od prioritetnih aktivnosti kompanije tokom svog postojanja bio je razvoj integrisanih operacionih pojačala (op-amp).

Inženjeri National Semiconductor-a su 1968. godine stvorili prvo na svijetu dvostepeno operaciono pojačalo LM101, što je označilo početak čitavog trenda u izgradnji svih vrsta analognih elektronskih uređaja. Moderna National Semiconductor operaciona pojačala odgovaraju i u mnogim aspektima nadmašuju svjetski nivo uređaja ove klase, a imaju cijene znatno niže od onih drugih kompanija, omogućavajući programerima da uspješno riješe širok spektar problema u stvaranju različite elektronske opreme.

Većina modernih integrisanih operacionih pojačala su direktni pojačivači sa diferencijalnim ulazima i dizajnirani su za simetrično bipolarno napajanje (iako se unipolarni sve više koristi). Osim dva ulaza, izlaza i izlaza za snagu, operacioni pojačavač može imati i izlaze za balansiranje, korekciju, programiranje (podešavanje određenih parametara po količini kontrolne struje) i drugo.

U idealnom slučaju, operacijsko pojačalo bi trebalo da ima beskonačno pojačanje napona, beskonačno ulaznu i beskonačno malu izlaznu impedanciju, beskonačnu izlaznu amplitudu, beskonačan opseg frekvencija za pojačavanje i nulti šum. Parametri operativnih pojačala ne bi trebali ovisiti o vanjskim faktorima, naponu napajanja i temperaturi. Pod ovim uslovima, karakteristika prenosa operativnog pojačala pokrivenog negativnom povratnom spregom (NFB) tačno odgovara prenosnoj karakteristici CNF kola i ne zavisi od parametara samog pojačala.

Prava operaciona pojačala imaju karakteristike koje se razlikuju od idealnih, što je razlog njihove sveobuhvatne klasifikacije. Pravi operativni pojačavač je kompromis međusobno isključivih zahtjeva uz postizanje najboljih svojstava u jednom ili više parametara, a to mogu biti: minimiziranje prednapona i ulaznih struja, postizanje maksimalne širine pojasa pojačanih frekvencija i brzine napona izlaza napon, smanjenje potrošene struje i napona napajanja i drugo. Parametri operativnog pojačala mogu se podijeliti u nekoliko grupa - ulaz, izlaz, pojačalo, frekvencija, energija, šum, itd. Uz radne parametre koji određuju nazivni temperaturni režim rada operacionog pojačala, dozvoljene parametre ulaznih i izlaznih kola i zahtjeve za napajanje, vrlo su važne i maksimalno moguće vrijednosti niza parametara, čiji višak nije dozvoljen. Trenutno postoji određena (iako ne baš stroga) klasifikacija operacionih pojačala prema kombinaciji različitih parametara, što odražava njihovu preferiranu upotrebu u određenoj klasi uređaja. Također napominjemo da su parametri operacionih pojačala u velikoj mjeri određeni njihovim dizajnom kola i korištenom poluvodičkom tehnologijom.

National Semiconductor koristi sljedeću klasifikaciju operacionih pojačala, koja se djelomično manifestira u prva dva ili tri slova oznake mikrokola koje proizvodi kompanija:

1. Pojačala opšte namjene (opće namjene - LM, LMC) - pojačanje do 100 dB, prednapon preko 1 mV, jednostruka frekvencija pojačanja do 10 MHz.
2. Mala snaga (Low Power - LP, LPV) - potrošnja struje je manja od 1,5 mA.
3. Mikronapajanje (Micro Power - LP, LPV) - potrošnja struje je manja od 25 μA.
4. Niski napon (LMV) - napon napajanja manji od 3 V.
5. Preciznost (Precision - LMP) - pojačanje veće od 100 dB, offset napon manji od 1 mV.
6. Visoka brzina (High Speed ​​- LMH) - frekvencija jedinstva pojačanja veća od 50 MHz.
7. Nizak nivo buke (Low Noise) - napon buke manji od 10 nV / Hz 1/2.
8. Snažan (visoka izlazna snaga) - izlazna struja je veća od 100 mA.
9. Sa izlaznim i ulaznim naponom blizu napona napajanja (Rail to Rail Output/Input).

U Rail to Rail pojačivačima maksimalna i minimalna amplituda izlaznog napona se praktički poklapaju sa odgovarajućim vrijednostima ​​napona napajanja, a dozvoljene vrijednosti​​ common-mode ulaznog napona su jednake ili čak može preći napon napajanja. Potonji se koristi, na primjer, u pojačalima s unipolarnim napajanjem s mogućnošću primjene negativnog napona na ulaz.

Kao što je gore spomenuto, iz očiglednih razloga, ova podjela nije stroga, klasifikacija slova se također ne poštuje uvijek, operacijsko pojačalo može biti istovremeno niskonaponsko, brzo, niskošumno, s izlaznim naponom blizu napona napajanja , itd. Osim toga, operaciona pojačala istog tipa su dostupna u različitim paketima, kao i dva, tri ili četiri pojačala u jednom paketu (višekanalni) i, konačno, u verzijama namenjenim za opšte (komercijalne - C), industrijske ( Industrijske - I, E) i vojne primjene (Military - M), koje se razlikuju po nizu parametara, posebno u opsegu radne temperature (C: 0...+70 °C; I: -40... +85 °C E: -40... +125 °C M: -55...+125 °C).

Takođe treba napomenuti da uz savladavanje proizvodnje novih proizvoda, kompanija kontinuirano unapređuje i razvija operaciona pojačala koja su ranije proizvedena, što se jasno vidi, na primer, u poznatoj jeftinoj i veoma popularnoj porodici nisko-pojačala. quad operaciona pojačala sa jednim napajanjem (Single Supply) LM124 / 224/324/2902 i potrošnjom struje od 0,2–0,4 mA po kanalu. Proizvedeno je nekoliko njihovih modifikacija: LP324/LP2902 - mikronapon sa strujnom potrošnjom od 21 μA, LMV324 - niski napon, sa naponom napajanja od 2,7 do 5,5 V, LPV324 - mikronapon niskog napona sa potrošnjom struje od 9 μA, proizveden korištenje BiCMOS vlasničke tehnologije i druge .

Također napominjemo da za moderna operaciona pojačala, kao i za druga integrirana kola, postoji tendencija smanjenja veličine i sve više upotrebe površinski montiranih paketa. Ranije rasprostranjeni DIP i TSSOP paketi zamjenjuju se mnogo manjim SOIC, SOT-23 i SC-70 (posljednji ima dimenzije 2x2x1mm); određeni broj čipova za površinsku montažu dostupan je u posebno malim microSMD paketima dimenzija 1.285 × 1.285 × 0.85 mm ili manje.

Naš prethodni članak bavio se visokobrzim operativnim pojačalima kompanije National Semiconductor. Ovdje ćemo se fokusirati na druge vrste operativnih pojačala koje je kompanija objavila posljednjih godina. Započnimo pregled s pojačavačima, čiji su glavni parametri pri naponu napajanja od 5 V dati u tabeli 1 i odgovaraju operacionim pojačavačima opšte namene.

Tabela 1. Glavni parametri savremenih operacionih pojačala opšte namene National Semiconductor

Operativna pojačala opšte namjene

Kao što se vidi iz tabele 1, većina ovih pojačala je niskonaponskih i niskonaponskih i mikronaponskih u minijaturnim paketima, što odražava savremene trendove u projektovanju elektronske opreme.

Familija operacionih pojačala LMV341/2/4 je dizajnirana za upotrebu u prenosivoj opremi sa sopstvenim napajanjem. Operaciona pojačala odlikuju se vrlo visokim parametrima ulazne struje i šuma. U Shutdown modu, potrošnja struje je smanjena na tipičnu vrijednost od samo 45 pA, a vrijeme prijelaza u radni način rada ne prelazi 5 µs. Pojačala su dostupna u različitim kutijama, uključujući i SC70-6L, koji je veoma pogodan za postavljanje na matične ploče personalnih računara i laptopa. Imajte na umu da ova pojačala rade u proširenom temperaturnom rasponu (do 125 °C).

Karakteristična karakteristika familija operacionih pojačala LMV931 / 2/4 i LMV981 / 2 (sa isključenim režimom) je veoma nizak minimalni napon napajanja od 1,8 V, te su stoga pozicionirani od strane kompanije za upotrebu u opremi koja se napaja jednim jedinicom. Li-Ion galvanski element, kao i za sisteme kontrole snage. Ova pojačala takođe imaju Rail to Rail ulaz i izlaz i veoma visoko (101 dB) pojačanje sa relativno niskim nivoom buke, što omogućava upotrebu ovih operativnih pojačala u audio opremi sa niskim naponom.

Familije operativnih pojačala LMV321/358/324 i LPV321/358/354 (niskonaponske i mikronaponske verzije njihovih odgovarajućih superpopularnih op-pojačala LM serije), kao i LM2904/02 minijaturni microSMD i LP2902 op. -amp porodice (analozi LM358/324 i LP324) su klasična moderna operaciona pojačala opšte primene i mogu se koristiti u širokoj klasi uređaja. Imajte na umu da LM2904/02 i LP2902 mogu raditi na jednostrukim ili dvostrukim izvorima napajanja u rasponu od 3V do 32V.

Operativno pojačalo LMV301 je CMOS verzija LMV321. Ima izuzetno nisku ulaznu struju i nizak minimalni napon napajanja za pojačala u malom SC70 paketu i može se koristiti u uređajima za uzorkovanje i zadržavanje, pojačivačima signala fotosenzora i drugim uređajima napajanim baterijama.

Operativna pojačala iz porodice LMV821/22/24 karakteriše relativno velika brzina (frekvencija jediničnog pojačanja 5 MHz, brzina napona 1,4 V/µs) uz nisku potrošnju energije. Takođe imaju dobre parametre za prednapon i njegov drift (3,5 mV i 1 µV/°C, respektivno). Dostupan u različitim slučajevima i dizajniran za upotrebu u komunikacijskoj tehnologiji - modemi, bežični i mobilni telefoni i drugi uređaji.

LMC7101 rail-to-rail ulazno/izlazno op-pojačalo i njegova varijanta mikronapajanja LMC7111 su minijaturna CMOS op-pojačala dizajnirana za upotrebu u raznim prijenosnim aplikacijama s vlastitim napajanjem. Zbog njihove vrlo niske ulazne struje, mogu se koristiti u uređajima za uzorkovanje i zadržavanje i drugim uređajima koji zahtijevaju visok ulazni otpor (zagarantovana vrijednost od najmanje 1 TΩ).

Vrijedno pažnje su LM7301 operacijska pojačala sa Rail to Rail ulazom i izlazom, koja kombinuju vrlo visoke vrijednosti različitih parametara, posebno širok raspon napona napajanja, relativno brz odziv, veliko pojačanje i odbacivanje uobičajenog moda, kao i CMOS op. ampera LMC8101 sa mogućnošću isključivanja. Ova pojačala su dostupna u minijaturnim SOT-23 i microSMD paketima i mogu se koristiti u različitim uređajima sa odgovarajućim parametrima.

Relativno moćna i brza op-pojačala LM8261/2 i LM8272 sa Rail to Rail ulazom i izlazom i neograničenim kapacitetom opterećenja dizajnirana su za upotrebu u upravljačkim krugovima za LCD ekrane, DAC izlazne stupnjeve, pojačala za slušalice i druge uređaje. Oni rade u širokom rasponu napona napajanja i karakteriziraju ih niski nivoi buke i izobličenja.

Niskošumna operaciona pojačala porodice LMV721/2 dizajnirana su za upotrebu u ulaznim fazama opreme za pojačavanje, uključujući i one na baterije. Dostupni su u minijaturnom dizajnu i dizajnu otvorenog okvira za ugradnju u različite uređaje, kao što su elektretni mikrofoni.

Precizni operativni pojačivači

Zatim prelazimo na razmatranje najnovijih dostignuća preciznih National Semiconductor operativnih pojačala, čiji su glavni parametri pri naponu napajanja od 5 V dati u tabeli 2. Pored parametara operacionih pojačala opšte namene za precizna pojačala , temperaturni drift prednapona, pojačanja i koeficijenata odbijanja zajedničkog moda su veoma važni signali (Common Mode Rejection Ratio - CMRR) i uticaj nestabilnosti napona napajanja (Power Supply Ripple Rejection - PSRR).

Tabela 2. Glavni parametri modernih National Semiconductor preciznih operacionih pojačala

Porodice LMC6081/2/4 i LMC6482/4 op-pojačala sa Rail to Rail ulazom i izlazom su bazirane na CMOS tehnologiji i tipična su precizna op-pojačala koja mogu da rade sa jednim napajanjem. Dostupni su i njihovi parnjaci mikronapajanja sa potrošnjom struje od 20 μA i smanjenom brzinom - LMC6061/2/4 i LMC6462/4. Opseg ovih operacionih pojačivača su instrumentalni pojačivači, uređaji za obradu signala, pojačivači signala za piezoelektrične i radijacijske senzore, medicinska oprema (pojačala biopotencijala) itd.

Posebnost LMC6001 operacionih pojačala je zanemarljiva tipična ulazna vrijednost struje od 10 fA i, shodno tome, mogućnost rada u elektrometričkim uređajima, uređajima za mjerenje struja curenja, detektorima zračenja, različitoj naučnoj opremi, itd. Tehnika koju koristi kompanija da testira svaki od novoproizvedenih LMC6001 čipova - 3 puta zaredom u prvoj minuti. Slučajevi sa ulaznom strujom većom od 25 fA se odbijaju. Prednost operacionih pojačala je i nizak nivo buke od 22 nV/Hz 1/2 i prisustvo zaštite od elektrostatičkog potencijala do 2000 V. Dostupan je u MDIP paketima i okruglom MCAN staklo-metal paketu. Imajte na umu da je uspješna upotreba operacionih pojačala s niskim ulaznim strujama moguća samo u odsustvu struja curenja na površini ploče. Veličina ovih struja može premašiti ulazne struje pojačala za nekoliko redova veličine i stoga uzrokovati značajan pomak njegove nule. Izlaz je stvaranje posebnih sigurnosnih prstenova na štampanoj ploči oko ulaza operacionih pojačala ili povezivanje ulaza pojačala sa drugim elementima kola izvan ploče. Uzorci uzoraka štampanih ploča za montažu pojačala sa ultra niskim ulaznim strujama dostupni su na web stranici kompanije.

LMV751 i LMV771/2/4 niskošumna precizna operaciona pojačala sa Rail to Rail izlazom i unipolarnim napajanjem dostupna su u minijaturnim paketima i dizajnirana su za upotrebu u ulaznim fazama različite opreme. Odlikuju se povećanom brzinom i niskim izobličenjem, što omogućava korištenje ovih operativnih pojačala u visokokvalitetnoj opremi s niskonaponskim napajanjem.

Treba napomenuti da National Semiconductor proizvodi specijalna operaciona pojačala - dual LM833 i quad LM837 (nije prikazana u tabeli) - za upotrebu u audio opremi Hi-Fi klase. Po svojim parametrima ova pojačala su blizu preciznih i odlikuju se niskim ofsetnim naponom (0,3 mV), visokim pojačanjem (110 dB), veoma niskim nivoom šuma u audio opsegu (4,5 nV / Hz 1/2) i izuzetno mala nelinearna distorzija (0,0015%). Operativna pojačala su korigirana za bilo kakvo pojačanje do jedinice, a uz njihovu upotrebu u pretpojačivačima, mogu se koristiti u širokom spektru opreme za pojačavanje slabih signala.

Najnovije dostignuće National Semiconductor-a je LMP2011/2/4 serija pristupačnih, ultra preciznih op-pojačala, zasnovanih na jedinstvenoj tehnologiji kontinuirane korekcije pomaka ulaza, sa zanemarljivim naponom pomaka (0,8 µV tipično) i temperaturnim pomakom (0,015 µV/°) OD). Za razliku od ostalih operativnih pojačala koji koriste relativno niskofrekventnu stabilizaciju čopera, koja stvara značajnu buku i izobličenje signala, LMP201x ima frekvenciju korekcije od 35 kHz, što omogućava prijenos glavnog spektra šuma u područje visokih frekvencija, čime se postiže vrlo nizak nivo.šum i izobličenje u frekvencijskom opsegu do nekoliko desetina kiloherca. Općenito, kombinacija odličnih karakteristika LMP201x operacionih pojačala, kao što su ultra-niski ofset i drift, vrlo visok propusni opseg i brzina okretanja za precizna operaciona pojačala, u kombinaciji sa niskim šumom i malom potrošnjom struje, omogućava korištenje ovih mikro krugova u širokoj klasi uređaja sa poboljšanom preciznošću i temperaturnom stabilnošću.

Da zaključimo ovu recenziju preciznih operativnih pojačala, pogledajmo još jedan noviji proizvod National Semiconductor, LMP8270/1 familiju preciznih diferencijalnih pojačala sa fiksnim pojačanjem i ultra širokim ulaznim zajedničkim modalnim opsegom napona, dizajniranih za upotrebu u strujnim -mjerne uređaje, automobilsku elektroniku i druga kola u kojima je potrebno izolovati slab diferencijalni signal na pozadini vrlo velikog zajedničkog napona.

Struktura i tipično sklopno kolo LMP8271 pojačala u strujnom strujnom krugu prikazani su na sl. 1. IC sadrži sopstveni ulaz za pomeranje nivoa i dvostepeno pojačalo sa ukupnim pojačanjem od 20. LMP8270 nema OFFSET pin. U tipičnom sklopnom krugu, veza između stupnjeva se izvodi kroz najjednostavniji RC niskopropusni filtar s vanjskim kondenzatorom.

Rice. 1. Struktura i tipično sklopno kolo LMP8271 pojačala

LMP8270 pojačava samo pozitivan polaritet ulaznog signala, dok LMP8271 može pojačati i negativni signal. Sposobnost pojačavanja negativnog ulaznog napona V IN postiže se pomjeranjem nivoa izlaznog napona V OUT za neku konstantnu vrijednost prema grafikonima prikazanim na sl. 2. Pomak se izvodi primjenom upravljačkog napona na poseban ulaz LMP8271 OFFSET čipa. Ako je OFFSET ulaz spojen na masu, LMP8271 ističe samo pozitivan ulazni signal. Kada se napon napajanja V S dovede na OFFSET pin, pola napona napajanja se dodaje izlaznom naponu pojačala, i na taj način ulaz pojačala postaje bipolaran. U principu, bilo koji napon V X od 0 do V S može se primijeniti na OFFSET ulaz, dok se V X /2 dodaje izlaznom naponu.

Rice. Slika 2. Zavisnost ulaznog i izlaznog napona LMP8271 pojačivača od upravljačkog signala OFFSET

Programabilni operativni pojačivači

National Semiconductor proizvodi niz operativnih pojačala čiji se parametri mogu kontrolisati promjenom struje kroz poseban pin mikrokola - takozvana programabilna operaciona pojačala. Najnoviji model programabilnog operativnog pojačala - dvostruko pojačalo LMV422 - zanimljivo je po tome što može raditi u dva načina rada, normalnom i ekonomičnom, dok se, naravno, parametri pojačala pogoršavaju, ali su glavne funkcije očuvane, što može biti vrlo korisno, na primjer, za održavanje opreme u stanju ""pripravnosti", prebacivanje na rezervno napajanje, itd. U normalnom načinu rada (pun; PS kontrolni pin je uzemljen), operaciona pojačala troše struju od 400 μA i imaju parametre blizu precizni pojačivači (vidi tabelu 1). U ekonomičnom načinu rada (nisko; više od 4,5 V se primjenjuje na PS kontrolni pin), potrošnja struje se smanjuje na 2 μA, a pojačalo postaje ultra-mikropower. Svaki čip pojačalo ima svoj nezavisni PS kontrolni pin. Operativna pojačala LMV422 su korigirana za pojačanje veće od 2 i dostupna su u 10-pinskom MSOP paketu.

Kombinovani uređaji

Tendencija smanjenja veličine elektronske opreme navodi programere na stvaranje različitih kombinovanih uređaja zasnovanih na operativnim pojačalima. Konkretno, za potrebe video opreme, National Semiconductor proizvodi setove brzih operacionih pojačala sa LMH6570/2/4 multiplekserima, čiji su parametri prikazani u tabeli 3.

Tabela 3. Glavni parametri National Semiconductor multiplekser pojačivača

LMH6572 čip sadrži tri seta 2:1 multipleksora i visokokvalitetna bafer pojačala sa pojačanjem od 2, i LMH6570 i LMH6574 - odnosno 2 odnosno 4 bafer pojačala, multiplekser i visokokvalitetno operacijsko pojačalo velike brzine sa vrlo visokim parametre za frekventni odziv, brzinu napona, nelinearnu distorziju i šum, što im omogućava da se koriste u različitim uređajima za obradu i pojačavanje video signala, monitorima, višekanalnim ADC-ovima, televizijskoj opremi visoke definicije itd. vrijednosti izobličenja specifične za video signale kao što su "diferencijalno pojačanje" i "diferencijalna faza". Struktura i tipično sklopno kolo multipleksera LMH6570 i tabela njegovih stanja prikazani su na sl. 3. Rad multipleksera se kontroliše standardnim logičkim nivoima na SEL i SD pinovima.

Rice. 3. Struktura i tipično sklopno kolo multipleksera LMH6570 i tabela statusa

Mnoga napajanja i druge aplikacije često koriste op-pojačala u kombinaciji s referentnim naponom (VRE). National Semiconductor proizvodi nekoliko kombiniranih IC-a koji sadrže dva ili više fiksnih ili varijabilnih referentnih op-pojačala. Na primjer, uzmite u obzir mikro krug LM432, koji se sastoji od dva operativna pojačala slična popularnom LM358, i fiksnog izvora referentnog napona od 2,5 V sa izlaznom strujom do 10 mA i nestabilnošću ne većom od 4 mV u temperaturnom rasponu od 40 do +85 °C. Struktura mikrokola je prikazana na sl. 4. Opseg njegove primjene može biti najrazličitiji - najjednostavniji linearni stabilizatori napona, PWM impulsni pretvarači itd.

Rice. 4. Struktura LM432 čipa

Analogni komparatori

Asortiman proizvoda kompanije National Semiconductor takođe uključuje veliki broj integrisanih analognih komparatora, koje kompanija proizvodi sa velikim uspehom dugi niz godina. Konkretno, serija komparatora s jednim napajanjem LM139/239/339 predstavljena 1970. godine pokazala se toliko uspješnom da njene modifikacije LM193/293/393/2903 i druge još uvijek proizvodi nekoliko kompanija u različitim zemljama.

Pored parametara zajedničkih operacionim pojačavačima za komparatore, veoma je važno vreme prebacivanja (Response Time) - vremenski interval od početka poređenja ulaznih napona do trenutka kada izlazni napon dostigne odgovarajući logički nivo. Moderni niskonaponski komparatori se obično izrađuju korištenjem BiCMOS tehnologije, koja vam omogućava kombiniranje velike brzine i niske razine buke s malom potrošnjom energije, kao i postizanjem izlaznog napona blizu napona napajanja. Poput operativnih pojačala, komparatori se mogu široko klasificirati na opće namjene ili opće namjene, velike brzine, mikro snage, rail to rail izlaz, precizne, itd., a National Semiconductor koristi isti sistem za njihovo označavanje kao i za operacijska pojačala. Glavni parametri savremenih komparatora National Semiconductor na naponu napajanja od 5 V prikazani su u tabeli 4.

Tabela 4. Glavni parametri modernih National Semiconductor analognih komparatora

Porodica univerzalnih komparatora, prikazana u prvom redu tabele, napravljena je bipolarnom tehnologijom sa izlazom u obliku otvorenog kolektora (OC), radi u širokom rasponu napona napajanja (i bipolarnih i unipolarnih) i kompatibilan je sa različitim tipovima digitalnih logičkih uređaja u smislu izlaznog napona: TTL, CMOS, ECL, itd. Najnoviji komparatori familije izrađeni su u minijaturnim microSMD paketima i dizajnirani su za upotrebu u prenosivim uređajima sa sopstvenim napajanjem.

Komparatori LMV331/393/339 su niskonaponska verzija prethodne porodice, napravljena korišćenjem BiCMOS tehnologije. Pozicionirani su za upotrebu u uređajima sa unipolarnim napajanjem od 2,7 do 5 V.

LP339 quad mikropower komparator je baziran na bipolarnoj tehnologiji i dizajniran je za upotrebu sa CMOS logičkim uređajima u širokom rasponu napona napajanja. Važno je napomenuti da količina struje koju troši jedan komparator (15 μA) ne zavisi od napona napajanja.

Micropower CMOS komparatori LMC7211 sa push-pull izlazom (2T) i LMC7221 sa otvorenim drenažnim (OS) izlazom dostupni su u minijaturnim SOT23 paketima i dizajnirani su za upotrebu u različitim prenosivim uređajima - laptopima, mobilnim telefonima, itd. Komparatori LMC7215 i LMC7225 sa potrošnja struje od samo 0,7 μA. Ovi komparatori imaju Rail to Rail ulaz i izlaz i namijenjeni su za upotrebu u pripravnim kolima.

Najnoviji komparatori kompanije National Semiconductor bazirani su na BiCMOS tehnologiji i imaju jedinstvenu kombinaciju različitih parametara. Moderni univerzalni komparatori LMV7235/39 daju vrijeme prebacivanja od 45 ns pri potrošnji struje od 65 µA. Brza verzija LMV7219 ima vrijeme prebacivanja od 7 ns, dok niskonaponske verzije LMV7271/2/5 i LMV7291 rade na naponu napajanja od 1,8 V. Jasno prebacivanje komparatora kada se uporedi ulaz koji se sporo mijenja signala garantuje interna histereza kola. Svi komparatori u seriji LMV72xx dostupni su u minijaturnim pakovanjima.

LMV761/2 precizni jednostruki i dvostruki CMOS komparator karakteriše veoma nizak ofset napon i ulaznu struju pri relativno velikoj brzini. LMV761 komparator ima režim isključivanja, koji smanjuje potrošnju struje na 0,2 µA i izlaz komparatora prelazi u stanje visoke impedancije. Vrijeme prijelaza u radni režim ne prelazi 4 μs. Imajte na umu da prema specifikacijama za ove IC-ove, neiskorišteni SD pin za onemogućavanje ne smije ostati slobodan, već ga treba spojiti na pozitivni pin za napajanje.

Portfolio proizvoda kompanije National Semiconductor uključuje niz kombinovanih IC-a zasnovanih na analognim komparatorima. Ovo je, na primjer, detektor pada napona napajanja LMS33460, koji formira aktivni (nulti) nivo kada napon napajanja uređaja padne na 3 V. Struktura mikrokola LMS33460 i tipično kolo za njegovo uključivanje prikazani su na sl. pet.

Rice. Slika 5. Struktura LMS33460 čipa detektora pada napona napajanja (a) i njegov tipični sklop za prebacivanje (b)

LMS33460 mikrokolo, napravljeno u minijaturnom SC70-5 paketu, uključuje preciznu referencu, komparator sa histerezom i izlazni stepen otvorenog odvoda. Raspon ulaznog napona mikrokola je 0,8-7 V, količina potrošene struje ne prelazi 1 μA, dok je vrijeme prebacivanja u aktivno stanje 70 μs.

Odabir pravog op-pojačala

Kako bi smanjio vrijeme utrošeno na odabir i testiranje operativnih pojačala, National Semiconductor je kreirao zgodnu online tehnologiju, Amplifiers Made Simple, koja je dio softverske školjke WEBENCH koja se nalazi na web stranici kompanije. Novi interaktivni alat ima moćnu tražilicu koja vam omogućava da brzo i precizno pronađete pravu komponentu među masom drugih proizvoda, od kojih svaki ima široku paletu električnih karakteristika.

U prvoj fazi, Amplifiers Made Simple vam omogućava da odaberete optimalni tip operativnog pojačala koji zadovoljava zahtjeve korisnika. Operativna pojačala se zatim pretražuju među National Semiconductor proizvodima kako bi se pronašla operacijska pojačala koja su najprikladnija za taj određeni zadatak. Kao i svi drugi alati u porodici WEBENCH, Amplifiers Made Simple je potpuno besplatan. Različiti alati iz porodice su međusobno integrisani, što korisniku stvara dodatnu pogodnost.

Sa pojednostavljenim pojačalima, dizajner elektronike više ne mora da radi dugotrajne proračune kola i skupe fizičke prototipove. Tehnologija omogućava trenutni pristup najnovijim SPICE modelima, parametrima i drugim informacijama o National Semiconductor operativnim pojačalima i omogućava korisniku da uporedi karakteristike više uređaja istovremeno. National Semiconductor garantuje isporuku svih proizvoda koje podržava WEBENCH u roku od 24 sata.

Širok raspon i niska cijena integriranih operacionih pojačala National Semiconductors, kao i mogućnost online odabira, čine ih vrlo privlačnim za širok spektar proizvođača elektronike. Informacije o razmatranim operativnim pojačalima, kao i drugim komponentama koje proizvodi National Semiconductor, možete pronaći na http://promelec.ru/lines/nsc.html ili na web stranici proizvođača www.national.com.

Književnost

1. Volovich G. I. Sklop analognih i analogno-digitalnih elektronskih uređaja. Moskva: Izdavačka kuća Dodeka-XXI. 2005.
2. National Analog Products Databook. 2004 Edition.
3. Shtrapenin G. L. Operacijska pojačala velike brzine iz National Semiconductor-a // Chip News. 2003. br. 10.

Napajanje

Op-Amp diferencijalno pojačalo sa jednim napajanjem - uključenje

Počnimo sa terminima da bi bilo jasnije o čemu će biti reči u nastavku.

Pojačalo je čvor ili čak cijeli uređaj koji može povećati snagu električnog signala koji prolazi kroz njega. Riječ "snaga" ovdje se ne koristi uzalud, jer postoje i drugi uređaji koji povećavaju pojedinačne indikatore struje - njegovu snagu ili napon (na primjer, transformatori), takvi se elementi ne mogu nazvati pojačalima.

Diferencijalna pojačala su vrsta pojačala kod kojih izlazni signal odgovara razlici potencijala na ulazima (najčešće postoje dva ulaza, ali se vrlo rijetko koriste diferencijalna pojačala sa jednim ulazom, na primjer repetitori) uvećanoj za određeni faktor.

Op-amp (skraćenica za riječi "operational amplifier", na engleskom zvuči kao operacijsko pojačalo ili OpAmp) je podvrsta DC diferencijalnih pojačala koja imaju vrlo visoko pojačanje.

Oni su prikazani na dijagramima kako slijedi.

Op-amp sa jednim napajanjem

Napajanje op-pojačala može biti bipolarno (napajanje ima izlaz negativnog potencijala, pozitivnog i nula) ili unipolarno (napajaju se samo pozitivni potencijal i nula).

Unipolarno napajanje op-amp je mnogo lakše implementirati moderna kola napajana baterijama ili baterijama.

Prednosti unipolarnog napajanja op-amp uključuju sljedeće:

1. Potrošnja energije je smanjena (u poređenju sa bipolarnim);

2. Potreban je samo jedan izvor struje;

3. Moguće je izgraditi efikasna kola za prijenosne uređaje napajane punjivim baterijama.

Zbog toga je većina modernih operativnih pojačala dizajnirana za unipolarno napajanje i zapravo rade na pola puta (na primjer, porodica Rail to Rail).

Ali zbog niske preciznosti i smanjenog pojačanja, posebna pažnja se mora posvetiti pravilnom odabiru operacijskog pojačala.

Zbog velikog raspona op-pojačala i njihove funkcionalnosti, postupak odabira gotovog pojačala za vlastite potrebe postaje prilično kompliciran. Sljedeće kolo od vodećeg proizvođača STMicroelectronics može pomoći u tome.

Ovdje je GBR granična frekvencija, a Icc trenutna potrošnja. Da biste odabrali gotove elemente drugih proizvođača, možete koristiti pretragu direktnih analoga.

Uključivanje op-pojačala sa unipolarnim napajanjem u krugovima

U nastavku razmatramo najpopularnije implementacije tipičnih OS zadataka.

Najjednostavniji je uključivanje operacijskog pojačala u kola u kojima je ulazni signal relativan u odnosu na masu.

Invertujuće pojačalo će izgledati ovako.

Izlazni signal će se izračunati po formuli

Krug će raditi samo ako je Vin pozitivan.

Ispod je op-pojačalo s pristrasnošću primijenjenom na neinvertirajući ulaz.

Snažnije neinvertirajuće op-pojačalo će se uključiti ovako.

Ovdje je pojačanje 10 (pod pretpostavkom da je R1 910 kΩ, R2 100 kΩ, a R3 91 kΩ, LM358 se koristi kao DA1). Proračun se zasniva na formuli k=1+R1/R2.

Opcija diferencijalnog pojačala.

15.07.2019 - 08:24
Možda

Sergej / 02.06.2019 - 23:23
Uout \u003d (1 + 2 R1 / R2) (Uin1 - Uin2) Pitam se koliki je izlazni napon ako je Uin1

Mobilni elektronski sistemi na baterije postaju sve češći.
Obično koriste jedan napon napajanja od 5 V ili manje. Šeme sa unipolarnim
napajanje može smanjiti složenost napajanja i često povećati isplativost
uređaja.

Operativna pojačala (op-pojačala) se pretežno koriste u bipolarnim kolima, budući da ulazni i izlazni signali op-pojačala najčešće mogu imati i pozitivan i negativan polaritet u odnosu na zajedničku sabirnicu kola. U slučaju da je neinvertujući ulaz op-pojačala spojen na zajedničku magistralu, nema zajedničkog ulaznog napona koji uzrokuje grešku u konverziji signala od strane op-amp kola (slika 1).

Tada je izlazni napon operativnog pojačala Vout=-Vin R2/R1.

Ako izvor ulaznog signala nije povezan na zajedničku sabirnicu (slika 2, a), tada razlika potencijala Vsf između zajedničke magistrale i izlaza izvora ulaznog signala utiče na izlazni napon Vout=-(Vin+Vsf)R2 /R1.

Ponekad je to prihvatljivo, ali češće izlazni napon pojačala mora nužno biti određen samo ulaznim signalom Vin. U ovom slučaju, op-pojačalo se koristi u diferencijalnoj vezi, a na drugi ulaz se primjenjuje bias, tačno jednak Vsf (slika 2, b). Napon Vsf postoji u oba ulazna kola, i stoga,
je infazni ulazni signal. Shema invertnog povezivanja op-ampa s unipolarnim napajanjem prikazana je na sl. 3 .

Ovdje ulazni napon nije vezan za središnju tačku izvora napajanja, kao što se obično radi u slučaju dvopolnog napajanja op-amp, već za negativni pol izvora napajanja. Ovo kolo ne radi ako je ulazni napon pozitivan, jer izlazni napon u tom slučaju mora biti negativan, a ovdje nema negativnog napajanja. Za normalan rad s negativnim ulaznim signalima u ovom krugu, trebali biste koristiti op pojačala koja omogućavaju povezivanje ulaza na sabirnice napajanja. Neophodan zahtjev za povezivanje ulaza na zajedničku magistralu ili drugi referentni napon otežava izgradnju kola na op-pojačalu s unipolarnim napajanjem. Najprirodnije je koristiti unipolarno napajanje za operaciona pojačala kada je izvor ulaznog signala unipolaran, na primjer, fotodioda (slika 4).

U drugim slučajevima, mogu se koristiti različite metode podešavanja ulaznog i izlaznog napona op-amp.

Jednostruko napajanje op amp bias

Na sl. Na slici 5 prikazane su tri glavne sheme za povezivanje izvora pristranosti s unipolarnim napajanjem na op-amp.

Šema na sl. 5a je invertni sabirač,

na sl. 5, b - diferencijalno pojačalo,

i na sl. 5c - neinvertujući sabirač.

Općenito, odnos između ulaznog i izlaznog napona u ovim kolima može se predstaviti jednadžbom

Vout=kVin+b . (3)

Jednačina (3) odgovara grafu statičkog prolaznog odziva kola sa operativnim pojačalom u obliku prave linije
linije (slika 6).

Tabela 1.

U tabeli. 1 prikazane su vrijednosti konstanti k i b za jednačinu (2), koje odgovaraju šemama na sl. pet . Ako na dijagramu na sl. 5, b zamijenite izvore V IN i V OF , zatim donji red u koloni „Sl. 5, b" tab. jedan.
Krugovi i vrijednosti konstanti k i b biraju se tako da za sve moguće vrijednosti ulaznog napona
V IN stanje 0< V OUT < V S . (4)
Tipično, k je određen potrebnim pojačanjem kola, tako da dizajner može odabrati samo konfiguraciju kola i konstantu b. Detaljnije, offset op-pojačala s unipolarnim napajanjem je razmatran u. Tipično sklopno kolo operacijskog pojačala za pojačavanje AC signala napajanih iz unipolarnog izvora prikazano je na sl. 7.

Ovdje je pristrani napon polovina napona napajanja. Otpornici djelitelja prednapona mogu se odabrati dovoljno visoki da se izbjegne naprezanje izvora napajanja i ulaznog signala.

Uvođenje veštačke nulte tačke

Korištenje krugova bias-a može se odustati ako se uvede umjetna nulta (srednja) tačka, odnosno tačka strujnog kola čiji se potencijal nalazi otprilike u sredini između potencijala pozitivnog i negativnog pola unipolarnog izvora napajanja. Da bi kolo pojačalo bipolarne signale, izvor ulaznog signala je povezan između ulaza invertujućeg pojačala i umjetne nulte točke.
(Sl. 8) .

U ovom slučaju, kako bi se izbjeglo odstupanje izlaznog napona, opterećenje R L je povezano između izlaza pojačala i umjetne nulte točke. Ovo komplikuje konstrukciju kola koja formiraju nultu tačku.

Na sl. 9 pokazuje primjere šema formiranja potencijala nulte tačke. Najjednostavniji je otporni djelitelj napona, čija je srednja tačka povezana sa umjetnom nultom tačkom 0 (slika 9, a). Međutim, u prisustvu opterećenja R L, struja opterećenja I L teče kroz jedan od otpornika ovog razdjelnika, stvarajući naponsku asimetriju između polova izvora napajanja i tačke 0, a stepen te asimetrije ovisi o jačini struje.
opterećenja. Smanjenjem otpora razdjelnika smanjuje se nesimetrija ovih napona, ali se u isto vrijeme povećavaju gubici energije u razdjelniku.
Kolo sa zener diodom (slika 9, b) osigurava dobru stabilizaciju potencijala umjetne nulte tačke u odnosu na negativni pol izvora napajanja. Kao zener diodu u ovom krugu, preporučljivo je koristiti izvor referentnog napona s dva izlaza (ili podesivi izvor sa tri izlaza, kao što je npr.
(TL431). Ovo kolo radi dobro kada op-pojačalo poništava izlaznu struju, ali održavanje stabilnog potencijala 0-tačke sa značajnom izlaznom strujom koja tone zahtijeva otpornik niskog otpora R, što opet
uzrokuje veće gubitke. Slični problemi nastaju kada se koristi stabilizator napona sa serijskim kontrolnim elementom za formiranje umjetne nulte točke.
Najbolje performanse ima kolo s operacionim pojačalom spojenim prema neinvertirajućem sljedbenom kolu na sredinu otpornog djelitelja napona (slika 9, c). U ovom kolu, razdjelnik može biti visokog otpora, jer je opterećen samo ulaznom strujom mirovanja operacionog pojačala. Op-pojačalo uspoređuje potencijal na izlazu kola sa potencijalom na sredini djelitelja i održava napon na svom izlazu tako da je razlika između upoređenih potencijala nula. Ovaj efekat se postiže djelovanjem negativne povratne sprege. Pri niskim strujama mirovanja koje troši ovaj krug (manje od 1 mA), takav aktivni razdjelnik ima izlaznu impedanciju ne veću od 1 oma.

Još efikasnija je upotreba posebnih mikrokola za formiranje veštačke nulte tačke (slika 9, d). Texas Instruments (SAD) proizvodi IC-ove tipa TLE2425. Ovaj IC se proizvodi u malom TO-92 troterminalnom paketu i osigurava struju kroz umjetnu srednju tačku do 20 mA u bilo kojem smjeru sa potrošnjom struje ne većom od 0,25 mA i dinamičkim izlaznim otporom ne većim od 0,22 Ohm. U slučaju da opterećenje nije povezano na zajedničku tačku kola ili na bilo koju od sabirnica napajanja, možete koristiti najjednostavniju opciju za formiranje umjetne nulte tačke na otpornom razdjelniku (slika 9, a), ali sa mosnim pojačalom (slika 9, e).

U ovom kolu invertujući sledbenik na OU2 stvara potencijal na donjem polu opterećenja RL koji je antifazni u odnosu na potencijal njegovog gornjeg pola.Ovde struja jednaka V IN /R1 teče u veštačku nultu tačku, pa otpor otpornika R1 treba uzeti što veći, inače je moguća nesimetrija nulte tačke. Dodatne prednosti ovog kola: povećanje maksimalne amplitude napona
pri opterećenju dva puta pri istom naponu napajanja i primjetno povećanje efikasnosti pri punom opsegu izlaznog napona.

Dinamičko proširenje raspona

Smanjenje napona napajanja op-amp sa konvencionalnih +15 V na unipolarni 5 V značajno smanjuje raspon amplitude ulaznog i izlaznog napona. Opseg amplitude u ovom slučaju se može definirati kao razlika između maksimalnog i minimalnog mogućeg ulaznog (izlaznog) napona. Upotreba pojačala dizajniranih za bipolarno napajanje također je moguća s unipolarnim napajanjem, ali, prvo, s malom razlikom potencijala između terminala napajanja, nemaju svi tipovi takvih op-pojačala prihvatljive karakteristike (na primjer, pojačanje), i drugo, raspon amplitude njihovi izlazni naponi su relativno mali zbog prilično visokih napona zasićenja tranzistora izlaznog stupnja. Okret izlaznog napona konvencionalnih pojačala opće namjene ne dostiže gornji i donji potencijal napajanja za 1 ... 2 V pri nazivnom opterećenju. Kada se takvo pojačalo napaja iz unipolarnog izvora od 5 V, raspon amplitude izlaza će biti 1 ... 3 V. To znači ozbiljno smanjenje omjera signal-šum i smanjenje rezolucije kruga .

Trenutno, za rad iz niskonaponskih izvora napajanja, uključujući unipolarna, razvijen je veliki broj modela op-amp s punim izlaznim zamahom („Rail-to-Rail“). Izlazni napon takvih pojačala tokom rada u praznom hodu može varirati praktično od potencijala negativnog pola napajanja do potencijala pozitivnog pola.

Sklopovi izlaznih stupnjeva pojačala punog pokreta i konvencionalnih operacijskih pojačala su različiti. Izlazni stepen konvencionalnih operativnih pojačala izgrađen je prema zajedničkom kolektorskom kolu na komplementarnim tranzistorima (slika 10, a).

Kada se koristi takvo rješenje kola, minimalni pad napona na izlaznom tranzistoru se u principu ne može smanjiti. Kao što slijedi iz dijagrama na sl. 10, a, izvor struje I mora osigurati struju kolektora tranzistora stepena za pojačavanje napona VT3 i osnovnu struju izlaznog tranzistora VT1. Za normalan rad strujnog kola izvora struje potreban je pad napona na njemu VT1 od najmanje 1 V. Ostatak ukupnog pada napona pada na izlazni tranzistor. Minimalni pad na tranzistorima izlaznog stepena možete smanjiti uključivanjem tranzistora u izlaznom stepenu prema zajedničkom emiterskom kolu (slika 10, b). Prema ovoj šemi, izgrađen je izlazni stepen, na primjer, AD823 op-amp od Analog Devices.

Na sl. Slika 11 prikazuje napon zasićenja V SAT izlaznih tranzistora ovog pojačala kao funkciju struje opterećenja I L za maksimalni (V S -V OH) i minimalni (V OL) izlazni napon. Očigledno, kada je pojačalo u praznom hodu, maksimalni izlazni napon skoro dostiže napon napajanja, a minimalni se malo razlikuje od nule. Još bolje performanse u stanju mirovanja daju pojačala u kojima je izlazni stepen izgrađen na komplementarnim MOSFET-ovima (slika 10, c).
Potpuno otvoreni otpori gornjeg i donjeg MOSFET-a izlaznog stepena operativnog pojačala tipa TLC2272 iz Texas InstRumentsa su 500 i 200 oma, respektivno, kada se pojačalo napaja iz unipolarnog izvora od 5 V.

Ako je opterećenje R L spojeno između izlaza op-pojačala i zajedničke tačke kola, kao što je prikazano na sl. 4, tada je pri niskim izlaznim naponima izlazna struja također mala, a napon na otvorenom donjem tranzistoru pojačala je vrlo blizu nuli (djelići milivolta). Ako je struja opterećenja visoka, a opterećenje je povezano drugim terminalom na plus napajanja ili umjetnu nultu tačku, napon na potpuno otvorenom izlaznom tranzistoru može doseći velike vrijednosti (više od 1 V) . Neke aplikacije zahtijevaju ne samo puni zamah izlaza op-amp, već i puni zamah (Rail-to-Rail) ulaz zajedničkog moda napona V SP (ulaz punog pokreta). Ovo je potrebno, na primjer, u neinvertirajućem krugu repetitora koji odgovara senzoru signala s analogno-digitalnim pretvaračem. Za neke primjene potrebno je da raspon ulaznih signala bude ispod potencijala zajedničke magistrale za 0,2 ... 0,3 V. Ovo je potrebno za unipolarno napajanje invertnog pojačala, gdje se negativni napon mora primijeniti na ulaz (slika 3), na primjer, u kolu fotometra (slika 4), gdje je polaritet napona na invertirajućem ulazu op-ampa nešto niži nego na neinvertirajućem. Pojačala sa ulazom punog zamaha su znatno složenija u sklopu od konvencionalnih. Nemaju drugih prednosti, osim mogućnosti rada sa širokim rasponom ulaznog zajedničkog signala. Stoga ih treba koristiti samo tamo gdje je zaista potreban puni zamah unosa.

Na sl. 12, a prikazan je dijagram diferencijalnog ulaznog stupnja konvencionalnog op-pojačala. Sastoji se od dvije koordinirane strukture. Da bi ulazni signal dostigao potencijal zajedničke magistrale koriste se p-n-p tranzistori.
Ova konstrukcija vam omogućava da primenite potencijal zajedničke magistrale na ulaz bez ometanja rada ulaznog stepena. At
pri nižem zajedničkom modu ulaznog napona, ponašanje front-enda postaje nepredvidivo. Često dolazi do inverzije ulaza, u kojoj se mijenja predznak povratne sprege, a op-amp prelazi u mod okidača
(tzv. "snap"). Budući da je napon na izvoru struje V IT u kolu na sl. 12 i ne bi trebalo da bude
manji od 0,4 V (inače jednostavno neće raditi), a napon baza-emiter tranzistora V BE u aktivnom načinu rada
je približno 0,6V, tada ulazni zajednički signal mora biti najmanje 1V ispod napona napajanja.

Na sl. 12, b prikazuje diferencijalnu kaskadu na n-kanalnim tranzistorima sa efektom polja sa kontrolnim p-n spojem (JFET tranzistori). Budući da je granični napon izvor-gejt takvih tranzistora -2 ... -3 V, lako je osigurati normalan rad ulaznog stupnja op-ampa s malim negativnim zajedničkim ulaznim naponima. Ovako je izgrađen ulazni stepen AD823 operacionog pojačala sa punim izlaznim zamahom. Ovo pojačalo radi normalno na -1 V< V СФ < V S –1 В.

Ako je potreban rad op-pojačala sa punim opsegom ulaznog napona, tada se koristi dvostruki komplementarni diferencijalni stepen (slika 12, c). Bipolarna varijanta prikazana na sl. 12, c, koristi se u op-pojačalima tipa TLV245x i OP196, CMOS verzija ovog kola je u TLV247x i AD853x. Iz dijagrama je jasno da se oba diferencijalna pojačala ulaznog stepena kontroliraju istovremeno. Diferencijalno pojačalo (DU) sa p-n-p tranzistorima radi do maksimalnog nivoa ulaznih signala 1 V ispod napona napajanja. Za normalan rad n-p-n-pojačala potreban je zajednički signal od najmanje 1 V. Dakle, u zoni od 1 V V S –1 V i V SF<1 В - только один. Это обстоятельство вызывает довольно значительное изменение входных токов и напряжения смещения нуля (до 3 нА и 70 мкВ у TLV245x) при переходе через
granice ovih zona, što može uzrokovati izobličenje pojačanog signala. Ova izobličenja možete smanjiti serijskim povezivanjem sa neinvertujućim ulaznim otpornikom RC (slika 3), čiji je otpor određen formulom

Rc = R1R2/R1+R2 (5)

U tabeli. 2 prikazuje glavne parametre (tipične vrijednosti) nekih tipova operativnih pojačala dizajniranih za rad s jednim napajanjem.

Op-amp kola sa unipolarnim napajanjem

Linearni regulator napona
Dijagram linearnog stabilizatora napona na op-pojačalu s regulacijskim tranzistorom spojenim prema krugu sa OK prikazan je na sl. 13, a.

Kolo sadrži op-pojačalo povezano prema kolu neinvertujućeg pojačala s negativnom povratnom spregom, izvor referentnog napona V REF i regulacijski n-p-n-tranzistor VT povezan serijski sa opterećenjem. Izlaznim naponom V OUT upravlja kolo negativne povratne sprege napravljeno na otpornom razdjelniku R 1 R 2 . Operativno pojačalo igra ulogu pojačivača greške. Greška ovdje je razlika između referentnog napona V REF datog izvorom referentnog napona (ION) i
djelitelj izlaznog napona R 1 R 2

ΔV = V REF - V IZLAZ R1/R1+R2. (6)

Operativno pojačalo se napaja unipolarnim pozitivnim naponom. U isto vrijeme, operaciona pojačala dizajnirana za +15 V bipolarno napajanje mogu se koristiti u krugovima stabilizatora.
sa ulaznim naponom do 30 V. Stabilizirani izlazni napon je ograničen odozdo minimalnim zajedničkim ulaznim naponom op-ampa, a odozgo zbirom napona zasićenja op-pojačala i zasićenja napon baze-emitera regulacionog tranzistora, odnosno minimalno dozvoljeni ulazno-izlazni napon stabilizatora kada se koristi
konvencionalna operativna pojačala će biti velika (oko 3 V). Na sl. 13, b prikazuje dijagram stabilizatora sa smanjenim ulaznim/izlaznim naponom (tzv. LDO stabilizator). Ovdje je uključen regulacijski tranzistor
prema šemi sa OE, tako da može biti problema sa stabilnošću. Minimalni dozvoljeni ulazni/izlazni napon
ovo kolo je ograničeno samo naponom zasićenja kolektor-emiter regulacionog tranzistora VT.

precizni ispravljač

Izvanredan po jednostavnosti, kolo punovalnog preciznog ispravljača prikazano je na sl. četrnaest .

Uopšte ne sadrži diode. Međutim, u ovom kolu mogu se koristiti samo op-pojačala s punim rasponom ulaznih i izlaznih napona (rail-to-rail). Pojačala se nužno napajaju iz unipolarnog izvora. Ako je V IN >0, tada op-amp radi kao neinvertirajući sljedbenik. U ovom slučaju, pojačalo OU2 radi u diferencijalnom načinu rada i V OUT = V IN. Na V IN<0 усилитель ОУ1 уходит в отрицательное насыщение, напряжение на его выходе становится равным нулю (питание однополярное!). Тогда усилитель ОУ2 переходит в режим инвертирующего повторителя, поэтому V OUT = –V IN . Как следствие, V OUT = |V IN |.

Op-amp pojačalo 2 uvijek radi u linearnom modu, a potencijal neinvertirajućeg ulaznog op-pojačala na V IN<0 становится ниже потенциала отрицательного полюса источника питания. Не все операционные усилители это допускают. Например, сдвоенный ОУ ОР291 как нельзя лучше подходит для этой схемы. Его входы защищены от дифференциального перенапряжения встречно-параллельно включенными диодами, причем в цепи баз входных транзисторов включены резисторы сопротивлением в 5 кОм. Это позволяет усилителю выдерживать при однополярном питании входное синфазное напряжение до –15 В. В этом случае резистор R1 можно не включать. Иное дело - сдвоенный усилитель ОР296. Он не имеет защитных резисторов, и при его применении в этой схеме необходимо включать резистор R1=2 кОм.
Proizvođač preporučuje opseg ulaznog signala od ±1 V za ovo kolo s napajanjem od 5 V. Zbog činjenice da je op-pojačalu 1 potrebno mnogo vremena da izađe iz zasićenja, frekvencijski opseg kola se ispostavlja da je biti prilično uzak - za op-amp OP291 je 0 ... 2 kHz.

Krug za mjerenje struje

Za mjerenje velikih struja u liniji pod relativno visokim potencijalom, kolo prikazano na sl. 15 .

Struja koja teče kroz opterećenje stvara napon V IN na šantu Rsh, koji je ovdje strujni senzor. Pretpostavljamo da je OU idealan. Tada nikakva struja ne teče kroz invertujući ulaz pojačala, a pošto je napon između diferencijalnih ulaza pojačala nula, napon V IN se primenjuje na levi otpornik R. Struja kroz otpornik R i kolektor tranzistora VT

l c \u003d V IN /R \u003d l L R w /R (7)

Zanemarujući osnovnu struju tranzistora, nalazimo izlazni napon kola

V OUT \u003d l C R T \u003d l L R T R w / R (8)

Od ove sheme je napravljen Burr-Brown INA168 mjerač struje (granice kristala su prikazane na slici 15 isprekidanom linijom). Omogućava do 60 V zajedničkog ulaznog napona i pojačanje napona šanta do 100. Struja koju crpi IC je samo 50 µA. Mikrokrug LT1787 slične namjene izgrađen je simetrično, jer uključuje pojačalo s diferencijalnim ulazima i izlazima i opterećenjem u obliku strujnog ogledala. Dozvoljeni napon zajedničkog moda je takođe 60 V. Dinamički opseg -12 bita (72 dB). Čip za mjerenje struje MAX471 ima šant otpornik na čipu, dizajniran za struju do 3 A, dok MAX4372 nema takav otpornik, ali njegova greška konverzije ne prelazi 0,18%.

D/A konvertor
sa izlaznim naponom

Kombinacija strujnog izlaznog DAC-a, kao što je 12-bitni AD7541A, i operativnog pojačala punog pokreta prikazana je na slici 1. 16 .

Ovdje se koristi inverzno uključivanje otporne matrice R-2R. Op-pojačalo je povezano prema šemi neinvertujućeg pojačala sa pojačanjem od 2. TL431 se može koristiti kao referentni izvor napona. Izlazni napon kola je dat sa

VOUT = 2V REF /4096*DI, (9)

gdje je DI ulazni kod.

zaključci

Bipolarna op pojačala mogu raditi u krugovima s jednim izvorom, ali njihov ulazni i izlazni raspon mogu biti preuski. Op-pojačala dizajnirana za rad s jednim izvorom, zauzvrat, mogu također raditi u krugovima s bipolarnim napajanjem. Potrebno je samo da razlika potencijala između pozitivnog i negativnog izvora ne prelazi maksimalno dozvoljeni napon napajanja za ovaj tip pojačala. Ako je potrebno pojačati AC signale, onda je kod unipolarnog napajanja preporučljivo koristiti prednaponske sklopove i kondenzatore za spajanje (slika 7).
Ako je ulazni DC signal bipolaran, tada se mogu koristiti krugovi za pristrasnost, ali je to praktičnije
uvod u kolo umjetne nulte tačke. Ako je predviđeno da radi sa ulaznim signalima ispod potencijala zajedničke magistrale sa jednim napajanjem, treba preduzeti mere, ako je potrebno, za zaštitu ulaza pojačala.

Georgij Volovich,
[email protected]

Književnost
1. Mancini R. Tehnike dizajna operacijskog pojačala sa jednim napajanjem // Izvještaj o primjeni SLOA030. - Texas Instruments
Incorporated. - Oktobar 1999. - 23 str.
2. Volovich G. Stabilnost linearnih integralnih stabilizatora napona. - Circuitry, 2001. br. 11.