Spoločnosť National Semiconductor, založená v roku 1959, prešla dlhú cestu od výroby prvých diskrétnych tranzistorov až po najzložitejšie komponenty moderných informačných zariadení. Vďaka schopnosti vytvárať zariadenia s úrovňou integrácie od základných stavebných blokov a jednočipových systémov až po vysokovýkonné viacčipové a multifunkčné súpravy a kombináciou analógovej a digitálnej technológie spoločnosť poskytuje optimálne riešenia pre spotrebiteľov a komunikáciu. trhy so širokou škálou produktov. Všimnite si tiež základné prvky analógovej elektroniky vyvinuté a vyrábané spoločnosťou National Semiconductor, najmä integrované operačné zosilňovače, ktoré sú v Rusku oveľa menej populárne ako napríklad produkty Analog Devices, hoci vo väčšine prípadov nie sú v žiadnom prípade horšie ako produkty Analog Devices. za výrazne nižšiu cenu. Operačné zosilňovače (op-amps) National Semiconductor je možné podmienečne rozdeliť do niekoľkých rodín (skupín) podľa množstva parametrov, toto rozdelenie sa čiastočne prejavuje v systéme označovania čipov, ktorý spoločnosť používa. toto:

1. Zosilňovače na všeobecné použitie (General Purpose - LM).

2. Vysokorýchlostné (High Speed ​​​​- LMH) - frekvencia jednotkového zisku je viac ako 50 MHz.

3. Nízky výkon (Low Power - LP, LPV) - spotreba prúdu je menšia ako 1,5 mA.

4. Micropower (Micro Power - LP, LPV) - spotreba prúdu je menšia ako 25 μA.

5. Nízke napätie (LMV) - napájacie napätie menšie ako 3 V.

6. Presnosť - zosilnenie viac ako 100 dB, ofsetové napätie menšie ako 1 mV.

7. Nízka hlučnosť (Low Noise) - šumové napätie je menšie ako 10 nVC Hz.

8. Výkonný (High Output Power) - výstupný prúd je viac ako 100 mA.

9. So vstupným a výstupným napätím v blízkosti napájacieho napätia (IO Rail to Rail).

Toto rozdelenie zo zrejmých dôvodov nie je striktné, klasifikácia písmen tiež nie je vždy dodržaná, operačný zosilňovač môže byť súčasne rýchly, nízkošumový, s výstupným napätím blízkym napájaciemu napätiu atď. Okrem toho sa mikroobvody rovnakého typu vyrábajú v rôznych baleniach a verziách - na všeobecné použitie (komerčné), na priemyselné použitie (priemyselné) a na špeciálne, čítacie - vojenské použitie (vojenské), ktoré sa líšia množstvom parametrov, napr. najmä v rozsahu prevádzkových teplôt. Treba tiež poznamenať, že popri zvládnutí výroby nových produktov sa spoločnosť neustále venuje zdokonaľovaniu a vývoju už vyrábaných produktov, čo je jasne vidieť napríklad na známej lacnej a veľmi obľúbenej rodine nízkych - výkonové operačné zosilňovače LM321/358/324(jednoduchý/duálny/štvornásobný) so spotrebou prúdu 0,2 - 0,4 mA na kanál. Vyrába sa niekoľko ich modifikácií: LP324/LP2902- quad micropower so spotrebou prúdu 21 μA, LMV321/358/324 - nízke napätie, s napájacím napätím 2,7 V až 5,5 V, LPV321/358/324, vyrábané patentovanou technológiou BICMOS - mikrovýkonové nízkonapäťové so spotrebou prúdu 9 μA atď.

Pokračujeme v úvahách o nízkovýkonových a mikrovýkonových operačných zosilňovačoch od National Semiconductor a prejdime k popisu najnovšieho vývoja spoločnosti.

Zosilňovač LM7301, vyrábaný v miniatúrnom obale SOT23-5, zaberajúcom 2x menšiu plochu ako SOIC-8, určený pre unipolárne napájanie v rozsahu napätia od 1,8 V do 32 V pri odbere prúdu 0,6 mA. Má „super“ vstup Rail to Rail (-0,25 V až +5,25 V pri napájacom napätí +5 V) a výstup Rail to Rail a je ideálny pre použitie vo všetkých druhoch prenosných zariadení, modemov, PCMCIA kariet prenosných počítačov. atď.

Zosilňovače LMV751 a rodina LMV821/2/4(single/dual/quad) určené na použitie v prenosných RF zariadeniach, laptopoch atď. LMV751 je presný nízkošumový operačný zosilňovač (úroveň šumu 6,5 nV / Hz Hz) s frekvenciou jednotného zisku 5 MHz a malým offsetovým napätím 1 mV. Pracuje s jedným zdrojom 2,7 až 5,5 V a spotrebuje prúd 0,6 mA. LMV821 pri rovnakom napájacom napätí spotrebuje 0,3 mA na kanál, frekvencia jednotkového zisku je 6,5 MHz, ale má viac šumu, napätia a predpätia. Jednotlivé zosilňovače sú dostupné v miniatúrnych baleniach SOT23-5.

LMV771- nízkošumový, lacný presný operačný zosilňovač s rozšíreným rozsahom prevádzkových teplôt od -40 do +125 °C. Pracuje s jediným napájacím napätím 2,7 až 5,5 V a spotrebúva prúd 0,6 mA, čím poskytuje zisk 100 dB pri hladine hluku 9 nVnV / Hz Hz. Zosilňovač má malé predpätie 0,85 mV a jeho teplotný drift je tiež normalizovaný v celom teplotnom rozsahu 0,35 μV/°C. Umožňuje vstup v spoločnom režime od 0 V. Frekvencia zosilnenia Unity je 3,5 MHz. Vyrába sa v miniatúrnom puzdre SC70-5 s rozmermi 2x2x1 mm.

Séria zosilňovačov LM6132-42 Navrhnuté pre použitie vo vysokorýchlostných zariadeniach napájaných z batérie. LM6132/4(Dual/Quad) – Samokorigovaný operačný zosilňovač s jedným zdrojom, ktorý dosahuje vynikajúci pomer rýchlosti otáčania k výkonu. Výhodou mikroobvodu je tiež široký rozsah napájacích napätí od 2,7 V do 24 V, vstup a výstup Rail to Rail a vysoký pomer odmietnutia spoločného režimu. Pri frekvencii jednotného zisku 10 MHz je prúdová spotreba iba 360 μA, čo robí tento operačný zosilňovač nepostrádateľným v prenosných zariadeniach, ako sú prístrojové zosilňovače, rádiové prijímače a vysielače, ovládače displeja atď. LM6142/4- podobný LM6132/4, ale pracuje v širšom rozsahu napájacieho napätia od 1,8 V do 24 V, má vyššie zosilnenie 108 dB a pomer odmietnutia spoločného režimu 107 dB, frekvenciu zosilnenia jednoty 17 MHz pri spotrebe prúdu 650 μA. Dostupné sú v obaloch SOIC a MDIP, ako aj v obaloch CDIP s rozsahom prevádzkovej teploty -55 až 125 °C.

Zaujímavé sú supernízkonapäťové operačné zosilňovače LMV931/2/4(single/dual/quadruple), pracujúci pri napájacích napätiach od 1,5 do 5,5 V, zameraný na použitie v zariadeniach napájaných jedným Li-Ion prvkom. Vďaka použitiu miniatúrnych puzdier sa operačné zosilňovače ľahko integrujú do mobilných telefónov a počítačových dosiek. Zosilňovače majú vstup a výstup Rail to Rail, nízku spotrebu prúdu 100 µA na kanál a poskytujú frekvenciu jednotného zisku 1,4 MHz. Zisk pri nulovej frekvencii bez spätnej väzby 101 dB. Upravené pre stabilnú prevádzku pri akomkoľvek zosilnení, ako aj kapacitné zaťaženie až do 1000 pF. Pracujú v rozsahu teplôt od -40 do +125 °C. Jednotlivé operačné zosilňovače sú dostupné v miniatúrnych baleniach SC70-5 a SOT23-5, duálne operačné zosilňovače v balíkoch MSOP-8 a SOIC-8 a štvorcové operačné zosilňovače v balíkoch TSSOP-14 a SOIC-14.

Sériové zosilňovače LMC, vyrobené technológiou CMOS, tiež patria do kategórie nízko- a mikrovýkonových. Ich charakteristickou črtou sú zanedbateľne malé vstupné prúdy, a preto pracujú v elektrometrických zariadeniach, zariadeniach na meranie unikajúcich prúdov, rôznych vedeckých zariadeniach atď. Napríklad pre presný zosilňovač LMC6001 typická hodnota vstupného prúdu 25 fA (f - femto 10 -15). Pozoruhodná je technika, ktorú spoločnosť používa na testovanie novo vyrobených zosilňovačov - 3 krát za sebou v prvej minúte; prístroje vykazujúce vstupný prúd väčší ako 25 fA sú odmietnuté. Tento zosilňovač má veľmi nízku hladinu hluku 25 nV/CHz. K dispozícii je ochrana proti elektrostatickému potenciálu do 2000 V. Vydáva sa v puzdre MDIP.

Ponuka zosilňovačov série LMC je pomerne široká. Nízkovýkonové zosilňovače LMC6022/4(dual/quad) sú vyrobené pomocou patentovaného procesu Double-Poly Silicon-Gate a môžu pracovať na jedno- a dvojpólových zdrojoch napájania až do 15 V. Majú výstup Rail to Rail a nízku spotrebu energie 40 μA na kanál . Rýchlejšie zosilňovače s výstupom Rail to Rail LMC6032/4 za veľmi nízku cenu majú veľmi vysoký zisk 126 dB. Pri spotrebe prúdu 0,4 mA je frekvencia zosilnenia jednotky 1,4 MHz a rýchlosť prechodu výstupného napätia je 1,1 V/µs. Nízkonapäťové operačné zosilňovače LMC6035/6 Výstupy Rail to Rail môžu pracovať na jedinom napájaní 2,7 V (napr. 3x NiCd batérie), vďaka čomu sú veľmi vhodné pre prenosné systémy s vlastným napájaním. Inak sú ich parametre podobné ako u LMC6022/4. Zosilňovače sú dostupné v rôznych baleniach.

Mikro zosilňovače výkonu LMC6041/2/4 so spotrebou prúdu 14 μA na kanál majú rekordne nízky vstupný prúd 2 fA, výstup Rail to Rail a môžu pracovať s jedným zdrojom od 4,5 do 15,5 V, pričom poskytujú výstupný prúd až 21 mA. Tieto zosilňovače fungujú skvele v systémoch riadenia výkonu, detektoroch žiarenia, rôznych vedeckých zariadeniach.

Presné zosilňovače majú podobné energetické parametre LMC6061/2/4, ktoré sa s nízkym offsetovým napätím 100 µV a vysokým ziskom 140 dB dobre hodia na použitie v prístrojových zosilňovačoch s vlastným napájaním, lekárskych a vedeckých zariadeniach. Všimnite si, že jednoduché (LMC6061) a duálne (LMC6062) zosilňovače tejto série sú dostupné aj v CDIP baleniach, pričom rozsah prevádzkových teplôt je -55 - +125 °C.

Rýchlejšie presné operačné zosilňovače LMC6081/2/4 pri jednotkovej frekvencii zosilnenia 1,3 MHz a rýchlosti nábehu výstupného napätia 1,5 V/μs spotrebúvajú prúd 0,45 mA z unipolárneho zdroja s napätím 4,5 až 16 V. Majú tiež vysoký zisk 130dB a nízke offsetové napätie 150uV. Zosilňovače sú dostupné v balíkoch SOIC a MDIP.

Operačné zosilňovače s nízkym výkonom LMC6482/4(Dual/Quad) - Typické vstupné a výstupné zosilňovače Rail to Rail. Pracujú v rozsahu napájacieho napätia od 3 do 15 V, spotrebúvajú prúd 0,5 mA na kanál a poskytujú výstupný prúd až 30 mA. Navrhnuté pre použitie v rôznych zariadeniach s nízkou spotrebou energie. V súčasnosti sa vyrába jeden operačný zosilňovač LMC7101 v balení SOT-23 s parametrami podobnými ako LMC6482 a jeho vylepšená verzia LMC8101 v balíkoch microSMD a miniSOIC. Ten má blokovací režim (Shutdown) s dobou zapnutia 10 μs, pričom spotreba prúdu nepresahuje 1 μA.

LMC6462/4- verzia micro power LMC6482/4 s prúdovým odberom 0,02 mA. V súčasnosti sa vyrába jeden operačný zosilňovač LMC7111 v balení SOT-23-5 s parametrami podobnými LMC6462.

Zosilňovače LMC6492/4(dvojité/štvornásobné) s rozšíreným teplotným rozsahom -55 až +125 °C sa používajú v automobilovej elektronike. Ich parametre sú v podstate rovnaké ako u LMC6482/4. Dostupné v balení SOIC.

Zosilňovače LMC6572/4(dual/quad), určený na prevádzku v digitálnych zariadeniach s nízkym napájacím napätím a poskytuje kombináciu veľmi vysokých parametrov - vstupný prúd 20 fA a zisk 120 dB so spotrebou energie 40 μA na kanál a napájaním z a. Zdroj 2,7 V. Koľajový výstup a sú k dispozícii v prípadoch MSOP.

Na záver sekcie nízko- a mikrovýkonových zosilňovačov uvažujme superekonomický duálny operačný zosilňovač so spotrebou prúdu menej ako 1 μA na kanál LMC6442. Je korigovaný pre zariadenia so ziskom viac ako 2 (menej ako -1) a je určený na použitie v širokej triede zariadení s ultranízkou spotrebou energie - mobilné telefóny a pagery, riadiace senzory, vedecké prístroje atď. Pracuje s unipolárnym napájaním od 1,8 do 11 V. Dostupné v balení MSOP-8 a iných.

Osobitnú pozornosť si zaslúži duálny operačný zosilňovač. LM833špeciálne navrhnuté na použitie vo vysokokvalitných audio zariadeniach. Má extrémne široký dynamický rozsah cez 140 dB pri 4,5 nV/C Hz šumu a extrémne nízke THD 0,002 %. Zosilňovač je korigovaný na akýkoľvek zisk a je ideálny pre všetky druhy Hi-Fi - Hi-End zariadení. K dispozícii v 8-kolíkových balíkoch SOIC a MDIP.

Prejdime k prehľadu vysokorýchlostných operačných zosilňovačov National Semiconductor. Musím povedať, že pri ich vývoji a výrobe spoločnosť dosiahla veľmi vysoké výsledky a v mnohých ohľadoch predčí podobné produkty iných výrobcov. Všimnite si, že v súčasnosti existujú dva typy vysokorýchlostných operačných zosilňovačov - spolu s operačnými zosilňovačmi zostavenými podľa tradičných obvodov s použitím zosilňovačov so spätnou väzbou napätia (VFA), zosilňovače so vstupnými stupňami - široko používané sú prúdové zosilňovače so vzájomnými väzbami. Tieto zosilňovače sa nazývajú "zosilňovače prúdovej spätnej väzby - Current Feedback Amplifiers (CFA)". Hlavným prenosovým parametrom takýchto zosilňovačov je koeficient, ktorý má rozmer transimpedančného odporu a rozsahom sú všetky druhy impulzných zosilňovačov a video zosilňovačov, pre ktoré nie je potrebný obrovský vstupný odpor tradičných operačných zosilňovačov, a maximálne výstupné napätie. Do popredia sa dostáva rýchlosť prebehu a frekvencia zosilnenia jednoty, ktorých hodnoty pre CFA sú výrazne lepšie ako zodpovedajúce parametre pre VFA.

Začneme s operačnými zosilňovačmi pomocou konvenčných obvodov VFA. rodina LMH6645/6/7(single/dual/single with blocking) - nízkonapäťové, nízkovýkonové, vysokorýchlostné Rail to Rail zosilňovače so spotrebou prúdu 650 μA na kanál. V blokovacom režime (LMH6647) sa spotreba prúdu zníži na 50 µA. Zosilňovacia frekvencia Unity 55 MHz, rýchlosť prebehu 22 V/µs, typický výstupný prúd 20 mA. Ide o typické moderné zosilňovače vo svojej triede, vhodné na použitie v mnohých elektronických zariadeniach.

Zosilňovače LM6152/4, pokračovanie série LM6132-42, navrhnutý na použitie vo vysokorýchlostných zariadeniach napájaných z batérie. Pri spotrebe prúdu 1,4 mA je frekvencia zosilnenia jednotky 75 MHz a rýchlosť prechodu výstupného napätia je 30 V/µs

Vyššie parametre majú operačné zosilňovače LMH6642-55- relatívne lacné vysokorýchlostné moderné operačné zosilňovače Rail to Rail s dobrým pomerom výkon / spotreba energie. Pracujú s jedno- a dvojpólovým napájaním do 12 V.

Zosilňovače LMH6642/3/4(single / dual / quad) - to sú moderné vysokorýchlostné op-amp s parametrami typickými pre svoju triedu. Prúdová spotreba 2,7 mA na kanál, jednotkové zosilnenie 130 MHz, rýchlosť nábehu 130 V/µs, typický výstupný prúd 115 mA. Rýchle časy ustálenia a nízke skreslenie, účinná ochrana proti skratu, vstup a výstup Rail to Rail a vyvažovacie kolíky robia tieto integrované obvody ideálne na použitie v mnohých moderných elektronických zariadeniach. Dostupné v balíkoch SOIC, miniSOIC a SOT-23. Dá sa použiť ako náhrada LM6152/4.

Širokopásmový (190 MHz, 170 V/µs) Rail to Rail jednonapájací zosilňovač LMH6639 je schopný dodať výstupný prúd 190 mA. K dispozícii je režim Shutdown s dobou zapnutia 85 ns, v ktorom sa spotreba prúdu zníži na 400 μA. V kombinácii s rýchlym časom ustálenia 33 ns je tento zosilňovač vhodný na použitie v multiplexných aplikáciách, ako vyrovnávací zosilňovač, CD ROM mechaniky atď.

Pozoruhodný vysokorýchlostný duálny zosilňovač LMH6672 s maximálnym výstupným prúdom 600 mA. Zosilňovač je korigovaný na zosilnenie 2 alebo viac, pričom poskytuje šírku pásma 130 MHz a rýchlosť prebehu 160 V/µs. Rozsah napájacieho napätia od 5 do 12 V, spotreba prúdu 6,2 mA na kanál. Operačný zosilňovač má nízku hladinu hluku, je zabezpečené vyváženie. Dostupné v balíkoch SOIC, PSOP a LLP. Je určený na použitie ako hlavný zosilňovač, ako aj v modemoch a podobných zariadeniach. Môže byť použitý ako náhrada LM6181/2, LM7171 a LM7372.

Zosilňovače LMH6654/5(jednoduchá/dvojitá) vyššia šírka pásma. Spotreba prúdu 4,5 mA na kanál, frekvencia zosilnenia 250 MHz, rýchlosť nábehu 200 V/µs, typický výstupný prúd 180 mA. Majú nízku vstupnú hlučnosť 4,5 nV a 1,7 pA, rýchly čas ustálenia výstupného napätia 25 ns a možno ich použiť v rôznych zariadeniach. Dostupné v baleniach SOIC-8, SOT23-5 (LMH6654) a MSOP-8 (LMH6655).

Zosilňovače LMH6657/8 A LMH6682/3- relatívne lacné ultra-vysokorýchlostné operačné zosilňovače s unipolárnym napájaním od 3 do 12 V. Vyrábajú sa pomocou vlastnej technológie VIPTM10. Sú vhodné na použitie v zariadeniach na spracovanie videosignálu a CD/DVD servopohonných jednotkách, pretože majú krátky čas ustálenia a neumožňujú inverziu fázy výstupného napätia, keď vstupné napätie prekročí povolené hodnoty (LMH6682/3), čo môže výrazne zjednodušiť obvody takýchto zariadení.

Zosilňovače LMH6657/8(single/dual) sú korigované pre prevádzku s jednotkovým ziskom, pričom poskytujú šírku pásma 270 MHz a rýchlosť otáčania 700 V/µs. Spotreba prúdu 6,2 mA na kanál, výstupný prúd +80/-90 mA.

Zosilňovače LMH6682/3(duálny/trojitý), poskytujú rýchlosť nábehu 940 V/µs pri šírke pásma 190 MHz. Je potrebné poznamenať, že tieto zosilňovače majú veľmi nízke koeficienty skreslenia typu "diferenciálna fáza" - 0,08% a "diferenciálny zisk" - 0,01 dB, čo je veľmi dôležité pre špičkové video zariadenia. Vydávajú sa v rôznych prípadoch.

Ultrarýchle zosilňovače s rýchlosťou nábehu výstupného napätia viac ako 1000 V/µs sú určené na prevádzku v rôznych video zariadeniach. V sérii LM toto LM6171/2 A LM6181/2(jednoduché/dvojité), vyrobené pomocou patentovanej technológie VIPTM11. Prvý z nich je vyrobený podľa obvodov VFA a poskytuje pri spotrebe prúdu iba 2,5 mA rýchlosť prechodu výstupného napätia 3600 V/μs pri frekvencii zosilnenia 100 MHz. LM6181/2 Je vyrobený podľa obvodov prúdovej spätnej väzby CFA a poskytuje výstupné napätie +10 V pri záťažovom odpore 100 Ohmov. Rýchlosť nábehu výstupného napätia je 2000 V/µs pri frekvencii zosilnenia 100 MHz. Popísané zosilňovače, napriek tomu, že patria do kategórie "so silným výstupom" - High Output - maximálna hodnota výstupného prúdu dosahuje 130 mA, majú veľmi nízke skreslenia ako "diferenciálny zisk" a "diferenciálna fáza" a možno použiť vo video zariadeniach štandardov NTSC a PAL, vysokopriepustných filtroch atď. Sú dostupné aj v balíkoch SOIC a MDIP.

Zosilňovač LMH6609 navrhnuté na použitie v analógových prevodníkoch a filtroch. S frekvenciou zosilnenia jednoty 900 MHz a rýchlosťou prebehu 1400 V/µs odoberá 7 mA z 10 V unipolárneho napájacieho zdroja. Zosilňovač je plne korigovaný, má veľmi nízku hladinu hluku 3,1 nV / C Hz a veľký výstupný prúd 90 mA. K dispozícii v 8-pinových SOIC a 5-pinových SOT baleniach.

Veľmi nízky šum a vysoké pracovné frekvencie majú zosilňovače LMH6622-28. Pre LMH6624 je tento parameter 0,92 nV / C Hz a 2,3 pA / C Hz a frekvencia zosilnenia jednotky je 1 500 MHz. Zosilňovač je korigovaný na použitie v zariadeniach so ziskom 10 a viac a je určený na použitie v komunikačnej technike a zdravotníckych zariadeniach. Nízky šum a chyby sú charakteristické pre duálny širokopásmový zosilňovač LMH6628, v ktorom je relatívna úroveň 2. / 3. harmonickej pri frekvencii 10 MHz -65 / -74 dB, respektíve a čas nastavenia výstupného napätia s presnosťou 0,1 % je 12 ns. To robí tento zosilňovač nepostrádateľným pri vývoji vysokorýchlostných analógových prevodníkov a vstupno-výstupných zariadení.

Zosilňovač je určený na použitie v prenosných video zariadeniach a PC grafických kartách. LM7121, vyrábané v balení SOT23-5. Parametre zosilňovača sú veľmi vysoké: frekvencia jednotného zisku je 175 MHz, rýchlosť prechodu výstupného napätia je 1300 V/µs. Môže pracovať s unipolárnym +5V napájaním aj bipolárnym v rozsahu od +5V do +15V.

Ultrarýchle operačné zosilňovače majú rekordné parametre LM7171(slobodný) a LM7372(dvojité). Na základe obvodov napäťovej spätnej väzby majú charakteristiky prúdových spätnoväzbových zosilňovačov - rýchlosť prebehu 4100 V/µs, frekvencia zosilnenia 200 MHz, výstupný prúd 100 mA (LM7171) a 3000 V/µs, 120 MHz, 150 mA v tomto poradí pre LM7372 so spotrebou prúdu 6,5 mA na kanál. Zosilňovače sú korigované na napäťové zosilnenie väčšie ako 2. S minimálnym rozdielovým zosilnením a fázovým skreslením 0,01% a 0,02o sú tieto zosilňovače vhodné pre video, káblové a optické linky, rozhlasové a televízne vysielacie systémy. Vydávajú sa v rôznych typoch prípadov.

Séria super vysokorýchlostných operačných zosilňovačov LMH67xx Je vyrobený podľa patentovaného technologického procesu VIPTM10 podľa obvodov prúdovej spätnej väzby CFA a je určený na použitie v širokopásmových rádiových a televíznych systémoch. Našu recenziu týchto mikroobvodov začneme s LMH6702- nízkošumový (šumové napätie znížené na vstupných 1,83 nV) operačný zosilňovač s rekordne nízkou úrovňou harmonických (-100 dB pri 5 MHz) a intermodulačným skreslením, šírkou pásma 720 MHz a rýchlosťou nábehu výstupného napätia 3100 V/ µs. Takéto vysoké parametre orientujú použitie LMH6702 v systémoch a prístrojoch s vysokým rozlíšením. Dostupné v baleniach SOIC a SOT-23.

Rodina zosilňovačov LMH6714/15/20/22(single/dual/locked/quad) so šírkou pásma 400 MHz so ziskom 2 a rýchlosťou prebehu 1800 V/μs pri prúdovom odbere 5,6 mA sú určené predovšetkým pre použitie vo videosystémoch. Vysokoimpedančný výstupný stav LMH6720, prepínaný na úrovni 7ns TTL, je veľmi užitočný na multiplexovanie viacerých vysokorýchlostných signálov na spoločnú prenosovú linku. Štvornásobný zosilňovač LMH6722 môže byť efektívne použitý vo viackanálových IF a aktívnych filtroch vysokého rádu. Vydávajú sa v rôznych prípadoch.

Zosilňovač s jedným napájaním od 4,5 do 12 V LMH6723 kombinuje vysokú účinnosť (prúdová spotreba 1 mA) so širokou šírkou pásma 370 MHz, vysokou rýchlosťou nábehu 600 V / µs a veľkým výstupným prúdom 110 mA, vďaka čomu je nepostrádateľný pre prenosné video zariadenia a všetky druhy samonapájacích zariadení. prevodníky, kufrové zosilňovače, prenosné CD-DVD prehrávače atď. Dostupné v balíkoch SOIC a SOT23.

Na záver časti zvážime širokopásmový operačný zosilňovač LMH6732 s nastaviteľnou šírkou pásma od 0 do 1,5 GHz. Zmenou odporu jedného externého odporu môžete zmeniť spotrebu prúdu viac ako 10-krát a tiež uviesť mikroobvod do pohotovostného režimu so spotrebou prúdu 1 μA. Parametre mikroobvodu sú jedinečné pre všetky hodnoty spotrebovaného prúdu: frekvenčné pásmo 55 MHz, rýchlosť nábehu výstupného napätia 400 V/µs, výstupný prúd 9 mA pri odbere prúdu 1 mA a 540 MHz, 2700 V/µs a 115 mA pri spotrebe prúdu 9 mA. Zosilňovač je schopný pracovať s jedno- a bipolárnymi zdrojmi v rozsahu od 9 do 12 V. Rozsah zamýšľaných aplikácií je mimoriadne široký - video zariadenia, systémy napájané z batérií, spínacie zariadenia atď. Všimnite si, že v záujme skrátenia času návrhu zariadení s LMH6732 National Semiconductor k tomu ponúka demo dosku.

Široká škála integrovaných operačných zosilňovačov National Semiconductor a ich nízka cena ich teda robia veľmi atraktívnymi pre široký okruh ruských vývojárov elektroniky. Viac technických informácií nájdete na webovej stránke spoločnosti http://www.national.com.

Poprava			Rám	Rozsah teplôt	Rozsah napájacieho napätia		Aktuálna spotreba na kanál	Výstupný prúd	Typ vstupu a výstupu	Vstupný prúd	Predpätie		Teplotný koeficient predpätia	zisk	Pomer odmietnutia spoločného režimu	Koeficient vplyvu nestability napájania	Frekvencia zosilnenia jednoty.	Tempo rastu.	Šumové napätie
					napájacie napätie		končím	som vonku	Dnu von	zaujatý	U offset		Unášanie	A vo	CMRR	PSRR	b.w.	SR	e hluk
Slobodný	Doble	Štvorlôžková (štvorlôžková)	balík		IN		mA	mA	R až R	na	mV		uV/C	dB	dB	dB	MHz	V/us	nV/C Hz
					min	Max	Max	Max		typu	typu	Max	typu	typu	typu	typu	typu	typu	typu
		LP324	SO, TSSOP, MDIP	C	±1,5; +3,0	±16,0; +32	0,021	4,0	von	2,0	2,0	9,0	-	100	90	90	0,10	0,05	80
		LP2902	Takže, MDIP	ja	±1,5; +3,0	±13,0; +26	0,021	4,0	von	2,0	2,0	10	-	97	90	90	0,10	0,05	80
LMV321	LMV358	LMV324	SO, MSO, TSSOP, SC-70, SO-23	ja	+2,7	+5,5	0,13	60	von	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	ja	+2,7	+5,0	0,0090	17	von	1,7	1,2	7,0	2,0	100	70	65	0,15	0,10	-
LM7301			TAKŽE, SOT-23	ja	±0,9; +1,8	±16; +32	0,6	9,5	dnu a von	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	von	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	dnu a von	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	von	0,000100	0,3	1,0	0,35	100	90	90	3,5	1,4	9,0
LMV751			SOT-23	ja	+2,7	+5,5	0,60	15	von	0,001500	0,05	1,0	-	120	100	107	5,0	2,3	6,5
LMC6001			MDIP	ja	±2,3; +4,5	± 7,7; +16	0,45	21	von	0,000010	0,35	1,00	2,5	123	83	83	1,3	1,5	22
	LMC6022	LMC6024	SO	ja	±2,3; +4,5	±8,0; +16	0,04	40	von	0,000040	1,0	9,0	2,5	120	83	83	0,35	0,11	42
	LMC6032	LMC6034	Takže, MDIP	ja	±2,3; +4,5	±8,0; +16	0,38	40	von	0,000040	1,0	9,0	2,3	126	83	83	1,4	1,1	22
	LMC6035	LMC6036	Takže, TSSOP	ja	+2,7	+16	0,40	5,0	von	0,000020	0,50	5,0	2,3	126	96	93	1,4	1,5	27
LMC6041	LMC6042	LMC6044	Takže, MDIP	ja	+4,5	+16	0,014	21	von	0,000002	3,0	6,0	1,3	120	75	75	0,075	0,020	83
LMC6061	LMC6062	LMC6064	Takže, CDIP	Ja, M	+4,5	+16	0,020	21	von	0,000010	0,35	0,80	1,0	132	85	85	0,10	0,035	83
LMC6081	LMC6082	LMC6084	Takže, MDIP	ja	+4,5	+16	0,45	21	von	0,000010	0,35	0,80	1,0	124	85	85	1,3	1,5	22
	LMC6442		SO, MSO, MDIP	ja	+1,8	+11	0,0010	0,90	von	0,000005	3,0	7,0	0,4	103	92	95	0,010	0,0040	-
	LMC6462	LMC6464	SO, MSO, CDIP	Ja, M	+3,0	+15	0,020	27	von	0,000015	0,50	1,5	1,5	124	85	85	0,050	0,015	80
LMC7111			SOT-23, MDIP	ja	+2,7	+11	0,025	7,0	dnu a von	0,000100	3,0	7,0	2,0	112	85	85	0,050	0,027	-
	LMC6482	LMC6484	SO, MSO, CDIP	Ja, M	+3,0	+15	0,50	30	dnu a von	0,000020	0,75	3,0	1,0	116	82	82	1,5	1,3	37
LMC7101			SOT-23	ja	+2,7	+15	0,50	24	dnu a von	0,001000	3,0	7,0	1,0	110	75	80	1,1	1,1	37
LMC8101			MSMD, MSOP	ja	+2,7	+10	0,70	49	dnu a von	0,001000	0,70	5,0	4,0	80	80	80	1,0	1,0	22
	LMC6492	LMC6494	SO	ja	+5,0	+15	0,50	22	dnu a von	0,000150	3,0	6,0	1,0	110	82	82	1,5	1,3	37
	LMC6572	LMC6574	SO	ja	+2,7	+10	0,038	6,0	von	0,000020	3,0	7,0	1,5	120	75	75	0,22	0,09	36
	LM833		Takže, MDIP	C	±4,5	±18	2,5	40	č	500	0,30	5,0	-	110	100	100	15	7,0	4,5
	LM6132	LM6134	Takže, MDIP	ja	+1,8	+24	0,5	4,3	dnu a von	110	2,0	6,0	5,0	100	100	82	10	14	27
	LM6142	LM6144	Takže, MDIP	ja	+1,8	+24	0,8	6,2	dnu a von	180	1,0	2,5	3,0	108	107	87	17	25	16
LMH6645/7	LMH6646		TAKŽE, SOT-23	ja	±2,5; +3,0	±6,0; +12	0,70	20	dnu a von	360	1,0	4,0	5,0	87	77	83	55	22	17
	LM6152	LM6154	Takže, MDIP	ja	+2,7	+24	2,0	8,0	dnu a von	500	2,0	5,0	10	107	84	91	75	30	9,0
	LMH6622		SO, MSO	ja	±2,5	±6,3	4,3	90	č	4700	0,20	1,2	2,5	83	100	95	160	80	1,6
LM6171	LM6172		Takže, MDIP	ja	±5; +2,7	±16; +18	4,0	135	č	1000	3,0	6,0	6,0	99	110	95	100	3600	-
LM6181	LM6182		Takže, MDIP	ja	±3,5	±16	7,5	130	č	2000	2,0	4,0	5,0	-	60	80	100	1400	4,0
LM7121			TAKŽE, SOT-23	ja	±5; +2,7	±18; +15	4,8	52	č	5200	0,90	8,0	-	72	93	70	175	1300	17
LM7171			SO, MDIP, CDIP	Ja, M	±2,7	±18	6,5	100	č	2700	1,0	3,0	35	81	105	90	200	4100	14
	LM7372		LLP, SO, PSOP	ja	±4,5	±18	6,5	150	č	2700	8,0	10	12	80	93	90	120	3000	14
LMH6609			TAKŽE, SOT-23	ja	±3,0	±6,3	7,0	90	č	2000	0,8	3,5	-	-	73	73	180	1400	3,1
LMH6624	LMH6626		SO, MSO, CDIP, SOT-23	Ja, Ext I	±2,5; +5,0	±6,0; +12	15	100	č	50	0,25	0,95	0,25	79	90	90	1500	350	0,92
	LMH6628		SO, MSO, CDIP, CPACK	ja	±2,5	±6,0	9,0	85	č	300	2,0	5,0	5,0	63	62	70	300	550	2,0
LMH6639			SO, MSO	ja	±2,5; +3,0	±6,0; +12	3,6	160	von	1000	1,0	7,0	8,0	100	93	96	190	170	6,0
LMH6642	LMH6643	LMH6644	TAKŽE, SOT-23	ja	±2,5; +3,0	±6,0; +12	2,7	115	von	1500	1,0	7,0	5,0	80	72	75	130	130	17
LMH6654	LMH6655		TAKŽE, SOT-23	ja	±2,5; +3,0	±6,0; +12	4,5	180	č	5000	1,0	4,0	6,0	67	90	76	250	200	4,5
LMH6657	LMH6658		SO, MSO, SC-70, SOT-23	ja	±2,5; +3,0	±6,0; +12	6,0	45	č	5000	1,1	7,0	2,0	85	82	82	270	700	11
	LMH6672		SO, PSOP, LLP	ja	±2,5	±6,5	6,2	600	č	8000	0,2	4,0	-	68	100	78	200	170	4,5
	LMH6682	LMH6683*	SO, MSO, TSSOP	ja	±2,5; +3,0	±6,0; +12	6,5	80	č	5000	1,1	7,0	2,0	85	82	76	190	940	12
LMH6702			TAKŽE, SOT-23	ja	±5,0	±6,0	12	80	č	6000	1,0	6,0	13	-	52	48	720	3100	1,8
LMH6714/20		LMH6722	TAKŽE, SOT-23	ja	±5,0	±6,0	5,6	70	č	1000	0,2	6,0	8,0	-	58	54	400	1800	3,4
	LMH6715		Takže, CDIP	ja	±5,0	±6,0	5,0	70	č	5000	2,0	8,0	30	-	60	56	480	1300	3,4
LMH6723			TAKŽE, SOT-23	ja	+4,5	+12	1,0	110	č	400	1,0	3,5	-	-	64	60	370	600	4,3
LMH6732			TAKŽE, SOT-23	ja	±4,5	±6,0	9,0	115	č	2000	3,0	8,0	16	-	62	52	540	2700	2,5

* vstavaný zosilňovač

Spoločnosť National Semiconductor, založená v roku 1959, prešla dlhú cestu od výroby prvých diskrétnych tranzistorov až po najkomplexnejšie moderné mikroelektronické zariadenia. Jednou z prioritných činností spoločnosti počas celej jej existencie bol vývoj integrovaných operačných zosilňovačov (op-amp).

V roku 1968 inžinieri National Semiconductor vytvorili prvý dvojstupňový operačný zosilňovač na svete LM101, ktorý znamenal začiatok celého trendu v budovaní všetkých druhov analógových elektronických zariadení. Moderné operačné zosilňovače National Semiconductor zodpovedajú av mnohých ohľadoch prevyšujú svetovú úroveň zariadení tejto triedy, pričom majú ceny výrazne nižšie ako ceny iných spoločností, čo umožňuje vývojárom úspešne riešiť širokú škálu problémov pri vytváraní rôznych elektronických zariadení.

Väčšina moderných integrovaných operačných zosilňovačov je vyrobená v priamom zosilňovacom obvode s diferenčnými vstupmi a je určená pre symetrické bipolárne napájanie (hoci stále častejšie sa používa unipolárne). Operačný zosilňovač môže mať okrem dvoch vstupov, výstupu a výkonových výstupov aj výstupy na vyváženie, korekciu, programovanie (nastavenie určitých parametrov veľkosťou riadiaceho prúdu) a iné.

V ideálnom prípade by operačný zosilňovač mal mať nekonečné zosilnenie napätia, nekonečný vstup a nekonečne malú výstupnú impedanciu, nekonečnú výstupnú amplitúdu, nekonečný frekvenčný rozsah zosilnenia a nulový šum. Parametre operačných zosilňovačov by nemali závisieť od vonkajších faktorov, napájacieho napätia a teploty. Za týchto podmienok prenosová charakteristika operačného zosilňovača pokrytá negatívnou spätnou väzbou (NFB) presne zodpovedá prenosovej charakteristike obvodu CNF a nezávisí od parametrov samotného zosilňovača.

Skutočné operačné zosilňovače majú vlastnosti, ktoré sa líšia od ideálnych, čo je dôvodom ich komplexnej klasifikácie. Skutočný operačný zosilňovač je kompromisom vzájomne sa vylučujúcich požiadaviek s dosiahnutím najlepších vlastností v jednom alebo viacerých parametroch, ktorými môžu byť: minimalizácia predpätia a vstupných prúdov, dosiahnutie maximálnej šírky pásma zosilnených frekvencií a rýchlosti prebehu výstupu napätie, zníženie spotrebovaného prúdu a napájacieho napätia a iné. Parametre operačného zosilňovača možno rozdeliť do niekoľkých skupín - vstup, výstup, zosilnenie, frekvencia, energia, šum atď. Okrem prevádzkových parametrov, ktoré určujú nominálny teplotný režim prevádzky operačného zosilňovača, prípustné parametre vstupných a výstupných obvodov a požiadavky na napájacie zdroje, sú veľmi dôležité aj maximálne možné hodnoty množstva parametrov, ktorých prekročenie nie je dovolené. V súčasnosti existuje určitá (aj keď nie veľmi striktná) klasifikácia operačných zosilňovačov podľa kombinácie rôznych parametrov, odrážajúca ich preferované použitie v konkrétnej triede zariadení. Poznamenávame tiež, že parametre operačných zosilňovačov sú do značnej miery určené ich obvodovou konštrukciou a použitou polovodičovou technológiou.

National Semiconductor používa nasledujúcu klasifikáciu operačných zosilňovačov, ktorá sa čiastočne prejavuje v prvých dvoch alebo troch písmenách označenia mikroobvodov vyrábaných spoločnosťou:

1. Zosilňovače na všeobecné použitie (General Purpose - LM, LMC) - zisk do 100 dB, predpätie nad 1 mV, frekvencia jednotného zisku do 10 MHz.
2. Nízky výkon (Low Power - LP, LPV) - spotreba prúdu je menšia ako 1,5 mA.
3. Micropower (Micro Power - LP, LPV) - spotreba prúdu je menšia ako 25 μA.
4. Nízke napätie (LMV) - napájacie napätie menšie ako 3 V.
5. Presnosť (Precision - LMP) - zosilnenie viac ako 100 dB, offsetové napätie menej ako 1 mV.
6. Vysoká rýchlosť (High Speed ​​​​- LMH) - frekvencia jednotného zisku viac ako 50 MHz.
7. Nízka hlučnosť (Low Noise) - napätie šumu menšie ako 10 nV / Hz 1/2.
8. Výkonný (High Output Power) - výstupný prúd je viac ako 100 mA.
9. S výstupným a vstupným napätím v blízkosti napájacieho napätia (výstup/vstup z koľajnice na koľajnicu).

V zosilňovačoch Rail to Rail sa maximálna a minimálna amplitúda výstupného napätia prakticky zhoduje so zodpovedajúcimi hodnotami napájacieho napätia a prípustné hodnoty vstupného napätia v bežnom režime sú rovné alebo dokonca môže prekročiť napájacie napätie. Ten sa používa napríklad v zosilňovačoch s unipolárnym napájaním s možnosťou privedenia záporného napätia na vstup.

Ako už bolo spomenuté vyššie, toto delenie nie je z pochopiteľných dôvodov striktné, klasifikácia písmen tiež nie je vždy dodržaná, operačný zosilňovač môže byť súčasne nízkonapäťový, rýchly, nízkošumový, s výstupným napätím blízkym napájaciemu napätiu atď. Okrem toho sú operačné zosilňovače rovnakého typu dostupné v rôznych baleniach, ako aj dva, tri alebo štyri zosilňovače v jednom balení (multikanálové) a napokon vo verziách určených pre všeobecné (komerčné - C), priemyselné (priemyselné - I, E) a vojenské aplikácie (Military - M), ktoré sa líšia v mnohých parametroch, najmä v rozsahu prevádzkových teplôt (C: 0...+70 °C; I: -40...+85 °C;E: -40...+125 °C M: -55...+125 °C).

Treba tiež poznamenať, že popri zvládnutí výroby nových produktov spoločnosť neustále zdokonaľuje a vyvíja operačné zosilňovače, ktoré boli vyrobené skôr, čo je jasne vidieť napríklad na známej lacnej a veľmi obľúbenej rodine nízkych výkonové štvorcové operačné zosilňovače s jedným napájaním (Single Supply) LM124 / 224/324/2902 a spotrebou prúdu 0,2–0,4 mA na kanál. Vyrába sa množstvo ich modifikácií: LP324/LP2902 - mikrovýkon so spotrebou prúdu 21 μA, LMV324 - nízkonapäťový, s napájacím napätím 2,7 až 5,5 V, LPV324 - mikrovýkon nízke napätie so spotrebou prúdu 9 μA, vyr. pomocou proprietárnej technológie BiCMOS a iných .

Poznamenávame tiež, že v prípade moderných operačných zosilňovačov, ako aj v prípade iných integrovaných obvodov, existuje tendencia zmenšovať veľkosť a čoraz častejšie sa používajú povrchovo montované obaly. Predtým rozšírené balíčky DIP a TSSOP sú nahradené oveľa menšími SOIC, SOT-23 a SC-70 (posledný meria 2x2x1mm); množstvo čipov pre povrchovú montáž je k dispozícii v obzvlášť malých baleniach microSMD s rozmermi 1,285 × 1,285 × 0,85 mm alebo menej.

Náš predchádzajúci článok sa zaoberal vysokorýchlostnými operačnými zosilňovačmi National Semiconductor. Tu sa zameriame na ďalšie typy operačných zosilňovačov, ktoré spoločnosť vydala v posledných rokoch. Prehľad začnime zosilňovačmi, ktorých hlavné parametre pri napájacom napätí 5 V sú uvedené v tabuľke 1 a zodpovedajú operačným zosilňovačom na všeobecné použitie.

Tabuľka 1. Hlavné parametre moderných všeobecných operačných zosilňovačov National Semiconductor

Operačné zosilňovače na všeobecné použitie

Ako je zrejmé z tabuľky 1, väčšina týchto zosilňovačov je nízkonapäťových a nízko- a mikro-výkonových v miniatúrnych baleniach, čo odráža moderné trendy v dizajne elektronických zariadení.

Séria operačných zosilňovačov LMV341/2/4 je určená na použitie v prenosných zariadeniach s vlastným napájaním. Operačné zosilňovače sa vyznačujú veľmi vysokými parametrami vstupného prúdu a šumu. V režime vypnutia sa spotreba prúdu zníži na typickú hodnotu iba 45 pA a doba prechodu do prevádzkového režimu nepresiahne 5 µs. Zosilňovače sú dostupné v rôznych skriniach, vrátane SC70-6L, ktorý je veľmi vhodný pre umiestnenie na základné dosky osobných počítačov a notebookov. Upozorňujeme, že tieto zosilňovače sú použiteľné v rozšírenom teplotnom rozsahu (až do 125 °C).

Charakteristickým znakom rodiny operačných zosilňovačov LMV931 / 2/4 a LMV981 / 2 (s režimom vypnutia) je veľmi nízke minimálne napájacie napätie 1,8 V, a preto sú firmou umiestnené pre použitie v zariadeniach napájaných jedným Li-Ion galvanický prvok, ako aj pre systémy riadenia výkonu. Tieto zosilňovače tiež disponujú vstupom a výstupom Rail to Rail a veľmi vysokým (101 dB) ziskom s relatívne nízkou úrovňou šumu, čo umožňuje použitie týchto operačných zosilňovačov v nízkonapäťových napájaných audio zariadeniach.

Rodiny operačných zosilňovačov LMV321/358/324 a LPV321/358/354 (nízkonapäťové a mikrovýkonové verzie ich príslušných superpopulárnych operačných zosilňovačov série LM), ako aj miniatúrne microSMD a LP2902 LM2904/02 op -amp family (analógy LM358/324 a LP324) sú klasické moderné operačné zosilňovače všeobecného použitia a môžu byť použité v širokej triede zariadení. Všimnite si, že LM2904/02 a LP2902 môžu pracovať s jedným alebo dvojitým napájaním v rozsahu od 3V do 32V.

Operačný zosilňovač LMV301 je CMOS verzia LMV321. Vyznačuje sa extrémne nízkym vstupným prúdom a nízkym minimálnym napájacím napätím pre zosilňovače v malom balení SC70 a možno ho použiť v zariadeniach typu sample-and-hold, zosilňovačoch signálu fotosenzorov a iných zariadeniach napájaných z batérie.

Operačné zosilňovače radu LMV821/22/24 sa vyznačujú relatívne vysokou rýchlosťou (frekvencia zosilnenia jednotky 5 MHz, rýchlosť prechodu výstupného napätia 1,4 V/µs) pri nízkej spotrebe energie. Majú tiež dobré parametre pre predpätie a jeho drift (3,5 mV a 1 µV/°C). Dostupné v rôznych obaloch a určené na použitie v komunikačnej technike - modemy, bezdrôtové a mobilné telefóny a iné zariadenia.

LMC7101 rail-to-rail vstupno-výstupný operačný zosilňovač a jeho mikro-napájací variant LMC7111 sú miniatúrne CMOS operačné zosilňovače navrhnuté na použitie v rôznych prenosných aplikáciách s vlastným napájaním. Vďaka veľmi nízkemu vstupnému prúdu ich možno použiť v zariadeniach typu sample-and-hold a iných zariadeniach, ktoré vyžadujú vysoký vstupný odpor (garantovaná hodnota minimálne 1 TΩ).

Pozoruhodné sú operačné zosilňovače LM7301 so vstupom a výstupom Rail to Rail, ktoré kombinujú veľmi vysoké hodnoty rôznych parametrov, najmä široký rozsah napájacieho napätia, relatívne rýchlu odozvu, vysoký zisk a potlačenie bežného režimu, ako aj CMOS op. zosilňovače LMC8101 s možnosťou vypnutia. Tieto zosilňovače sú dostupné v miniatúrnych puzdrách SOT-23 a microSMD a možno ich použiť v rôznych zariadeniach s príslušnými parametrami.

Relatívne výkonné a rýchle operačné zosilňovače LM8261/2 a LM8272 so vstupom a výstupom Rail to Rail a neobmedzenou nosnosťou sú určené na použitie v obvodoch budičov pre LCD obrazovky, koncové stupne DAC, slúchadlové zosilňovače a ďalšie zariadenia. Pracujú v širokom rozsahu napájacieho napätia a vyznačujú sa nízkou úrovňou šumu a skreslenia.

Nízkošumové operačné zosilňovače radu LMV721/2 sú určené pre použitie vo vstupných stupňoch zosilňovacích zariadení, vrátane batériových. Sú dostupné v miniatúrnych a otvorených prevedeniach na zabudovanie do rôznych zariadení, ako sú elektretové mikrofóny.

Presné operačné zosilňovače

Ďalej prejdeme k úvahe o najnovšom vývoji presných operačných zosilňovačov National Semiconductor, ktorých hlavné parametre pri napájacom napätí 5 V sú uvedené v tabuľke 2. Okrem parametrov všeobecných operačných zosilňovačov pre presné zosilňovače Veľmi dôležité sú posuny teploty offsetového napätia, zosilnenie a odmietnutie spoločného režimu signálov (Common Mode Rejection Ratio - CMRR) a vplyv nestability napájacieho napätia (Power Supply Ripple Rejection - PSRR).

Tabuľka 2. Hlavné parametre moderných presných operačných zosilňovačov National Semiconductor

Rodiny operačných zosilňovačov LMC6081/2/4 a LMC6482/4 so vstupom a výstupom Rail to Rail sú založené na technológii CMOS a sú to typické presné operačné zosilňovače schopné prevádzky s jedným zdrojom. Dostupné sú aj ich mikrovýkonové náprotivky so spotrebou prúdu 20 μA a zníženou rýchlosťou - LMC6061/2/4 a LMC6462/4. Náplňou týchto operačných zosilňovačov sú prístrojové zosilňovače, zariadenia na spracovanie signálu, zosilňovače signálu pre piezoelektrické a radiačné senzory, medicínska technika (zosilňovače biopotenciálov) atď.

Charakteristickým znakom operačných zosilňovačov LMC6001 je zanedbateľná typická hodnota vstupného prúdu 10 fA, a teda aj schopnosť pracovať v elektrometrických zariadeniach, zariadeniach na meranie zvodových prúdov, detektoroch žiarenia, rôznych vedeckých zariadeniach atď. spoločnosť otestovať každý z novo vyrobených čipov LMC6001 - 3 krát za sebou v prvej minúte. Inštancie so vstupným prúdom vyšším ako 25 fA sú odmietnuté. Výhodou operačných zosilňovačov je aj nízka hlučnosť 22 nV / Hz 1/2 a prítomnosť ochrany pred elektrostatickým potenciálom do 2000 V. Dostupný je v obaloch MDIP a okrúhlom obale MCAN sklo-kov. Všimnite si, že úspešné použitie operačných zosilňovačov s nízkymi vstupnými prúdmi je možné len pri absencii zvodových prúdov na povrchu dosky plošných spojov. Veľkosť týchto prúdov môže prevýšiť vstupné prúdy zosilňovača o niekoľko rádov a tým spôsobiť výrazný posun jeho nuly. Východiskom je vytvorenie špeciálnych bezpečnostných krúžkov na doske plošných spojov okolo vstupov operačných zosilňovačov alebo prepojenie vstupov zosilňovača s inými obvodovými prvkami mimo dosky. Ukážky vzorov dosiek plošných spojov pre montáž zosilňovačov s ultranízkymi vstupnými prúdmi sú k dispozícii na webovej stránke spoločnosti.

Nízkošumové presné operačné zosilňovače LMV751 a LMV771/2/4 s výstupom Rail to Rail a unipolárnym napájaním sú dostupné v miniatúrnych baleniach a sú určené na použitie vo vstupných stupňoch rôznych zariadení. Vyznačujú sa zvýšenou rýchlosťou a nízkym skreslením, čo umožňuje použitie týchto operačných zosilňovačov v kvalitných zariadeniach s nízkonapäťovým napájaním.

Je potrebné poznamenať, že National Semiconductor vyrába špeciálne operačné zosilňovače - duálny LM833 a quad LM837 (v tabuľke nie sú uvedené) - na použitie v audio zariadeniach triedy Hi-Fi. Tieto zosilňovače sa svojimi parametrami približujú precíznosti a vyznačujú sa nízkym offsetovým napätím (0,3 mV), vysokým ziskom (110 dB), veľmi nízkou úrovňou šumu v audio rozsahu (4,5 nV / Hz 1/2) a extrémne malé nelineárne skreslenie (0,0015 %). Operačné zosilňovače sú korigované na akékoľvek zosilnenie až po jednotu a spolu s ich použitím v predzosilňovačoch ich možno použiť v širokej škále zariadení na zosilnenie slabých signálov.

Najnovším úspechom spoločnosti National Semiconductor je séria cenovo dostupných, ultra presných operačných zosilňovačov LMP2011/2/4 založená na jedinečnej technológii korekcie kontinuálnej korekcie posunu vstupu so zanedbateľným ofsetovým napätím (typické 0,8 µV) a teplotným posunom (0,015 µV/°) OD). Na rozdiel od iných operačných zosilňovačov, ktoré využívajú relatívne nízkofrekvenčnú stabilizáciu choppera, ktorá vytvára výrazný šum a skreslenie signálu, má LMP201x korekčnú frekvenciu 35 kHz, ktorá umožňuje preniesť hlavné spektrum šumu do vysokofrekvenčnej oblasti, čím sa dosiahne veľmi nízka hladina.šum a skreslenie vo frekvenčnom rozsahu až niekoľko desiatok kilohertzov. Vo všeobecnosti kombinácia vynikajúcich charakteristík operačných zosilňovačov LMP201x, ako je ultra nízky offset a drift, veľmi vysoká šírka pásma a rýchlosť prebehu pre presné operačné zosilňovače, v kombinácii s nízkou hlučnosťou a nízkou spotrebou prúdu umožňuje použitie týchto mikroobvodov. v širokej triede zariadení so zlepšenou presnosťou a teplotnou stabilitou.

Na záver tohto prehľadu presných operačných zosilňovačov sa pozrime na ďalší nedávny produkt National Semiconductor, rodinu presných diferenciálnych zosilňovačov LMP8270/1 s pevným ziskom a ultra širokým rozsahom vstupného napätia v bežnom režime, navrhnutých na použitie v prúde. - meracie prístroje, automobilová elektronika a iné obvody, v ktorých je potrebné izolovať slabý diferenciálny signál na pozadí veľmi veľkého bežného napätia.

Štruktúra a typický spínací obvod zosilňovača LMP8271 v obvode merača prúdu sú znázornené na obr. 1. IC obsahuje proprietárny vstup pre posun úrovne a dvojstupňový zosilňovač s celkovým ziskom 20. LMP8270 nemá žiadny OFFSET kolík. V typickom spínacom obvode sa spojenie medzi stupňami uskutočňuje cez najjednoduchší RC dolnopriepustný filter s externým kondenzátorom.

Ryža. 1. Štruktúra a typický spínací obvod zosilňovača LMP8271

LMP8270 zosilňuje iba kladnú polaritu vstupného signálu, zatiaľ čo LMP8271 môže zosilňovať aj záporný signál. Schopnosť zosilniť záporné vstupné napätie VIN sa dosiahne posunutím úrovne výstupného napätia V OUT o určitú konštantnú hodnotu podľa grafov znázornených na obr. 2. Posun sa vykoná privedením riadiaceho napätia na špeciálny vstup OFFSET čipu LMP8271. Ak je vstup OFFSET pripojený k zemi, LMP8271 zvýrazní iba kladný vstupný signál. Pri privedení napájacieho napätia V S na kolík OFFSET sa k výstupnému napätiu zosilňovača pripočíta polovica napájacieho napätia a tým sa vstup zosilňovača stane bipolárnym. Na vstup OFFSET je možné v zásade priviesť akékoľvek napätie V X od 0 do V S, pričom k výstupnému napätiu sa pripočítava V X /2.

Ryža. 2. Závislosť vstupného a výstupného napätia zosilňovača LMP8271 od riadiaceho signálu OFFSET Obr.

Programovateľné operačné zosilňovače

National Semiconductor vyrába množstvo operačných zosilňovačov, ktorých parametre je možné ovládať zmenou prúdu cez špeciálny kolík mikroobvodu – takzvané programovateľné operačné zosilňovače. Najnovší model programovateľného operačného zosilňovača - duálny zosilňovač LMV422 - je zaujímavý tým, že dokáže pracovať v dvoch režimoch, normálnom a ekonomickom, pričom sa samozrejme parametre zosilňovača zhoršujú, no hlavné funkcie sú zachované, čo môže byť veľmi užitočné napríklad na udržiavanie zariadenia v „pohotovostnom“ stave, prepínanie na záložné napájanie atď. V normálnom režime (Full; ovládací kolík PS je uzemnený) odoberajú operačné zosilňovače prúd 400 μA a majú parametre blízke presné zosilňovače (pozri tabuľku 1). V ekonomickom režime (Low; na ovládací kolík PS je privedených viac ako 4,5 V) sa spotreba prúdu zníži na 2 μA a zosilňovač sa stáva ultra-mikrovýkonom. Každý čipový zosilňovač má svoj vlastný nezávislý ovládací kolík PS. Operačné zosilňovače LMV422 sú korigované na zisk väčší ako 2 a sú dostupné v 10-pinovom balení MSOP.

Kombinované zariadenia

Tendencia zmenšovať veľkosť elektronických zariadení vedie vývojárov k vytváraniu rôznych kombinovaných zariadení založených na operačných zosilňovačoch. Najmä pre potreby video zariadení vyrába National Semiconductor sady vysokorýchlostných operačných zosilňovačov s multiplexormi LMH6570/2/4, ktorých parametre sú uvedené v tabuľke 3.

Tabuľka 3. Hlavné parametre zosilňovačov National Semiconductor multiplexer

Čip LMH6572 obsahuje tri sady 2:1 multiplexerov a kvalitné vyrovnávacie zosilňovače so ziskom 2 a LMH6570 a LMH6574 - respektíve 2 a 4 vyrovnávacie zosilňovače, multiplexer a kvalitný vysokorýchlostný operačný zosilňovač s veľmi vysokým parametre pre frekvenčnú odozvu, rýchlosť prebehu, nelineárne skreslenie a šum, čo umožňuje ich použitie v rôznych zariadeniach na spracovanie a zosilnenie videosignálu, monitoroch, viackanálových ADC, televíznych zariadeniach s vysokým rozlíšením atď. hodnoty skreslenia špecifické pre video signály, ako napríklad "diferenciálny zisk" a "diferenciálna fáza". Štruktúra a typický spínací obvod multiplexera LMH6570 a tabuľka jeho stavov sú na obr. 3. Činnosť multiplexora je riadená štandardnými logickými úrovňami na pinoch SEL a SD.

Ryža. 3. Štruktúra a typický spínací obvod multiplexora LMH6570 a jeho stavová tabuľka

Mnohé napájacie zdroje a iné aplikácie často používajú operačné zosilňovače v spojení s napäťovými referenciami (VRE). National Semiconductor vyrába niekoľko kombinovaných integrovaných obvodov obsahujúcich dva alebo viac pevných alebo variabilných referenčných operačných zosilňovačov. Zoberme si napríklad mikroobvod LM432, ktorý pozostáva z dvoch operačných zosilňovačov podobných populárnemu LM358 a pevného zdroja referenčného napätia 2,5 V s výstupným prúdom do 10 mA a nestabilitou maximálne 4 mV v teplotnom rozsahu od 40 až +85 °C. Štruktúra mikroobvodu je znázornená na obr. 4. Rozsah jeho aplikácií môže byť najrozmanitejší - najjednoduchšie lineárne stabilizátory napätia, pulzné meniče PWM atď.

Ryža. 4. Štruktúra čipu LM432

Analógové komparátory

Sortiment National Semiconductor zahŕňa aj veľké množstvo integrovaných analógových komparátorov, ktoré spoločnosť s veľkým úspechom vyrába už mnoho rokov. Najmä séria jednozásobových komparátorov LM139/239/339 predstavených v roku 1970 sa ukázala byť taká úspešná, že jej modifikácie LM193/293/393/2903 a ďalšie dodnes vyrába niekoľko spoločností v rôznych krajinách.

Spolu s parametrami spoločnými pre operačné zosilňovače pre komparátory je veľmi dôležitý čas spínania (Response Time) - časový interval od začiatku porovnávania vstupných napätí do okamihu, keď výstupné napätie dosiahne zodpovedajúcu logickú úroveň. Moderné nízkonapäťové komparátory sa zvyčajne vyrábajú pomocou technológie BiCMOS, ktorá umožňuje kombinovať vysokú rýchlosť a nízku hlučnosť s nízkou spotrebou energie, ako aj získať výstupné napätie blízke napájaciemu napätiu. Podobne ako operačné zosilňovače, komparátory môžu byť široko klasifikované na všeobecné alebo všeobecné použitie, vysokorýchlostné, mikrovýkonové, výstup z koľajníc na koľajnice, presnosť atď., a National Semiconductor používa rovnaký systém na ich označenie ako pre operačné zosilňovače. Hlavné parametre moderných komparátorov National Semiconductor pri napájacom napätí 5 V sú uvedené v tabuľke 4.

Tabuľka 4. Hlavné parametre moderných analógových komparátorov National Semiconductor

Rodina univerzálnych komparátorov zobrazená v prvom riadku tabuľky je vyrobená bipolárnou technológiou s výstupom vo forme otvoreného kolektora (OC), je použiteľná v širokom rozsahu napájacích napätí (bipolárne aj unipolárne) a je kompatibilný s rôznymi typmi digitálnych logických zariadení z hľadiska výstupného napätia: TTL, CMOS, ECL atď. Najnovšie komparátory radu sú vyrábané v miniatúrnych microSMD obaloch a sú určené pre použitie v prenosných zariadeniach s vlastným napájaním.

Komparátory LMV331/393/339 sú nízkonapäťovou verziou predchádzajúcej rodiny, vyrobenou technológiou BiCMOS. Sú umiestnené pre použitie v zariadeniach s unipolárnym napájaním od 2,7 do 5 V.

Štvornásobný mikrovýkonový komparátor LP339 je založený na bipolárnej technológii a je navrhnutý na použitie s logickými zariadeniami CMOS v širokom rozsahu napájacích napätí. Je pozoruhodné, že množstvo prúdu spotrebovaného jedným komparátorom (15 μA) nezávisí od napájacieho napätia.

Komparátory Micropower CMOS LMC7211 s výstupom push-pull (2T) a LMC7221 s výstupom open drain (OS) sú dostupné v miniatúrnych baleniach SOT23 a sú určené na použitie v rôznych prenosných zariadeniach - notebooky, mobilné telefóny atď. Komparátory LMC7215 a LMC7225 s prúdová spotreba len 0,7 μA. Tieto komparátory majú vstup a výstup Rail to Rail a sú určené na použitie v záložných obvodoch.

Najnovšie komparátory National Semiconductor sú založené na technológii BiCMOS a vyznačujú sa jedinečnou kombináciou rôznych parametrov. Moderné univerzálne komparátory LMV7235/39 poskytujú spínacie časy 45 ns pri prúdovej spotrebe 65 µA. Vysokorýchlostná verzia LMV7219 má spínací čas 7 ns, nízkonapäťové verzie LMV7271/2/5 a LMV7291 pracujú pri napájacom napätí 1,8 V. Prehľadné prepínanie komparátorov pri porovnávaní pomaly sa meniaceho vstupu signály sú zaručené vnútornou hysterézou obvodu. Všetky komparátory radu LMV72xx sú dostupné v miniatúrnych baleniach.

Presné jednoduché a duálne komparátory CMOS LMV761/2 sa vyznačujú veľmi nízkym offsetovým napätím a vstupným prúdom pri relatívne vysokej rýchlosti. Komparátor LMV761 má režim vypnutia, ktorý znižuje spotrebu prúdu na 0,2 µA a výstup komparátora prejde do stavu vysokej impedancie. Doba prechodu do prevádzkového režimu nepresiahne 4 μs. Všimnite si, že podľa špecifikácií pre tieto integrované obvody nesmie byť nepoužitý kolík vypnutia SD ponechaný voľný, ale mal by byť pripojený ku kladnému kolíku napájania.

Portfólio produktov National Semiconductor zahŕňa rad kombinovaných integrovaných obvodov založených na analógových komparátoroch. Ide napríklad o detektor poklesu napájacieho napätia LMS33460, ktorý tvorí aktívnu (nulovú) úroveň pri poklese napájacieho napätia zariadenia na 3 V. Štruktúra mikroobvodu LMS33460 a typický obvod pre jeho zaradenie sú znázornené na obr. päť.

Ryža. Obr. 5. Štruktúra čipu detektora poklesu napájacieho napätia LMS33460 (a) a jeho typický spínací obvod (b) Obr.

Mikroobvod LMS33460 vyrobený v miniatúrnom balení SC70-5 obsahuje presnú referenciu, komparátor s hysterézou a výstupný stupeň s otvoreným odtokom. Rozsah vstupného napätia mikroobvodu je 0,8–7 V, množstvo spotrebovaného prúdu nepresahuje 1 μA, pričom čas prepnutia do aktívneho stavu je 70 μs.

Výber správneho operačného zosilňovača

Aby sa skrátil čas strávený výberom a testovaním operačných zosilňovačov, spoločnosť National Semiconductor vytvorila pohodlnú online technológiu Amplifiers Made Simple, ktorá je súčasťou softvérového shellu WEBENCH umiestnenom na webovej stránke spoločnosti. Nový interaktívny nástroj má výkonný vyhľadávací nástroj, ktorý vám umožní rýchlo a presne nájsť správny komponent medzi množstvom iných produktov, z ktorých každý má širokú škálu elektrických charakteristík.

V prvej fáze vám Amplifiers Made Simple umožňuje zvoliť optimálny typ operačného zosilňovača, ktorý spĺňa požiadavky užívateľa. Operačné zosilňovače sa potom hľadajú v produktoch National Semiconductor, aby sa našli operačné zosilňovače, ktoré sú najvhodnejšie pre danú konkrétnu úlohu. Ako všetky ostatné nástroje z rodiny WEBENCH, Amplifiers Made Simple je úplne zadarmo. Rôzne nástroje rodiny sú navzájom integrované, čo vytvára ďalšie pohodlie pre používateľa.

So zosilňovačmi Made Simple už dizajnér elektroniky nemusí robiť časovo náročné výpočty obvodov a nákladné fyzické prototypovanie. Táto technológia poskytuje okamžitý prístup k najnovším modelom SPICE, parametrom a ďalším informáciám o operačných zosilňovačoch National Semiconductor a umožňuje používateľovi porovnávať charakteristiky viacerých zariadení súčasne. National Semiconductor garantuje dodanie akýchkoľvek produktov podporovaných WEBENCH do 24 hodín.

Široký sortiment a nízke náklady integrovaných operačných zosilňovačov National Semiconductors, ako aj možnosť online výberu ich robia veľmi atraktívnymi pre široké spektrum vývojárov elektroniky. Informácie o uvažovaných operačných zosilňovačoch, ako aj o ďalších komponentoch vyrábaných spoločnosťou National Semiconductor nájdete na http://promelec.ru/lines/nsc.html alebo na webovej stránke výrobcu www.national.com.

Literatúra

1. Volovich G. I. Obvod analógových a analógovo-digitálnych elektronických zariadení. Moskva: Vydavateľstvo Dodeka-XXI. 2005.
2. Národný katalóg analógových produktov. Vydanie z roku 2004.
3. Shtrapenin G. L. Vysokorýchlostné operačné zosilňovače od National Semiconductor // Chip News. 2003. Číslo 10.

Zdroj

Op-Amp diferenciálny zosilňovač s jedným napájaním - zapnutie

Začnime pojmami, aby bolo jasnejšie, o čom bude reč nižšie.

Zosilňovač je uzol alebo dokonca celé zariadenie, ktoré môže zvýšiť výkon elektrického signálu, ktorý ním prechádza. Slovo „výkon“ sa tu nepoužíva márne, pretože existujú aj iné zariadenia, ktoré zvyšujú jednotlivé ukazovatele prúdu - jeho silu alebo napätie (napríklad transformátory), takéto prvky nemožno nazvať zosilňovačmi.

Diferenciálne zosilňovače sú typom zosilňovačov, pri ktorých výstupný signál zodpovedá potenciálnemu rozdielu na vstupoch (najčastejšie sú dva vstupy, ale veľmi zriedkavo sa používajú diferenciálne zosilňovače s jedným vstupom, napr. opakovače) zvýšenému o určitý faktor.

Op-amp (skratka pre slová "operačný zosilňovač", v angličtine to znie ako operačný zosilňovač alebo OpAmp) je poddruh jednosmerných diferenciálnych zosilňovačov, ktoré majú veľmi vysoký zisk.

Na obrázkoch sú znázornené nasledovne.

Operačný zosilňovač s jedným zdrojom

Napájanie operačného zosilňovača môže byť bipolárne (napájací zdroj má výstup so záporným potenciálom, kladný a nulový) alebo unipolárne (napája sa len kladný potenciál a nula).

Unipolárne napájanie operačného zosilňovača je oveľa jednoduchšie na implementáciu moderných obvodov napájaných batériami alebo batériami.

Výhody unipolárneho napájania operačného zosilňovača zahŕňajú nasledovné:

1. Znížená spotreba energie (v porovnaní s bipolárnymi);

2. Vyžaduje sa iba jeden zdroj prúdu;

3. Je možné vybudovať efektívne obvody pre prenosné zariadenia napájané nabíjateľnými batériami.

Preto je väčšina moderných operačných zosilňovačov navrhnutá pre unipolárne napájanie a pracujú v podstate na polceste (napríklad rodina Rail to Rail).

Ale kvôli nízkej presnosti a zníženému zisku je potrebné venovať osobitnú pozornosť správnemu výberu operačného zosilňovača.

Vzhľadom na veľký rozsah operačných zosilňovačov a ich funkčnosť sa postup výberu hotového zosilňovača pre vaše vlastné potreby stáva pomerne komplikovaným. Pomôcť k tomu môže nasledujúci obvod od popredného výrobcu STMicroelectronics.

GBR je medzná frekvencia a Icc je aktuálna spotreba. Ak chcete vybrať hotové prvky od iných výrobcov, môžete použiť vyhľadávanie priamych analógov.

Zahrnutie operačného zosilňovača s unipolárnym napájaním do obvodov

Nižšie uvažujeme o najpopulárnejších implementáciách typických úloh operačného systému.

Najjednoduchšie je zahrnutie operačného zosilňovača do obvodov, kde je vstupný signál vo vzťahu k zemi.

Invertujúci zosilňovač bude vyzerať takto.

Výstupný signál sa vypočíta podľa vzorca

Obvod bude fungovať iba vtedy, ak bude Vin kladný.

Nižšie je uvedený operačný zosilňovač s predpätím aplikovaným na neinvertujúci vstup.

Výkonnejší neinvertujúci operačný zosilňovač sa zapne takto.

Tu je zisk 10 (za predpokladu, že R1 je 910 kΩ, R2 je 100 kΩ a R3 je 91 kΩ, LM358 sa používa ako DA1). Výpočet je založený na vzorci k=1+R1/R2.

Možnosť diferenciálneho zosilňovača.

15.07.2019 - 08:24
Možno

Sergey / 02.06.2019 - 23:23
Uout \u003d (1 + 2 R1 / R2) (Uin1 - Uin2) Zaujímalo by ma, aké je výstupné napätie, ak Uin1

Mobilné elektronické systémy napájané batériami sú čoraz bežnejšie.
Zvyčajne používajú jedno napájacie napätie 5 V alebo menej. Schémy s unipolárnymi
napájanie môže znížiť zložitosť napájania a často zvýšiť efektívnosť nákladov
zariadení.

Operačné zosilňovače (operačné zosilňovače) sa používajú prevažne v bipolárnych obvodoch, pretože vstupné a výstupné signály operačného zosilňovača môžu mať najčastejšie kladnú aj zápornú polaritu vzhľadom na spoločnú obvodovú zbernicu. V prípade, že je neinvertujúci vstup operačného zosilňovača pripojený na spoločnú zbernicu, nevzniká žiadne bežné vstupné napätie, ktoré by spôsobovalo chybu prevodu signálu obvodom operačného zosilňovača (obr. 1).

Potom je výstupné napätie operačného zosilňovača Vout=-Vin R2/R1.

Ak zdroj vstupného signálu nie je pripojený na spoločnú zbernicu (obr. 2, a), potom potenciálny rozdiel Vsf medzi spoločnou zbernicou a výstupom zdroja vstupného signálu ovplyvňuje výstupné napätie Vout=-(Vin+Vsf)R2 /R1.

Niekedy je to prijateľné, ale častejšie musí byť výstupné napätie zosilňovača nevyhnutne určené iba vstupným signálom Vin. V tomto prípade sa operačný zosilňovač používa v diferenciálnom zapojení a na druhý vstup sa aplikuje predpätie presne rovné Vsf (obr. 2, b). Napätie Vsf existuje v oboch vstupných obvodoch, a preto
je vstupný signál vo fáze. Schéma invertujúceho zapojenia op-amp s unipolárnym napájaním je znázornená na obr. 3 .

Vstupné napätie tu nie je viazané na stred zdroja energie, ako sa to zvyčajne robí v prípade bipolárneho napájacieho zdroja operačného zosilňovača, ale na záporný pól zdroja energie. Tento obvod nefunguje, ak je vstupné napätie kladné, pretože výstupné napätie musí byť v tomto prípade záporné a nie je tu žiadne záporné napájanie. Pre normálnu prevádzku so zápornými vstupnými signálmi v tomto obvode by ste mali použiť operačné zosilňovače, ktoré umožňujú pripojenie vstupov k napájacím zberniciam. Nevyhnutná požiadavka na pripojenie vstupov na spoločnú zbernicu alebo iné referenčné napätie sťažuje zostavenie obvodov na operačnom zosilňovači s unipolárnym napájaním. Najprirodzenejšie je použiť unipolárny zdroj pre operačné zosilňovače, keď je zdroj vstupného signálu unipolárny, napríklad fotodióda (obr. 4).

V iných prípadoch je možné použiť rôzne metódy ovplyvnenia vstupného a výstupného napätia operačného zosilňovača.

Predpätie jedného zdroja operačného zosilňovača

Na obr. 5 znázorňuje tri hlavné schémy na pripojenie zdroja predpätia s unipolárnym napájaním k op-ampu.

Schéma na obr. 5a je invertujúca sčítačka,

na obr. 5, b - diferenciálny zosilňovač,

a na obr. 5c - neinvertujúca sčítačka.

Vo všeobecnosti možno vzťah medzi vstupným a výstupným napätím v týchto obvodoch znázorniť rovnicou

Vout=kVin+b . (3)

Rovnica (3) zodpovedá grafu statickej prechodovej odozvy obvodu s operačným zosilňovačom vo forme priamky
čiary (obr. 6).

Stôl 1.

V tabuľke. 1 sú znázornené hodnoty konštánt k a b pre rovnicu (2), zodpovedajúce schémam na obr. päť . Ak je v diagrame na obr. 5, b prehoďte zdroje V IN a V OF , potom spodný riadok v stĺpci „Obr. 5, b" tab. jeden.
Obvody a hodnoty konštánt k a b sú zvolené tak, aby pre akékoľvek možné hodnoty vstupného napätia
V V stave 0< V OUT < V S . (4)
Typ k je určený požadovaným zosilnením obvodu, takže dizajnér môže zvoliť iba konfiguráciu obvodu a konštantu b. Podrobnejšie je diskutovaný posun operačného zosilňovača s unipolárnym výkonom. Typický spínací obvod operačného zosilňovača na zosilnenie striedavých signálov napájaných unipolárnym zdrojom je znázornený na obr. 7.

Tu je predpätie polovičné ako napájacie napätie. Odpory s predpätím môžu byť zvolené dostatočne vysoké, aby sa predišlo namáhaniu zdrojov napájania a vstupného signálu.

Zavedenie umelého nulového bodu

Od používania predpätých obvodov možno upustiť, ak sa zavedie umelý nulový (stredný) bod, t.j. bod obvodu, ktorého potenciál sa nachádza približne v strede medzi potenciálmi kladného a záporného pólu unipolárneho zdroja energie. Aby obvod zosilnil bipolárne signály, je medzi vstup invertujúceho zosilňovača a umelý nulový bod zapojený zdroj vstupného signálu.
(obr. 8).

Súčasne, aby sa zabránilo skresleniu výstupného napätia, je záťaž RL pripojená medzi výstup zosilňovača a umelý nulový bod. To komplikuje konštrukciu obvodov, ktoré tvoria nulový bod.

Na obr. 9 ukazuje príklady schém tvorby potenciálu nulového bodu. Najjednoduchší je odporový delič napätia, ktorého stredný bod je spojený s umelým nulovým bodom 0 (obr. 9, a). V prítomnosti záťaže R L však prúd záťaže I L preteká cez jeden z rezistorov tohto deliča, čím vzniká napäťová asymetria medzi pólmi zdroja energie a bodom 0, pričom stupeň tejto asymetrie závisí od intenzity prúdu.
zaťaženie. Znížením odporu deliča sa zmenšuje nesymetria týchto napätí, no zároveň sa zvyšujú energetické straty v deliči.
Obvod so zenerovou diódou (obr. 9, b) poskytuje dobrú stabilizáciu potenciálu umelého nulového bodu vzhľadom na záporný pól zdroja energie. Ako zenerovu diódu v tomto obvode je vhodné použiť dvojvýstupový zdroj referenčného napätia (alebo nastaviteľný trojvýstupový zdroj, ako napr.
(TL431). Tento obvod funguje dobre, keď operačný zosilňovač znižuje výstupný prúd, ale udržanie stabilného 0-bodového potenciálu s výrazným klesajúcim výstupným prúdom vyžaduje odpor R s nízkym odporom, ktorý opäť
spôsobuje vyššie straty. Podobné problémy vznikajú pri použití stabilizátora napätia so sériovým ovládacím prvkom na vytvorenie umelého nulového bodu.
Najlepší výkon má obvod s operačným zosilňovačom zapojeným podľa neinvertujúceho sledovacieho obvodu do stredu odporového deliča napätia (obr. 9, c). V tomto zapojení môže byť delič vysokoodporový, keďže je zaťažený len vstupným kľudovým prúdom operačného zosilňovača. Operačný zosilňovač porovnáva potenciál na výstupe obvodu s potenciálom v strede deliča a udržiava napätie na svojom výstupe tak, že rozdiel medzi porovnávanými potenciálmi je nulový. Tento efekt sa dosahuje pôsobením negatívnej spätnej väzby. Pri nízkych pokojových prúdoch spotrebovaných týmto obvodom (menej ako 1 mA) má takýto aktívny delič výstupnú impedanciu nie väčšiu ako 1 ohm.

Ešte efektívnejšie je použitie špeciálnych mikroobvodov na vytvorenie umelého nulového bodu (obr. 9, d). Texas Instruments (USA) vyrába integrované obvody typu TLE2425. Tento IC sa vyrába v malom trojpólovom balení TO-92 a poskytuje prúd cez umelý stredný bod až do 20 mA v akomkoľvek smere so spotrebou prúdu maximálne 0,25 mA a dynamickým výstupným odporom maximálne 0,22 Ohm. V prípade, že záťaž nemusí byť pripojená na spoločný bod obvodu alebo na niektorú z napájacích zberníc, môžete použiť najjednoduchšiu možnosť vytvorenia umelého nulového bodu na odporovom deliči (obr. 9, a), ale s mostíkovým zosilňovacím obvodom (obr. 9, e).

V tomto obvode invertujúci sledovač na OU2 vytvára na spodnom póle záťaže RL potenciál, ktorý je protifázový vzhľadom na potenciál jej horného pólu. Tu prúdi do umelého nulového bodu prúd rovný V IN / R1, takže odpor odporu R1 by sa mal brať čo najväčší, inak nie je možné symetriu nulového bodu. Ďalšie výhody tohto obvodu: zvýšenie maximálnej amplitúdy napätia
pri záťaži dvakrát pri rovnakom napájacom napätí a citeľný nárast účinnosti v celom rozsahu výstupného napätia.

Rozšírenie dynamického rozsahu

Zníženie napájacieho napätia operačného zosilňovača z konvenčných +15 V na unipolárne 5 V výrazne znižuje rozsah amplitúd vstupného a výstupného napätia. Rozsah amplitúdy v tomto prípade možno definovať ako rozdiel medzi maximálnym a minimálnym možným vstupným (výstupným) napätím. Použitie zosilňovačov navrhnutých pre bipolárne napájanie je možné aj s unipolárnym napájaním, ale po prvé, s nízkym potenciálovým rozdielom medzi napájacími svorkami nie všetky typy takýchto operačných zosilňovačov majú prijateľné vlastnosti (napríklad zisk) a po druhé, amplitúdový rozsah ich výstupné napätia sú relatívne malé v dôsledku pomerne vysokých saturačných napätí tranzistorov koncového stupňa. Výkyv výstupného napätia konvenčných zosilňovačov na všeobecné použitie nedosahuje horný a dolný potenciál napájacieho zdroja o 1 ... 2 V pri menovitom zaťažení. Keď je takýto zosilňovač napájaný z unipolárneho 5 V zdroja, rozsah amplitúdy výstupu bude 1 ... 3 V. To znamená vážne zníženie pomeru signálu k šumu a zníženie rozlíšenia obvodu. .

V súčasnosti bolo pre prevádzku z nízkonapäťových napájacích zdrojov, vrátane unipolárnych, vyvinutých veľké množstvo modelov operačných zosilňovačov s plným výstupným výkyvom („Rail-to-Rail“). Výstupné napätie takýchto zosilňovačov počas nečinnosti sa môže meniť prakticky od potenciálu záporného pólu napájacieho zdroja po potenciál kladného pólu.

Obvod koncových stupňov plnofrekvenčných zosilňovačov a konvenčných operačných zosilňovačov je odlišný. Koncový stupeň konvenčných operačných zosilňovačov je zostavený podľa spoločného kolektorového obvodu na komplementárnych tranzistoroch (obr. 10, a).

Pri použití takéhoto obvodového riešenia nie je možné v zásade znížiť minimálny úbytok napätia na výstupnom tranzistore. Ako vyplýva zo schémy na obr. 10, a, zdroj prúdu I musí poskytnúť kolektorový prúd tranzistora stupňa zosilnenia napätia VT3 a prúd bázy výstupného tranzistora VT1. Pre normálnu prevádzku obvodu zdroja prúdu je potrebný pokles napätia na ňom VT1 najmenej 1 V. Zvyšok celkového poklesu napätia pripadá na výstupný tranzistor. Minimálny pokles na tranzistoroch koncového stupňa môžete znížiť zapnutím tranzistorov v koncovom stupni podľa obvodu so spoločným emitorom (obr. 10, b). Podľa tejto schémy je zostavený výstupný stupeň, napríklad operačný zosilňovač AD823 od Analog Devices.

Na obr. Obrázok 11 znázorňuje saturačné napätie V SAT výstupných tranzistorov tohto zosilňovača ako funkciu záťažového prúdu I L pre maximálne (V S -V OH) a minimálne (V OL) výstupné napätie. Je zrejmé, že keď zosilňovač beží naprázdno, maximálne výstupné napätie takmer dosiahne napájacie napätie a minimálne sa len málo líši od nuly. Ešte lepší výkon pri nečinnosti poskytujú zosilňovače, v ktorých je koncový stupeň postavený na komplementárnych tranzistoroch MOS (obr. 10, c).
Plne otvorený odpor horných a spodných MOSFETov koncového stupňa operačného zosilňovača typu TLC2272 od Texas InstRuments je 500, respektíve 200 ohmov, keď je zosilňovač napájaný z unipolárneho 5 V zdroja.

Ak je záťaž RL pripojená medzi výstup operačného zosilňovača a spoločný bod obvodu, ako je znázornené na obr. 4, potom pri nízkych výstupných napätiach je výstupný prúd tiež malý a napätie na otvorenom spodnom tranzistore zosilňovača je veľmi blízko nule (zlomky milivoltu). Ak je záťažový prúd vysoký a záťaž je pripojená inou svorkou k plusu zdroja napájania alebo umelému nulovému bodu, napätie na plne otvorenom výstupnom tranzistore môže dosiahnuť veľké hodnoty​​(viac ako 1 V) . Niektoré aplikácie vyžadujú nielen plné rozkmitanie výstupu operačného zosilňovača, ale aj plné rozkmitanie (Rail-to-Rail) vstupné bežné napätie V SP (plný swing vstup). To je potrebné napríklad v obvode neinvertujúceho zosilňovača, ktorý spája snímač signálu s analógovo-digitálnym prevodníkom. Pre niektoré aplikácie je potrebné, aby rozsah vstupných signálov bol pod potenciálom spoločnej zbernice o 0,2 ... 0,3 V. To je potrebné pre unipolárne napájanie invertujúceho zosilňovača, kde je potrebné priviesť záporné napätie na vstup (obr. 3), napríklad v obvode fotometra (obr. 4), kde je polarita napätia na invertujúcom vstupe operačného zosilňovača o niečo nižšia ako na neinvertujúcom. Zosilňovače s plnohodnotným vstupom sú podstatne zložitejšie v obvodoch ako konvenčné. Nemajú žiadne iné výhody, okrem schopnosti pracovať so širokým rozsahom vstupného signálu v bežnom režime. Preto by sa mali používať len tam, kde sa naozaj vyžaduje plný záber vstupu.

Na obr. 12 a je znázornená schéma diferenciálneho vstupného stupňa bežného operačného zosilňovača. Skladá sa z dvoch koordinovaných štruktúr. Aby vstupný signál dosiahol potenciál spoločnej zbernice, používajú sa tranzistory p-n-p.
Táto konštrukcia umožňuje aplikovať potenciál spoločnej zbernice na vstup bez narušenia chodu vstupného stupňa. o
pri nižšom vstupnom napätí v bežnom režime sa správanie front-endu stáva nepredvídateľným. Často dochádza k inverzii vstupov, pri ktorej sa zmení znamienko spätnej väzby a operačný zosilňovač prejde do spúšťacieho režimu
(takzvaný „snap“). Keďže napätie na zdroji prúdu V IT v obvode na obr. 12 a nemalo by byť
menej ako 0,4 V (inak to jednoducho nebude fungovať) a napätie báza-emitor tranzistorov V BE v aktívnom režime
je približne 0,6V, potom musí byť vstupný spoločný signál aspoň 1V pod napájacím napätím.

Na obr. 12, b je znázornená diferenciálna kaskáda na n-kanálových tranzistoroch s efektom poľa s riadiacim p-n prechodom (tranzistory JFET). Pretože prahové napätie zdroj-brána takýchto tranzistorov je -2 ... -3 V, je ľahké zabezpečiť normálnu prevádzku vstupného stupňa operačného zosilňovača s malými zápornými vstupnými napätiami spoločného režimu. Takto je zostavený vstupný stupeň operačného zosilňovača AD823 s plným výstupným výkyvom. Tento zosilňovač normálne funguje pri -1 V< V СФ < V S –1 В.

Ak sa vyžaduje prevádzka operačného zosilňovača s plným rozsahom vstupného napätia, potom sa použije dvojitý komplementárny diferenciálny stupeň (obr. 12, c). Bipolárny variant znázornený na obr. 12, c, sa používa v operačných zosilňovačoch typu TLV245x a OP196, verzia CMOS tohto obvodu je v TLV247x a AD853x. Z diagramu je zrejmé, že oba diferenciálne zosilňovače vstupného stupňa sú riadené súčasne. Diferenciálny zosilňovač (DU) s p-n-p tranzistormi pracuje do maximálnej úrovne vstupných signálov 1 V pod napájacím napätím. Pre normálnu prevádzku n-p-n-zosilňovača je potrebný spoločný signál minimálne 1 V. Teda v zóne 1 V V S –1 V a 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
hranice týchto zón, čo môže spôsobiť skreslenie zosilneného signálu. Tieto skreslenia môžete znížiť sériovým zapojením s neinvertujúcim vstupným odporom RC (obr. 3), ktorého odpor je určený vzorcom

Rc = R1R2/R1+R2 (5)

V tabuľke. 2 sú uvedené hlavné parametre (typické hodnoty) niektorých typov operačných zosilňovačov určených na prevádzku s jedným zdrojom.

Obvody operačného zosilňovača s unipolárnym napájaním

Lineárny regulátor napätia
Schéma lineárneho stabilizátora napätia na operačnom zosilňovači s regulačným tranzistorom zapojeným podľa obvodu s OK je znázornená na obr. 13, a.

Obvod obsahuje operačný zosilňovač zapojený podľa obvodu neinvertujúceho zosilňovača so zápornou napäťovou spätnou väzbou, zdroj referenčného napätia V REF a regulačný n-p-n-tranzistor VT zapojený do série so záťažou. Výstupné napätie V OUT je riadené obvodom so zápornou spätnou väzbou na odporovom deliči R1R2. Operačný zosilňovač hrá úlohu zosilňovača chýb. Chybou je tu rozdiel medzi referenčným napätím V REF daným zdrojom referenčného napätia (ION) a
výstupné napätie deliča R 1 R 2

ΔV = V REF - V OUT R1/R1+R2. (6)

Operačný zosilňovač je napájaný jednopólovým kladným napätím. Zároveň je možné v obvodoch stabilizátora použiť operačné zosilňovače určené pre bipolárne napájanie +15 V.
so vstupným napätím do 30 V. Stabilizované výstupné napätie je zdola obmedzené minimálnym bežným vstupným napätím operačného zosilňovača a zhora súčtom saturačného napätia operačného zosilňovača a saturácie. napätie bázy-emitora regulačného tranzistora, tj minimálne prípustné vstupno-výstupné napätie stabilizátora pri použití
konvenčné operačné zosilňovače budú veľké (asi 3 V). Na obr. 13, b je znázornená schéma stabilizátora so zníženým vstupným/výstupným napätím (tzv. stabilizátor LDO). Tu je zapnutý regulačný tranzistor
podľa schémy s OE, takže môžu nastať problémy so stabilitou. Minimálne povolené vstupné/výstupné napätie
tento obvod je obmedzený iba saturačným napätím kolektor-emitor regulačného tranzistora VT.

presný usmerňovač

Obvod celovlnného presného usmerňovača, ktorý je pozoruhodný v jednoduchosti, je znázornený na obr. štrnásť .

Vôbec neobsahuje diódy. V tomto obvode je však možné použiť iba operačné zosilňovače s celým rozsahom vstupných a výstupných napätí (Rail-to-Rail). Zosilňovače sú nevyhnutne napájané z unipolárneho zdroja. Ak V IN > 0, potom operačný zosilňovač funguje ako neinvertujúci sledovač. V tomto prípade zosilňovač OU2 pracuje v diferenciálnom režime a V OUT \u003d V IN. Vo VIN<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 |.

Operačný zosilňovač zosilňovača 2 vždy pracuje v lineárnom režime a potenciál neinvertujúceho vstupného operačného zosilňovača 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.
Výrobca odporúča pre tento obvod s napájaním 5 V rozsah vstupného signálu ±1 V. Vzhľadom na to, že op-amp 1 trvá dlho, kým sa dostane zo saturácie, frekvenčný rozsah obvodu je byť skôr úzky - pre operačný zosilňovač OP291 je to 0 ... 2 kHz.

Obvod na meranie prúdu

Na meranie vysokých prúdov vo vedení s relatívne vysokým potenciálom je obvod znázornený na obr. 15.

Prúd pretekajúci záťažou vytvára napätie V IN cez bočník Rsh, ktorý je tu prúdovým snímačom. Predpokladáme, že OU je ideálny. Potom cez invertujúci vstup zosilňovača netečie prúd a keďže napätie medzi diferenciálnymi vstupmi zosilňovača je nulové, na ľavý rezistor R sa privedie napätie V IN. Prúd cez rezistor R a kolektor tranzistora VT

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

Zanedbaním základného prúdu tranzistora nájdeme výstupné napätie obvodu

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

Práve z tejto schémy je vyrobený merač prúdu Burr-Brown INA168 (hranice kryštálov sú znázornené na obr. 15 prerušovanou čiarou). Umožňuje vstupné napätie až 60 V v spoločnom režime a zosilnenie bočného napätia až 100. Prúd odoberaný integrovaným obvodom je iba 50 uA. Mikroobvod LT1787 podobného účelu je postavený symetricky, pretože obsahuje zosilňovač s diferenciálnymi vstupmi a výstupmi a záťaž vo forme prúdového zrkadla. Povolené bežné napätie je tiež 60 V. Dynamický rozsah -12 bitov (72 dB). Čip merača prúdu MAX471 má na čipe bočný rezistor určený pre prúd do 3 A, zatiaľ čo MAX4372 takýto odpor nemá, ale chyba jeho prevodu nepresahuje 0,18 %.

D/A prevodník
s napäťovým výstupom

Kombinácia prúdového výstupného DAC, ako je 12-bitový AD7541A, a plnohodnotného operačného zosilňovača je znázornená na obrázku 1. 16.

Tu sa používa inverzné zahrnutie odporovej matice R-2R. Op-amp je zapojený podľa schémy neinvertujúceho zosilňovača so ziskom 2. Ako referenčný zdroj napätia je možné použiť TL431. Výstupné napätie obvodu je dané

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

kde DI je vstupný kód.

závery

Bipolárne napájané operačné zosilňovače môžu pracovať v obvodoch s jedným zdrojom, ale ich vstupný a výstupný rozsah môže byť príliš úzky. Operačné zosilňovače určené na prevádzku s jedným zdrojom môžu zase fungovať aj v obvodoch s bipolárnym napájaním. Je len potrebné, aby potenciálny rozdiel medzi kladným a záporným zdrojom neprekročil maximálne povolené napájacie napätie pre tento typ zosilňovača. Ak je potrebné zosilniť striedavé signály, potom pri unipolárnom napájaní je vhodné použiť predpätie a väzbové kondenzátory (obr. 7).
Ak je vstupný signál jednosmerného prúdu bipolárny, možno použiť obvody predpätia, ale je to pohodlnejšie
úvod do okruhu umelého nulového bodu. Ak je zamýšľané pracovať so vstupnými signálmi pod potenciálom spoločnej zbernice s jedným napájaním, mali by sa v prípade potreby prijať opatrenia na ochranu vstupov zosilňovača.

Georgij Volovič,
[chránený e-mailom]

Literatúra
1. Mancini R. Techniky návrhu operačného zosilňovača s jedným zdrojom // Aplikačná správa SLOA030. - Texas Instruments
IncoRporated. - októberR 1999. - 23 s.
2. Volovich G. Stabilita lineárnych integrálnych stabilizátorov napätia. - Okruh, 2001. Číslo 11.