Кратката форма на операционния усилвател е оп-усилвател, който е един вид полупроводникова интегрална схема. Първият операционен усилвател е проектиран от Fairchild Semiconductors през 1963 г. Той е основният градивен елемент на аналога електронни схеми които изпълняват различни типове задачи за обработка на аналогов сигнал. Тези интегрални схеми използват външна обратна връзка, за да регулират своите функции и тези компоненти се използват като многофункционално устройство в различни електронни инструменти. Състои се от два входа и два изхода, а именно инвертиращи и неинвертиращи терминали. Този усилвател IC 741 Op се използва най-често в различни електрически и електронни схеми. Основното намерение на този 741 операционен усилвател е да засили AC и DC сигналите и за математически операции. Нека бъдем ясни за този 741 Op Amp, като знаем неговите свойства, диаграма на пиновете, спецификации и свързани понятия.
Какво е IC 741 Op Amp?
Терминът операционен усилвател е пълната форма на операционен усилвател и е един вид IC ( интегрални схеми ). Операционният усилвател е свързан с постоянен ток усилвател с високо усилване на напрежението с диференциален i / p и единичен o / p. В тази структура операционният усилвател генерира o / p потенциал, който обикновено е в пъти по-голям от потенциалната разлика между неговите i / p терминали.
Op-Amps са се коренили в аналогови компютри, където са били използвани за извършване на математически операции в няколко линейни, нелинейни и честотно зависими вериги. Популярността на този IC като основен градивен блок в аналогови схеми се дължи на неговата гъвкавост. Поради своите характеристики, характеристиките им се определят от външен компонент и също така имат малка зависимост от температурните коефициенти, в противен случай производствените разлики в самата интегрална схема.
В днешно време операционните усилватели са най-често използваните интегрални схеми. The приложения на тези интегрални схеми включват огромен набор от индустриални, научни и потребителски устройства. Цената на няколко типични операционни усилвателя е ниска при разумен производствен обем, но някои хибридни, интегрирани операционни усилватели с различни условия на работа могат да струват над 100 долара. Операционните усилватели могат да бъдат опаковани като апарати или да се използват като основи на по-сложни интегрални схеми.
Операционният усилвател е един вид диференциален усилвател . Различни видове диференциални усилватели включват инструментален усилвател, изолационен усилвател, усилвател с отрицателна обратна връзка и напълно диференциален усилвател. IC 741 изглежда като „малък чип“. Но това е общо предназначение. Трябва да знаете основна информация за това.
The IC 741 операционен усилвател изглежда като малък чип. Представянето на 741 IC оп-усилвател е дадено по-долу, което включва осем щифта. Най-важните щифтове са 2,3 и 6, където щифтове 2 и 3 означават обръщащи и неинвертиращи клеми, а щифт 6 означава изходно напрежение. Триъгълната форма в интегралната схема означава интегрална схема с усилвател.
Текущата версия на чипа се обозначава с прочутия IC 741 усилвател. Основната функция на този IC 741 е да извършва математически операции в различни вериги. Операционният усилвател IC 741 е направен от различни етапи на транзистора, които обикновено имат три степени като диференциален i / p, push-pull o / p и междинен коефициент на усилване.
Този операционен усилвател може да предложи висок диапазон на усилване на напрежението и това може да бъде направено да функционира при различни нива на напрежение и тази функционалност позволява на устройството да се прилага в различни интегратори, обобщаващ тип усилватели и други. Дори той притежава характеристиките на защита на устройството по време на късо съединение и има вътрешни мрежи за компенсиране на честотата. Тази интегрална схема може да бъде произведена в три форми, като те са в 8-пинов SOIC пакет, 8-пинов двуредов пакет и в метален TO5-8.
741 DIP и To5
Оперативният усилвател IC 741 се използва по два метода, като инвертиране (-) и неинвертиране (+).
Диференциалните усилватели се състои от набор от полеви транзистори или BJT. Основното представяне на този операционен усилвател е както по-долу:
Pin диаграма
The ПИН конфигурация на операционния усилвател IC 741 е показано по-долу. The операционен усилвател 741 пинов диаграма и функционалността на всеки щифт са обяснени ясно в долния раздел.
IC 741 Pin диаграма
Пинове за захранване: щифтове 4 и 7
Пин 4 и щифт 7 са клемите за захранване с отрицателно и положително напрежение. Захранването, което е необходимо за функционирането на интегралната схема, се получава от двата тези щифта. Нивото на напрежение между тези изводи може да бъде в диапазона от 5 - 18V.
Изходен щифт: щифт 6
Изходът, който се доставя от операционния усилвател IC 741, се получава от този щифт. Изходното напрежение, което се получава на този щифт, се основава на използвания подход за обратна връзка и нивото на напрежението на входните щифтове.
Когато стойността на напрежението на щифт 6 е висока, това съответства, че изходното напрежение е подобно на захранващото напрежение + ve. По същия начин, когато стойността на напрежението на щифт 6 е ниска, това съответства, че изходното напрежение е подобно на захранващото напрежение -ve.
Входни щифтове: Pin 2 и Pin 3
Това са входните щифтове за операционния усилвател. Pin 3 се счита за инвертиращ вход, докато pin 3 се счита за неинвертиращ вход. Когато стойността на напрежението на щифт 2 >> пин 3, което означава, че инвертиращият вход има висока стойност на напрежението, тогава изходният сигнал е нисък.
По същия начин, когато стойността на напрежението на щифт 3 >> пин 2, което означава, че неинвертиращият вход има висока стойност на напрежението, тогава изходният сигнал е висок.
Осеви нулеви щифтове: щифт 1 и щифт 5
Както вече беше обсъдено, този операционен усилвател има повишено ниво на усилване на напрежението. Поради това дори минимални вариации на напреженията както при неинвертиращите, така и при инвертиращите входове се случват поради аномалиите в конструкционната процедура или други аномалии ще покажат въздействие върху изхода.
За да се преодолее това, изместена стойност на напрежението, което трябва да се приложи към щифт 1 и щифт 5, и това обикновено се постига с потенциометър.
Несвързан щифт: щифт 8
Това е просто щифт, който се използва за запълване на празния щифт в усилвателя IC 741 Op. Той няма връзка с нито една от вътрешните или външните вериги.
Работа на IC 741 Op-Amp
Този раздел ясно обяснява концепцията за вътрешна схема и функциониране на IC 741. Типичен IC 741 е конструиран с верига, която е включена с 11 резистора и 20 транзистора. Всички тези транзистори и резистори са асимилирани и свързани като един монолитен чип. С изобразеното по-долу изображение вътрешните връзки на компонента могат лесно да бъдат разбрани.
741 IC Вътрешна схема
Тук за транзисторите Q1 и Q2 инвертиращият и неинвертиращият входове са свързани съответно. Както транзисторите Q1, така и Q2 функционират като NPN излъчватели, където тези изходи са свързани с няколко транзистора Q3 и Q4. Тези Q3 и Q4 работят като усилватели с обща база. Този тип конфигурация изолира входовете, които имат връзка с Q3 и Q4 и по този начин елиминира вероятната обратна връзка на сигнала, която може да се осъществи.
Колебанията на напрежението, които се случват на входовете на операционния усилвател, могат да покажат въздействие върху потока на тока на вътрешната верига и също така влияят върху ефективния функционален обхват на всеки транзистор, който е във веригата. И така, за да се елиминира това да се осъществи, има внедряване на две настоящи огледала. Двойките транзистори (Q8, Q9) и (Q12, Q13) са свързани по начин, който образува огледални вериги.
Тъй като транзисторите Q8 и Q12 са регулиращите транзистори, те задават нивото на напрежение в EB кръстовището за съответната им двойка транзистор. Това ниво на напрежение може да бъде точно регулирано до някои десетични миливолта и тази точност позволява само необходимия токов поток към веригата.
Едната огледална верига, разработена от Q8 и Q9, се подава към входната верига, докато другата огледална верига, разработена от Q12 и Q13, се подава към изходната верига. Също така, другата огледална верига, която е третата, оформена от Q10 и Q11, функционира като повишена импедансна връзка между -ve захранването и входа. Тази връзка предлага референтно ниво на напрежение, което не показва ефект на натоварване на входната верига.
Транзисторът Q6 заедно с 4.5K и 7.5K резистори ще бъдат разработени във верига за превключване на напрежение, която намалява нивото на напрежение от усилвателната верига на входната секция от Vin, преди да премине към следващата верига. Това се постига, за да се елиминират всякакви вариации на сигнала в секцията на изходния усилвател. Докато транзисторите Q22, Q15 и Q19 са проектирани да функционират като усилвател от клас А, а транзисторите Q14, Q20 и Q17 се развиват като изходна фаза на усилвателя 741 Op.
За да се отстранят всякакви аномалии във входната фаза на диференциалната верига, тогава се използват транзистори Q5, Q6 и Q7, за да се образува конфигурация, която има Offset null + ve и -ve и съответно нива на инвертиращи и неинвертиращи входове.
Op-Amp интегратор и диференциатор
Долните раздели обясняват експерименталната процедура на интегратор и диференциатор, използвайки теория на усилвателя IC 741.
За да знаем за операционния усилвател, работещ като диференциатор и интегратор, се нуждаем от макет, резистори със стойност (10KΩ, 100KΩ, 1,5KΩ и 150Ω), RPS, операционен усилвател IC 741, кабели за свързване, кондензатори със стойност (0,01µF, 0,1 μF) и осцилоскоп (CRO).
Схемата на интегратора, използваща операционен усилвател, е показана по-долу. За да се образува интеграторна схема и да се знае изходът, свързването на веригата трябва да се извърши, както е обяснено в стъпките по-долу:
- Във входния участък приложете симетрична синусоида с честота 1 kHz и амплитуда 2V, която е пиково до пиково напрежение.
- Свържете входните и изходните секции на веригата към CRO канал 1 и канал 2. Тази връзка позволява да се наблюдават генерираните форми на вълни.
- Начертайте наблюдаваните форми на вълната върху графика заедно със сходните стойности, наблюдавани в CRO.
- След това наблюдавайте както практическите, така и теоретичните стойности. Този тип връзка позволява IC 741 op усилвател да се използва като интеграторна схема.
Диференциращата схема, използваща операционен усилвател, е показана по-долу. За да се образува диференцираща верига и да се знае изходът, свързването на веригата трябва да се направи, както е обяснено в стъпките по-долу:
- Във входния участък приложете симетрична триъгълна вълна с честота 1 KHz и амплитуда 2V, която е пиково до пиково напрежение.
- Свържете входните и изходните секции на веригата към CRO канал 1 и канал 2. Тази връзка позволява да се наблюдават генерираните форми на вълни.
- Начертайте наблюдаваните форми на вълната върху графика заедно със сходните стойности, наблюдавани в CRO.
- След това наблюдавайте както практическите, така и теоретичните стойности. Този тип връзка позволява IC 741 op усилвател да се използва като интеграторна схема.
Изходни вълни на интегратора и диференциатора
Отворете Loop Configuration
Най-лесният подход за внедряване на IC 741 Op Amp е да го функционирате в конфигурацията с отворен цикъл. The конфигурация с отворен цикъл на IC 741 е в режими на инвертиране и неинвертиране.
Инвертиращ Op-усилвател
В усилвател на IC 741, pin2 и pin6 са входните и изходните щифтове. Когато напрежението е дадено на пин-2, тогава можем да получим изхода от пин-6. Ако полярността на i / p pin-2 е + Ve, тогава полярността, която идва от o / p pin6 е-Ve. Така че o / p винаги е противоположно на i / p.
Диаграмата на инвертиращия операционен усилвател е показана по-горе и коефициентът на усилване на инвертиращата операционна верига обикновено се изчислява, като се използва тази формула A = Rf / R1
Например, ако Rf е 100 кило ома и R1 е 10 кило ома, тогава коефициентът на усилване ще бъде -100 / 10 = 10 Ако напрежението i / p е 2.5v, напрежението o / p ще бъде 2.5 × 10 = 25
Неинвертиращ Op-усилвател
В операционния усилвател IC 741 pin3 и pin6 са входни и изходни щифтове. Когато напрежението е дадено на pin3, тогава можем да получим изхода от pin-6. Ако полярността е + Ve на входния щифт-3, тогава полярността, която идва от o / p pin-6, също е + Ve. Така че o / p не е обратното.
Диаграмата на неинвертиращата схема е показана по-горе и коефициентът на усилване на тази неинвертираща верига обикновено се изчислява, като се използва тази формула A = 1 + (Rf / R1)
Например, ако Rf е 100 кило ома и R1 е 25 кило ома, тогава усилването ще бъде 1+ (100/25) = 1 + 4 = 5 Ако напрежението i / p е 1, тогава напрежението o / p би бъде 1X5 = 5v
IC 741 Op-Amp схема
Приложенията включват главно суматор, компаратор, извадител, последовател на напрежението, интегратор и диференциатор. The електрическа схема на IC 741 операционен усилвател е дадено по-долу. В следващата схема IC 741 операционен усилвател се използва като компаратор . Дори ако го използвахме като сравнителен инструмент, IC все още наблюдава слабите сигнали, за да могат да бъдат идентифицирани по-просто.
IC 741 Конфигурация на щифтове
Спецификации на IC 741 Op-Amp
Спецификациите по-долу обясняват ясно функционалността и поведението на IC 741:
- Захранване: За функционалността на този операционен усилвател е необходимо минимално напрежение от 5V и може да се справи до 18V.
- Входен импеданс: Той има диапазон от около 2 мегаома
- Изходен импеданс: Той има диапазон от около 75 ома
- Скорост на завъртане: Това е и решаващият атрибут при избора на операционен усилвател за висок диапазон от честоти. Това се определя като максимална промяна в изходното напрежение / единица време. SR се измерва във волта / μsec и се представя като: SR = dVo / dt С изчисляването на скоростта на нарастване може просто да се знае промяната в изхода, където операционният усилвател варира в съответствие с вариациите в нивото на входната честота. SR се променя с промяната в усилването на напрежението и това обикновено се нарича единично усилване. Стойността на скоростта на убиване за операционния усилвател винаги е стабилна. ТАКА, когато нуждите на наклона на изходните стойности са повече от скоростта на нарастване, тогава се получава изкривяване. За операционен усилвател IC 741 скоростта на нарастване е 0,5 V / микросекунда, което е минимално. Поради това този IC не се използва за увеличени честотни диапазони, като в сравнителни устройства, филтри и осцилатори.
- Коефициент на напрежение: Коефициентът на напрежение е 2 000 000 за минимален диапазон от честоти
- Обхват на изместване на входа: Този усилвател на IC 741 Op има обхват на изместване на входа между 2 - 6 mV
- Изходно натоварване: Препоръчителният диапазон е> 2 кило Ома
- Преходен отговор: Това е решаващият аспект, който се използва за избора на операционен усилвател в множество приложения. Заедно със стационарната обратна връзка, усилвателят включва цялата реакция на практическата схема. Секцията за обратна връзка, където се постига стабилна стойност преди получаване на изходната стойност, се нарича преходен отговор. След като достигне тази стойност, стабилната стойност остава в тази точка и така, защото това се нарича стабилно ниво. Тази стабилна фаза не се основава на времето. Атрибутите на този преходен отговор се състоят от процент на превишаване и време на нарастване. Той има обратна връзка с честотната лента с единично усилване на операционния усилвател.
За да може операционният усилвател да функционира като усилвател на напрежение, тогава се препоръчват увеличените стойности на входния импеданс и ниските изходни импеданси.
741 Op-Amp характеристики
Характеристиките на операционния усилвател IC 741 включват следното
- Входният импеданс на операционния усилвател IC 741 е над 100кило-ома.
- O / p на 741 IC усилвател е под 100 ома.
- Честотният диапазон на усилвателните сигнали за усилвател IC 741 е от 0Hz - 1MHz.
- Токът на компенсиране и компенсираното напрежение на операционния усилвател IC 741 са ниски
- Усилването на напрежението на IC 741 е около 2,00,000.
741 приложения за Op-Amp
Има много електронни схеми, изградени с усилвател IC 741, а именно напрежение, аналогово-цифров преобразувател , верига за вземане на проби и задържане, преобразуване на напрежението в ток и ток в напрежение, сумиращ усилвател и др. Приложенията на операционния усилвател IC 741 включват следното.
- Осцилатор с променлива аудио честота с помощта на IC 741 Op Amp
- IC 741 Op Amp базиран регулируем Ripple RPS
- Аудио смес за четири канала с помощта на IC 741 Op Amp
- IC 741 Op Amp и LDR автоматичен превключвател на светлина
- Измервател на полярност с постоянен ток с използване на IC 741 Op-Amp
- термометър за електронна стая с помощта на IC 741 Op Amp
- Слушане на бъгове с помощта на IC 741 Op-Amp
- Усилвател за микрофон с помощта на IC 741 Op-Amp
- IC 741 Op-Amp тестер
- Това е базираната защита на късо съединение RPS
- Термичен сензорен превключвател с помощта на IC 741 Op Amp
- Преобразуване на V към F с помощта на IC 741 Op Amp
- IC 741 Операционно усилвател, базиран на генериране на звук от вятър
Инфографика на 741 Op Amp
Това е всичко за ръководството за IC 741 Op Amp, което включва основите на операционния усилвател, схемата на щифтовете, електрическата схема, спецификациите, характеристиките и приложенията му. Освен това, всички въпроси относно тази концепция или 741 операционни усилвателни проекти, моля, дайте обратна връзка, като коментирате в раздела за коментари по-долу. Ето въпрос към вас. Какво е
