Krátkou formou operačního zesilovače je operační zesilovač, což je jeden druh polovodičového integrovaného obvodu. První operační zesilovač navrhl Fairchild Semiconductors v roce 1963. Je základním stavebním kamenem analogového elektronické obvody které provádějí různé typy úloh zpracování analogového signálu. Tyto integrované obvody využívají vnější zpětné vazby k regulaci svých funkcí a tyto komponenty se používají jako víceúčelové zařízení v různých elektronických přístrojích. Skládá se ze dvou vstupů a dvou výstupů, jmenovitě invertujících a neinvertujících svorek. Tento zesilovač IC 741 se nejčastěji používá v různých elektrických a elektronických obvodech. Hlavním záměrem tohoto operačního zesilovače 741 je posílení signálů AC a DC a pro matematické operace. Pojďme si vyjasnit tento 741 Op Amp tím, že budeme znát jeho vlastnosti, pinový diagram, specifikace a související koncepty.
Co je IC 741 Op Amp?
Pojem operační zesilovač je plná forma operačního zesilovače a je to jeden druh IC ( integrované obvody ). Operační zesilovač je stejnosměrně vázaný vysokonapěťový zesilovač s diferenciálním i / pa jediným o / p. V této struktuře operační zesilovač generuje o / p potenciál, který je obvykle mnohonásobně větší než potenciální rozdíl mezi jeho i / p svorkami.
Operační zesilovače měly kořeny v analogových počítačích, kde byly použity k provádění matematických operací v několika lineárních, nelineárních a frekvenčně závislých obvodech. Popularita tohoto IC jako základního stavební blok v analogových obvodech je kvůli jeho flexibilitě. Vzhledem ke svým charakteristikám jsou tyto vlastnosti určeny vnější komponentou a také mají mírnou závislost na teplotních koeficientech, jinak výrobní rozdíly v samotném IC.
V dnešní době jsou operační zesilovače nejčastěji používanými integrovanými obvody. The aplikace těchto integrovaných obvodů zahrnují obrovské množství průmyslových, vědeckých a spotřebitelských zařízení. Cena několika typických operačních zesilovačů je v rozumném objemu výroby nízká, ale některé hybridní integrované operační zesilovače s různými výkonovými podmínkami mohou stát více než 100 dolarů. Operační zesilovače mohou být zabaleny jako aparáty nebo použity jako základy více složených integrovaných obvodů.
Operační zesilovač je jeden druh diferenciálního zesilovače . Různé druhy diferenciálních zesilovačů zahrnují přístrojový zesilovač, izolační zesilovač, zesilovač negativní zpětné vazby a plně diferenciální zesilovač. IC 741 vypadá jako „malý čip“. Ale je to univerzální. Musíte o tom znát základní informace.
The Operační zesilovač IC 741 vypadá jako malý čip. Níže je znázorněno 741 IC operační zesilovač, který obsahuje osm kolíků. Nejvýznamnější piny jsou 2,3 a 6, kde piny 2 a 3 označují invertující a neinvertující svorky a pin 6 označuje výstupní napětí. Trojúhelníkový tvar v IC znamená integrovaný obvod op-amp.
Aktuální verzi čipu označuje slavný operační zesilovač IC 741. Hlavní funkcí tohoto IC 741 je provádět matematické operace v různých obvodech. Operační zesilovač IC 741 je vyroben z různých stupňů tranzistoru, které mají obvykle tři stupně, jako je diferenciální i / p, push-pull o / p a střední stupeň zesílení.
Tento operační zesilovač může nabídnout vysoký rozsah napěťového zisku a lze jej nastavit tak, aby fungoval na různých napěťových úrovních, a tato funkce umožňuje zařízení implementovat jej do různých integrátorů, sčítacích typů zesilovačů a dalších. Dokonce si zachovává charakteristiky ochrany zařízení v době zkratu a má vnitřní sítě obvodů s kompenzací frekvence. Tento IC může být vyroben ve třech formách a ty jsou v 8 pinovém SOIC balení, 8 pinovém Dual-in-line balení a v TO5-8 kovové formě.
741 DIP a To5
Operační zesilovač IC 741 se používá ve dvou metodách, jako je invertující (-) a neinvertující (+).
Diferenciální operační zesilovače sestává ze sady FET nebo BJT. Základní zastoupení tohoto operačního zesilovače je uvedeno níže:
Pinový diagram
The konfigurace pinů operačního zesilovače IC 741 je zobrazen níže. The opinový 741 pinový diagram a funkce každého kolíku jsou jasně vysvětleny v následující části.
Schéma kolíku IC 741
Piny napájecího zdroje: Pin 4 a 7
Pin 4 a pin 7 jsou svorky napájecího zdroje záporného a kladného napětí. Energie potřebná pro fungování IC je přijímána z obou těchto pinů. Úroveň napětí mezi těmito piny může být v rozsahu 5 - 18V.
Výstupní Pin: Pin 6
Výstup, který je dodáván z operačního zesilovače IC 741, je přijímán z tohoto pinu. Výstupní napětí přijaté na tomto pinu je založeno na použitém zpětnovazebním přístupu a úrovni napětí na vstupních pinech.
Když je hodnota napětí na pinu 6 vysoká, odpovídá to tomu, že výstupní napětí je podobné kladnému napájecímu napětí. Stejným způsobem, když je hodnota napětí na kolíku 6 nízká, odpovídá to tomu, že výstupní napětí je podobné zápornému napájecímu napětí.
Vstupní piny: Pin 2 a Pin 3
Jedná se o vstupní piny pro operační zesilovač. Pin 3 je považován za invertující vstup, zatímco pin 3 je považován za neinvertující vstupní pin. Když hodnota napětí na pinu 2 >> pinu 3, což znamená, že invertující vstup má vysokou hodnotu napětí, pak je výstupní signál nízký.
Stejným způsobem, když hodnota napětí na pinu 3 >> pinu 2, což znamená, že neinvertující vstup má vysokou hodnotu napětí, je výstupní signál vysoký.
Offsetové nulové piny: Pin 1 a Pin 5
Jak již bylo řečeno, tento operační zesilovač má zvýšenou úroveň zesílení napětí. Z tohoto důvodu i minimální odchylky napětí na neinvertujících i invertujících vstupech, ke kterým dochází kvůli abnormalitám v konstrukčním postupu nebo jiné anomálii, budou mít dopad na výstup.
Aby se to překonalo, je hodnota offsetu napětí aplikovaného na pin 1 a pin 5, a to se obecně provádí potenciometrem.
Nepřipojený pin: Pin 8
Je to jen kolík, který se používá k vyplnění prázdného kolíku v zesilovači IC 741. Nemá žádné spojení s žádným z vnitřních ani vnějších obvodů.
Fungování IC 741 Op-Amp
Tato část jasně vysvětluje koncept vnitřní schéma a fungování IC 741. Typický IC 741 je konstruován s obvodem, který je součástí 11 rezistorů a 20 tranzistorů. Všechny tyto tranzistory a rezistory jsou asimilovány a připojeny jako jeden monolitický čip. S níže zobrazeným obrázkem lze snadno pochopit vnitřní propojení komponenty.
Vnitřní obvod 741 IC
Zde jsou pro tranzistory Q1 a Q2 odpovídajícím způsobem připojeny invertující a neinvertující vstupy. Tranzistory Q1 a Q2 fungují jako zářiče NPN, kde jsou tyto výstupy připojeny k několika tranzistorům Q3 a Q4. Tyto Q3 a Q4 fungují jako zesilovače společné základny. Tento typ konfigurace izoluje vstupy, které mají spojení s Q3 a Q4, a tak eliminuje pravděpodobnou zpětnou vazbu signálu, ke které by mohlo dojít.
Kolísání napětí, ke kterému dochází na vstupech operačního zesilovače, může vykazovat dopad na tok proudu vnitřního obvodu a také ovlivňuje efektivní funkční rozsah jakéhokoli tranzistoru, který je v obvodu. Abychom to vyloučili, došlo k implementaci dvou současných zrcadel. Dvojice tranzistorů (Q8, Q9) a (Q12, Q13) jsou spojeny tak, aby vytvářely zrcadlové obvody.
Protože tranzistory Q8 a Q12 jsou regulační tranzistory, nastavují úroveň napětí na křižovatce EB pro svůj odpovídající pár tranzistorů. Tuto úroveň napětí lze přesně regulovat na některá desetinná místa milivoltů a tato přesnost umožňuje pouze nezbytný tok proudu do obvodu.
Jeden zrcadlový obvod vyvinutý Q8 a Q9 je přiváděn do vstupního obvodu, zatímco druhý zrcadlový obvod vyvinutý Q12 a Q13 je přiváděn do výstupního obvodu. Také druhý obvod zrcadla, který je třetím vytvořeným Q10 a Q11, funguje jako spojení se zvýšenou impedancí mezi napájením -ve a vstupem. Toto připojení nabízí referenční úroveň napětí, která nevykazuje žádný zatěžovací účinek na vstupní obvod.
Tranzistor Q6 společně s rezistory 4,5K a 7,5K bude vyvinut do obvodu pro posunutí úrovně napětí, který sníží úroveň napětí z obvodu zesilovače ve vstupní sekci o Vin, než se dostane do dalšího obvodu. Toho je dosaženo za účelem vyloučení jakéhokoli druhu variací signálu v sekci výstupního zesilovače. Zatímco tranzistory Q22, Q15 a Q19 jsou navrženy tak, aby fungovaly jako zesilovač třídy A a tranzistory Q14, Q20 a Q17 se vyvíjejí jako výstupní fáze 741 Op Amp.
Aby se odstranil jakýkoli druh abnormalit ve vstupní fázi diferenciálního obvodu, používají se tranzistory Q5, Q6 a Q7 k vytvoření konfigurace, která má Offset null + ve a -ve a odpovídajícím způsobem invertuje a neinvertuje vstupy.
Integrátor a diferenciační zesilovač
V následujících částech je vysvětlen experimentální postup integrátor a derivátor pomocí teorie IC 741 op amp.
Abychom věděli, že operační zesilovač pracuje jako diferenciátor a integrátor, potřebujeme prkénko, odporníky hodnoty (10KΩ, 100KΩ, 1,5KΩ a 150Ω), RPS, operační zesilovač IC 741, vodiče k připojení, kondenzátory hodnoty (0,01µF, 0,1µF) a osciloskop (CRO).
Obvod integrátoru využívající operační zesilovač je uveden níže. Chcete-li vytvořit integrační obvod a znát výstup, je třeba provést připojení obvodu, jak je vysvětleno v následujících krocích:
- Ve vstupní části použijte symetrickou sinusovou vlnu s frekvencí 1 kHz a amplitudou 2 V, což je špičkové napětí.
- Připojte vstupní a výstupní sekce obvodu k CRO kanálu 1 a kanálu 2. Toto připojení umožňuje pozorování generovaných průběhů.
- Zaznamenejte pozorované křivky do grafu spolu s podobnými hodnotami pozorovanými na CRO.
- Poté sledujte praktické i teoretické hodnoty. Tento typ připojení umožňuje použít operační zesilovač IC 741 jako integrační obvod.
Diferenciační obvod využívající operační zesilovač je zobrazen níže. Chcete-li vytvořit obvod diferenciátoru a znát výstup, je třeba provést připojení obvodu, jak je vysvětleno v následujících krocích:
- Ve vstupní části použijte symetrickou trojúhelníkovou vlnu s frekvencí 1 KHz a amplitudou 2 V, což je špičkové napětí.
- Připojte vstupní a výstupní sekce obvodu k CRO kanálu 1 a kanálu 2. Toto připojení umožňuje pozorování generovaných průběhů.
- Zaznamenejte pozorované křivky do grafu spolu s podobnými hodnotami pozorovanými na CRO.
- Poté sledujte praktické i teoretické hodnoty. Tento typ připojení umožňuje použít operační zesilovač IC 741 jako integrační obvod.
Výstupní vlny integrátoru a diferenciátoru
Otevřete konfiguraci smyčky
Nejjednodušší přístup k implementaci IC 741 Op Amp je jeho fungování v konfiguraci s otevřenou smyčkou. The konfigurace otevřené smyčky IC 741 je v invertujícím a neinvertujícím režimu.
Invertující operační zesilovač
V operačním zesilovači IC 741 jsou pin2 a pin6 vstupními a výstupními piny. Když je napětí dáno kolíku-2, můžeme získat výstup z kolíku-6. Pokud je polarita i / p pin-2 + Ve, pak polarita, která pochází z o / p pin6, je-Ve. Takže o / p je vždy naproti i / p.
Schéma zapojení invertujícího operačního zesilovače je uvedeno výše a zisk obvodu invertujícího operačního zesilovače se obecně vypočítá pomocí tohoto vzorce A = Rf / R1
Například pokud je Rf 100-kiloohm a R1 je 10-kiloohm, pak by zisk byl -100 / 10 = 10 Pokud je i / p napětí 2,5 V, o / p napětí by bylo 2,5 × 10 = 25
Neinvertující operační zesilovač
V operačním zesilovači IC 741 jsou pin3 a pin6 vstupní a výstupní piny. Když je napětí dáno na pin3, pak můžeme získat výstup z pin-6. Pokud je polarita + Ve na vstupním kolíku-3, pak je polarita, která pochází z kolíku o / p-6, také + Ve. O / p tedy není opak.
Neinvertující obvodové schéma je zobrazeno výše a zisk tohoto neinvertujícího obvodu se obecně vypočítá pomocí tohoto vzorce A = 1 + (Rf / R1)
Například pokud je Rf 100-kilový ohm a R1 je 25-kilový ohm, pak by zisk byl 1+ (100/25) = 1 + 4 = 5 Pokud je i / p napětí 1, pak by o / p napětí být 1X5 = 5v
Schéma zapojení obvodu IC 741 Op-Amp
Mezi aplikace patří zejména sčítačka, komparátor, odečítač, sledovač napětí, integrátor a diferenciátor. The schéma zapojení IC 741 op amp je uveden níže. V následujícím obvodu IC Jako komparátor se používá operační zesilovač 741 . I když jsme jej použili jako komparátor, IC stále pozoruje slabé signály, aby je bylo možné snáze identifikovat.
Konfigurace kolíku IC 741
Specifikace IC 741 Op-Amp
Níže uvedené specifikace jasně vysvětlují provozní funkčnost a chování IC 741:
- Napájení: Pro funkčnost tohoto operačního zesilovače vyžaduje minimální napětí 5V a zvládne až 18V.
- Vstupní impedance: Má rozsah asi 2 megaohmů
- Výstupní impedance: Má rozsah přibližně 75 ohmů
- Slew Rate: Toto je také klíčový atribut při výběru operačního zesilovače pro vysoký rozsah frekvencí. To je definováno jako maximální změna výstupního napětí / jednotka času. SR se měří ve voltech / µs a představuje: SR = dVo / dt S výpočtem rychlosti přeběhu lze jednoduše znát změnu výstupu, kde se operační zesilovač mění v souladu se změnami úrovně vstupní frekvence. SR se mění s variacemi v zesílení napětí a toto se obecně označuje jako zisk jednoty. Hodnota rychlosti zabití pro operační zesilovač je vždy stabilní. SO, když jsou sklonové potřeby výstupních hodnot větší než rychlost přeběhu, dojde ke zkreslení. U operačního zesilovače IC 741 je rychlost přeběhu 0,5 V / mikrosekunda, což je minimální. Z tohoto důvodu se tento IC nepoužívá pro zvýšené frekvenční rozsahy jako v komparátorech, filtrech a oscilátorech.
- Zisk napětí: Zisk napětí je 2 000 000 pro minimální rozsah frekvencí
- Rozsah vstupního offsetu: Tento zesilovač IC 741 Op Amp má rozsah vstupního offsetu mezi 2 - 6 mV
- Výstupní zátěž: Doporučený rozsah je> 2 kiloohmy
- Přechodná odezva: Toto je zásadní aspekt, který se používá pro výběr operačního zesilovače ve více aplikacích. Spolu se zpětnou vazbou v ustáleném stavu zahrnuje operační zesilovač celou odezvu praktického obvodu. Sekce zpětné vazby, kde se dosáhne ustálené hodnoty před přijetím výstupní hodnoty, se označuje jako přechodná odezva. Jakmile dosáhne této hodnoty, stabilní hodnota zůstane v tomto bodě, a proto, protože se tomu říká stabilní úroveň. Tato stabilní fáze není založena na čase. Atributy této přechodné odezvy se skládají z procenta překročení a doby náběhu. Má inverzní vztah k šířce pásma jednoty a zisku operačního zesilovače.
Aby operační zesilovač fungoval jako napěťový zesilovač, doporučuje se zvýšená hodnota vstupní impedance a nízká výstupní impedance.
741 charakteristik operačních zesilovačů
Vlastnosti operačního zesilovače IC 741 zahrnují následující
- Vstupní impedance operačního zesilovače IC 741 je vyšší než 100 kiloohmů.
- O / p operačního zesilovače 741 IC je nižší než 100 ohmů.
- Frekvenční rozsah signálů zesilovače pro operační zesilovač IC 741 je od 0 Hz do 1 MHz.
- Offsetový proud a offsetové napětí operačního zesilovače IC 741 jsou nízké
- Zisk napětí IC 741 je asi 2,00 000.
741 aplikací Op-Amp
Existuje mnoho elektronických obvodů s integrovaným operačním zesilovačem IC 741, jmenovitě Voltage follower, analogově-digitální převodník , obvod vzorkování a zadržení, převod napětí na proud a proud na napětí, sčítací zesilovač atd. Mezi aplikace operačního zesilovače IC 741 patří následující.
- Variabilní audiofrekvenční oscilátor využívající IC 741 Op Amp
- Nastavitelné zvlnění RPS založené na IC 741 Op Amp
- Zvuková směs pro čtyři kanály pomocí IC 741 Op Amp
- Automatický světelný spínač na bázi IC 741 Op Amp a LDR
- Měřič polarity stejnosměrného napětí pomocí IC 741 Op-Amp
- e-pokojový teploměr pomocí IC 741 Op Amp
- Poslech chyby pomocí IC 741 Op-Amp
- Mikrofonní zesilovač využívající IC 741 Op-Amp
- Zkoušečka operačních zesilovačů IC 741
- Toto je základní ochrana proti zkratu RPS
- Tepelný dotykový spínač využívající IC 741 Op Amp
- Převod V na F pomocí IC 741 Op Amp
- Generování větru pomocí zvuku IC 741 Op Amp
Infografika 741 Op Amp
Jedná se o výukový program IC 741 Op Amp, který obsahuje základy operačního zesilovače, pinový diagram, schéma zapojení, specifikace, vlastnosti a jeho aplikace. Kromě toho ohledně jakýchkoli dotazů týkajících se tohoto konceptu nebo 741 projektů operačních zesilovačů poskytněte zpětnou vazbu komentářem v sekci komentářů níže. Zde je otázka pro vás. Co je to
