Операционный усилитель 741:основное руководство

Новый улучшенный операционный усилитель с интегральной схемой 741 быстро завоевывает популярность в технологической области. Помимо обеспечения гибкости схемы в аналоговых схемах, он прошел долгий путь в своем применении в аналоговых компьютерах. Имея несколько контактов, т. е. всего 8, IC Op-Amp 741 эффективно выполняет свою функцию, в то же время полагаясь на внешнюю обратную связь для регулирования. Более того, его применение в электронных схемах и устройствах делает его подходящим и безопасным.
Чтобы узнать больше о важности этого усилителя для его механизма действия, технических характеристик и приложений, продолжайте читать.

1. Что такое операционный усилитель 741?

Как правило, операционный усилитель, также известный как операционный усилитель, представляет собой полупроводниковую интегральную схему с высоким коэффициентом усиления (около 100 дБ). Его конструкция в первую очередь рекомендуется для выполнения аналоговых вычислений. То есть его роль заключается в выполнении математических операций, таких как интегрирование, вычитание, дифференцирование, сложение и другие.

Кроме того, в сочетании с внешними компонентами, например, конденсаторами и резисторами, для создания обязательного механизма обратной связи, вы можете использовать его в качестве усилителя. Кроме того, вы можете преобразовать его в компаратор или фильтр.

Несомненно, существует множество интегральных схем операционных усилителей, составляющих жизненно важные компоненты аналоговой схемы. Тем не менее, мы специально остановимся на широко используемом операционном усилителе IC 741.

Определение операционного усилителя IC 741

Операционный усилитель IC 741 содержит схему ОУ общего назначения, но с выдающейся особенностью монолитной микросхемы в интегральной схеме.

Компания Fairchild Semiconductors впервые произвела операционный усилитель 741 в 1963 году. С тех пор 741 является индикатором этого операционного усилителя, благодаря чему он имеет один выходной контакт, четыре входных контакта и семь функциональных контактов.

Характеристики операционного усилителя 741

Интегральная схема ОУ имеет следующие характеристики;

• Во-первых, прирост напряжения около 200 000.
• Тогда диапазон частот сигнала усилителя составляет от 0 Гц до 1 МГц.
• Кроме того, o/p ниже 100 Ом.
• Входное сопротивление более 100 кОм.
• Наконец, низкое напряжение смещения и входной ток смещения.

2. Технические характеристики операционного усилителя IC 741

Вот некоторые из его основных характеристик:

• Электропитание :он может работать с напряжением 5 В, а максимальное может достигать 18 В.
• Выходное сопротивление :примерно 75 Ом.
• Входное сопротивление :приблизительно от 300 кОм до 2 МОм (мегаом)
• Усиление напряжения :Может быть от 20 000 до 200 000 в случае низких частот (20 или 200 В/мВ)
• Максимальный выходной ток :около мА.
• Диапазон смещения ввода :имеет диапазон от 2 мВ до 6 мВ.
• Скорость нарастания :Постоянно на уровне 0,5 В/мкс (микросекунды) — идеальная частота операционного усилителя, при которой он может легко обнаруживать изменения напряжения.
• Выходная нагрузка :часто более 2 кОм (килоом).
• Пропускная способность :от 500 кГц до 1,5 МГц.
• Рабочая температура :от 0° до 70°C.
• Временный ответ: Он включает время нарастания и процент перерегулирования. Затем он обратно пропорционален полосе единичного усиления операционного усилителя.

Подводя итог, можно сказать, что такие характеристики, особенно высокий коэффициент усиления, небольшой выходной сигнал и высокое входное сопротивление, почти гарантируют, что IC 741 является наиболее подходящим усилителем напряжения. Следовательно, упрощается подача сигнала постоянного или переменного тока на вход для увеличения получения более высокого уровня на выходе.

(идеальный операционный усилитель).

Тем не менее, спецификации иногда могут варьироваться от одного производителя к другому. Поэтому перед работой с усилителем обратитесь к техническому описанию для точности.

3. Работа IC 741 0p-Amp

Ниже приведена принципиальная схема стандартного операционного усилителя 741 с 20 транзисторами и 11 резисторами, выполненного в виде монолитной микросхемы.

Принцип работы

• Прежде всего, неинвертирующий и инвертирующий входы связаны с NPN-транзисторами Q2 и Q1 соответственно. Эти два транзистора ассимилируют эмиттерные повторители NPN и подают свои выходы на транзисторы PNP, Q3 и Q4. Пара PNP действует как усилитель с общей базой и изолирует вход напряжения, а также предотвращает возможное возникновение обратной связи по сигналу.

https://en.wikipedia.org/wiki/Differential_amplifier#/media/File:Differential_amplifier_long-tailed_pair.svg

(дифференциальный усилитель на транзисторах NPN)

Далее идет расположение пар транзисторов Q13, Q14 и Q9, Q8, которые образуют две схемы токовых зеркал. В основном, назначение двухтокового зеркала состоит в том, чтобы предотвратить изменение тока, протекающего во внутренней цепи, во время колебаний напряжения на входе операционного усилителя. Кроме того, это снижает вероятность переопределения за счет сохранения активного рабочего диапазона транзисторов.

В-третьих, управляющие транзисторы Q12 и Q8 задают напряжение эмиттер-база другого транзистора в согласующей паре.

Кроме того, чтобы обеспечить протекание только необходимого количества тока, вы будете поддерживать напряжение на уровне долей милливольта. Позже входная цепь соединяется с первыми токовыми зеркалами Q9 и Q8, а затем соединяется с выходной цепью со вторым токовым зеркалом, Q13 и Q12.

Далее транзисторы Q11 и Q10 образуют третье токовое зеркало.

Два, имеющих соединение с высоким импедансом, соединяют минус источника питания и входную цепь. Он дает опорное напряжение, не давая нагрузки на входную цепь. Кроме того, он вводит небольшой входной ток смещения базы, что является требованием PNP-транзисторов на входе схемы усилителя с общей базой.

Резисторы 4,5 кОм и 7,5 кОм и транзистор Q15 предотвращают искажение сигналов на выходном каскаде усилителя, образуя схему сдвига уровня напряжения. Схема сдвига работает, понижая напряжение от схемы входного усилителя на 1 В, прежде чем перейти к следующей схеме.

Опять же, вы можете использовать транзисторы Q20, Q17 и Q14 для формирования выходного каскада операционного усилителя 741. Тогда транзисторы Q22, Q19 и Q15 будут работать как усилители класса А.

Наконец, транзисторы Q7, Q6 и Q5 уравновешивают любые лазейки, возникающие во входной дифференциальной цепи. Часто их расположение позволяет им принимать два входа (нулевое смещение положительное и смещение нулевое отрицательное), а затем приступать к балансировке неинвертирующих и инвертирующих входов.

Примечание; Операционный усилитель 741 не имеет постоянного коэффициента усиления. Его изменение зависит от частоты входного сигнала. То есть по мере увеличения частоты входного сигнала происходит снижение коэффициента усиления и частоты примерно на 100000 Гц.

4. 741 Распиновка операционного усилителя

Операционный усилитель 741 — контакты 2 и 3 (вход)

Это входные контакты, где контакт 3 является неинвертирующим входом, а контакт 2 — инвертирующим входом для интегральной схемы. Два контакта работают одновременно, поскольку большее напряжение на контакте 2, чем на контакте 3 (более высокое напряжение на инвертирующем входе), снижает выходной сигнал. С другой стороны, большее напряжение на контакте 3, чем на контакте 2 (более высокое напряжение на неинвертирующем входе) приводит к увеличению выходного сигнала.

Операционный усилитель 741 — контакты 4 и 7 (источник питания)

Микросхема 741 получает питание от этих двух контактов, контактов 4 и 7, для выполнения своей работы. Контакт 4 действует как напряжение питания клеммы -ve, а контакт 7 - как напряжение питания клеммы +ve. Кроме того, напряжение на контактах 4 и 7 работает в диапазоне от 5 В до 18 В.

Операционный усилитель 741 — контакт 6 (выход)

Контакт 6 является выходным контактом IC 741. Его напряжение в основном зависит от используемого механизма обратной связи и входного сигнала на входных контактах. Всегда высокий уровень выходного сигнала указывает на то, что выходное напряжение аналогично положительному напряжению питания. Аналогичным образом, низкий уровень выходного сигнала будет указывать на выходное напряжение, равное отрицательному источнику питания.

Операционный усилитель 741 — контакты 1 и 5 (смещение нуля)

Как указано в спецификациях, операционный усилитель 741 обеспечивает высокий коэффициент усиления. Таким образом, могут быть нарушения в процессе производства или внешние помехи, возникающие из-за разности напряжений на инвертирующем и неинвертирующем входах. Следовательно, это может нарушить вывод.

Таким образом, назначение выводов 1 и 5 состоит в том, чтобы свести на нет эффект путем подачи входного напряжения смещения. Для достижения приложения вы будете использовать потенциометр.

Контакт 8 (Н/З)

Контакт 8 не имеет никаких соединений с какой-либо схемой во внутреннем соединении операционного усилителя 741 IC. Его роль в основном заключается в том, чтобы быть фиктивным выводом, который заполняет пустые места в стандартном 8-контактном корпусе.

5. Используемые типы операционных усилителей

Лучший способ использования операционного усилителя IC 741 — реализовать его в конфигурации с разомкнутым контуром. Конфигурация есть как для неинвертирующих, так и для инвертирующих входов.

Инвертирующий усилитель

Как мы уже видели, pin6 и pin2 являются выходными и входными контактами соответственно. Напряжение, прошедшее через контакт 2, дает выход на контакт 6. Положительная полярность i/p pin2 приводит к отрицательной полярности o/p pin6. Следовательно, i/p всегда будет противоположен o/p.

https://en.wikipedia.org/wiki/Operational_amplifier_applications#/media/File:Op-Amp_Inverting_Amplifier.svg (конфигурация инвертирующего усилителя).

Для расчета схемы инвертирующего ОУ используйте формулу;

А =-Rf/R1

Отрицательный знак указывает на обратную полярность выходного сигнала.

Неинвертирующий усилитель

В этом усилителе контакт 6 по-прежнему является выходным контактом, тогда как входной контакт меняется на контакт 3. Напряжение, подаваемое на контакт 3, приведет к выходу с контакта 6. Положительная полярность на входе контакта 3 приводит к другой положительной полярности на контакте 6 o/p. Таким образом, o/p не находится на противоположной стороне.

Для расчета схемы неинвертирующего операционного усилителя используйте формулу;

А =1+ (Rf/R1)

Дифференциальный усилитель

Как следует из названия, дифференциальный усилитель усиливает разность напряжений на неинвертирующем и инвертирующем входах.

Для его расчета используйте формулу;

Vвых =R3R1 (V2-V1)

https://en.wikipedia.org/wiki/Differential_amplifier#/media/File:Op-amp_symbol.svg

(иллюстрация формулы)

6. Применение операционного усилителя 741

Пара широко используемых приложений операционного усилителя IC 741 включает в себя:

В генераторах

Операционный усилитель 741 применим здесь в качестве генератора в стандартных генераторах для генерирования различных форм выходных сигналов, например, треугольных, синусоидальных, прямоугольных сигналов, и это лишь некоторые из них. Кроме того, вы найдете его применение в широтно-импульсных модуляторах/генераторах PMW.

Создание DAC или ADC

Вы можете использовать операционный усилитель 741 для создания аналогово-цифровых схем или наоборот. В случае цифро-аналоговых преобразователей он будет использовать цифровой двоичный ввод в микроконтроллерах или компьютерах для создания аналогичного аналогового сигнала.

(чипы микроконтроллера)

Операционный усилитель 741 — входные выпрямители 

Обычные диоды обычно имеют падение напряжения, что делает их непригодными для высокоточных выпрямителей сигналов. Операционный усилитель 741 может работать вместо диода, чтобы устранить падение напряжения.

Выполнение вычислительных задач

В большинстве электронных схем, выполняющих математические задачи, такие как суммирование, дифференцирование и т. д., используется операционный усилитель 741.

Другими многочисленными устройствами, в которых используется операционный усилитель 741, являются;

Генератор переменной звуковой частоты.

(аудиоусилитель на ИС ОУ 741).

• Измеритель полярности постоянного тока.
• Термосенсорный переключатель.
• Электронный комнатный термометр.
• Аудиомикс для четырех каналов.

Заключение

В заключение нам удалось разобраться с определением операционного усилителя IC 741, его характеристиками, техническими характеристиками, цоколевкой и приложениями. Они составляют основу операционного усилителя 741. Для получения более подробной информации, запросов или более глубокого понимания темы свяжитесь с нами. Мы к вашим услугам в любое время.