Введение
С начала 2006 года компания National Semiconductor приступила к серийному производству нового семейства микросхем усилителей с префиксом LMP. Микросхемы реализованы на основе новейших разработок компании в области КМОП-схемотехники ряда узлов, а также технологии их производства.
Микросхемы данного семейства отличает высокая точность широкой номенклатуры реализуемых параметров, что выгодно отличает их от сходных микросхем других производителей. Применение КМОП-технологии при реализации выходных и части входных каскадов этих устройств позволили получить схемотехнические решения усилительных каскадов, обладающих линейной амплитудной характеристикой в пределах полного диапазона напряжений источников питания. Схемотехника таких каскадов и усилителей на их основе относится к категории Rail-to-Rail и обеспечивает применение низковольтных источников питания при возможности получения значительного по величине максимального неискаженного выходного напряжения.
Данное семейство микросхем сейчас включает в себя 12 типов, которые можно разделить на четыре группы
- Высокопрецизионные операционные усилители (ОУ) с Rail-to-Rail выходом.
- Прецизионные операционные усилители с Rail-to-Rail выходом и расширенным диапазоном питающих напряжений.
- Прецизионные малошумящие операционные усилители с расширенной полосой пропускания.
- Прецизионные дифференциальные усилители напряжения с фиксированным коэффициентом усиления.
Рассмотрим параметры и свойства микросхем данного семейства по указанным группам.
Клон усилителя Quad 405: набор для сборки
Итак, как я уже писал захотелось собрать клоны известных усилителей и сравнить. После кастинга, лучший (по звучанию) будет оформлен в корпусе и встанет рядом с CD плеером Yamaha.
История
Последний усилитель, который я намерен собрать это QUAD 405, созданный в 1975 году компанией Acoustical Manufacturing Company, основанной Питером Уолкером. Топология схемы “Current Dumping” использовалась компанией до 2002 года, последний усилитель на такой схемотехнике — QUAD 909. За эту топологию в 1978 году компания была удостоена Королевской награды (видимо королевна высоко закотировала звучание).
На самом деле независимо от королевского мнения, в отечестве вокруг данного усилителя развернулись (и продолжаются) нешуточные баталии. Кто-то собрал и говорит — «вот поет-же и неплохо», после чего 10 человек, которые его никогда не слушали, начинают объяснять почему именно такое петь не может и не только петь но даже подняться выше плинтуса.
Попробую разобраться, цифры будут позже, во второй части, но в основном буду слушать.
Схему публиковать почти бессмысленно, так как усилитель постоянно улучшался в деталях и только оригинальных схем известно 5-6 штук, но все-же, чтобы понимать о чем речь
Распаковка и осмотр
Набор для сборки приходит в традиционной пупырке, внутри которой запаянный пакет с платками и деталями.
Платы неплохого качества, медь явно одинарной толщины, но при этом производитель не стал экономить на шелкографии с обратной стороны и нарисовал там панду в бамбуках. Лучше потратил те-же деньги на медь 35 вместо 18, но чего-уж теперь.
Надо заметить, что плата пестрит надписями, например индуктивности помечены как номиналом, так и надписью «красная индуктивность».
Проедемся по компонентам. Транзисторы и операционники, на вид как настоящие, хотя выходные транзисторы должны быть 2SC5200 от Toshiba а пришли от ST, но это точно не самая плохая замена. Забегая вперед скажу, что у мелких транзисторов очень высокие hFE, порядка 800, причем разброс совсем небольшой. Как будто их подбирали, хотя конечно ничего подобного, они на лентах, как вышли с конвеера так и остались. Большие транзисторы не измерял, такие токи подать нечем, прибор только для маленьких.
Предохранители на 4А, керамика, в огромных держателях, я-бы предпочел обычные, открытые контакты, но уж что есть. Диоды и стабилитроны — стекло.
Всеразличные конденсаторы, ничего выдающегося, но все укладываются в параметры. Катушки как и написано на плате, красные и желтые.
Немерянная куча резисторов, очень много разных номиналов и мощностей. Замерял все, надо сказать что в этом наборе некоторые номиналы имеют 5-ти процентный допуск а некоторые 1-но процентный.
Сборка
Сначала как обычно резисторы, промерял каждый, чтобы избежать сюрпризов.
Как обычно, сначала мелкие, потом побольше-повыше. Надо заметить, что футпринт под 1-но ваттные резюки разный, некоторые просто не засунуть (зеленые по центру), а некоторые нормально.
Потом конденсаторы, начиная с маленьких. Номинал так-же проверял у каждого. Тут есть вопросы к мелким желтеньким конденсаторам — корпус снизу подплавляется, даже при достаточно быстрой пайке. Выпаивал, проверял, емкость не изменилась.
Дальше электролиты и цветные индуктивности, маленькие транзисторы (с проверкой каждого) потом держатели предохранителей и ножевые разъемы.
Прикручиваем стойки, на которых будет крепится плата, формуем ноги у транзисторов и паяем лежа на плоскости. Победа.
Готовлю радиаторы, сверловка под платы на ЧПУ, прикручиваем платы и размечаем транзисторы. Именно так ибо все равно дырки разные на разных платах.
Все готово к первому включению. Большие транзисторы на слюде, драйверные просто так, у них спина пластиковая.
Подготовка нагрузки
Очень долго ждал эти резисторы, наконец-то приехали. Каждый 12Ом 100Ватт, но конечно при должном теплоотведении.
Засверлил радиатор, немного термопасты. Оказалось много, даже выдавилась. Дырок с запасом, можно будет поставить еще пару на 4 и 8 ом например.
Тестер показывает, что и ожидалось — 6 Ом. Просто мои основные колонки имеет как раз такое сопротивление, соответственно настраивать лучше сразу по него.
Вывод
Набор годный, все в комплекте. Качество комплектующих на уровне, не могу оценить только крупные транзисторы. Надо ли будет что-либо менять… время и измерения покажут.
Питание операционных усилителей
Если выводы питания не указаны, то считается, что на ОУ идет двухполярное питание +E и -E Вольт. Его также помечают как +U и -U, VCC и VEE, Vc и VE. Чаще всего это +15 и -15 Вольт. Двухполярное питание также называют биполярным питанием. Как это понять – двухполярное питание?
Давайте представим себе батарейку
Думаю, все вы в курсе, что у батарейки есть “плюс” и есть “минус”. В этом случае “минус” батарейки принимают за ноль, и уже относительно нуля считают напряжение батарейки. В нашем случае напряжение батарейки равняется 1,5 Вольт.
А давайте возьмем еще одну такую батарейку и соединим их последовательно:
Итак, общее напряжение у нас будет 3 Вольта, если брать за ноль минус первой батарейки.
А что если взять на ноль минус второй батарейки и относительно него уже замерять все напряжения?
Вот здесь мы как раз и получили двухполярное питание.
Применение: от электроники и оптики до косметики и парфюмерии
В первые годы промышленного производства германий в большей степени рассматривался в качестве компонента полупроводниковой электроники. Но уже в 1986 году доля германия в электронике сократилась до трех процентов – в транзисторах его все больше вытеснял более дешевый кремний.
Однако, в некоторых областях позиции германия оказались достаточно прочны. К примеру, этот элемент является наиболее подходящим материалом для изготовления линз и окон инфракрасных оптических систем. Германий пропускает излучения в интервале 2-16 мкм и имеет высокий коэффициент преломления, что позволяет получать высокую оптическую мощность приборов в диапазоне 8-12 мкм. Именно в этом диапазоне работают системы для обнаружения объектов по их собственному излучению, ⎯ как военного, так и гражданского назначения. При этом максимальная дальность действия таких приборов зависит от диаметра объектива. Из монокристаллов германия изготовляют большие по размеру линзы – диаметром более 250 мм.
Такие кристаллы для Ge-оптики производят немногие компании в мире, в России это – «Германий». Предприятие не приостанавливает научно-исследовательскую работу по этому направлению. К примеру, в результате проведения в последние годы НИР «Германий-400» предприятие имеет возможность выпуска монокристаллов германия диаметром до 400 мм.
Выращивание кристаллов германия. Фото: АО «Германий»
Дальнейшие исследования свойств германия привели к открытию дополнительных областей его применения. После ИК-оптики, волоконная оптика является основным потребителем германия. Сердцевина оптических волокон состоит из SiO2 + GeO2, что обеспечивает низкие потери энергии на важных для телекоммуникации длинах волн.
Германий умеет и «лечить» – германийсодержащие полимеры эффективны при аутоиммунных заболеваниях, а противоопухолевая активность германийорганического соединения 2-карбоксиэтилгермсесквиоксана используется в лечебной практике с 1968 года.
За последние годы германий нашел применение и в не совсем традиционных для себя областях. К примеру, в косметике и парфюмерии – его можно встретить в дезодорантах, кремах и лосьонах. Установлено, что коллоидный германий улучшает циркуляцию крови.
Ну и, пожалуй, самый неожиданный факт – почти половина всего выпускаемого в мире товарного диоксида германия, или 20-30% производимого германия, приходится на пластиковую упаковку для пищевых продуктов. Диоксид германия применяют в качестве компонента катализаторов при изготовлении синтетических волокон и полиэтиленфтолатных смол (PET).
Таким образом, производители германия после упадка интереса к элементу №32, снова «в деле». Сегодня «Германий» выпускает ежегодно около десяти тонн одноименного материала. Больше половины выпускаемой продукции экспортируется, в частности, в такие страны как США, Япония, Корея, Германия, Великобритания и другие.
В чем разница между кремнием и германием?
Кремний — это химический элемент с атомным номером 14 и химическим символом Si, а германий — химический элемент с атомным номером 32 и химическим символом Ge. Ключевое различие между кремнием и германием состоит в том, что у германия есть d-электроны, но у кремния нет d-электронов. Кроме того, конфигурация электронов кремния равна 1 с.2 2 с2 2p6 3 с2 3p2 а электронная конфигурация германия равна 1 с2 2 с2 2p6 3 с2 3p6 4 с2 3D10 4p2. Поэтому в качестве существенного различия между кремнием и германием можно сказать эти конфигурации.
Более того, атом германия имеет больший радиус, чем кремний. Кроме того, еще одно заметное различие между кремнием и германием заключается в том, что при определенных температурах у германия больше свободных электронов, чем у кремния. Таким образом, проводимость германия выше.
Что такое германий?
Ученый Клеменс Винклер открыл Германий в 1886 году. Мы можем обозначить этот элемент символом Ge, а его атомный номер 32. Он находится в периодической таблице под Si. Его электронная конфигурация составляет 1 с.2 2 с2 2p6 3 с2 3p6 4 с2 3D10 4p2. Ge представляет собой металлоид, имеющий кристаллическую структуру, аналогичную структуре алмаза. Он твердый, хрупкий, имеет серо-белый цвет. Температура плавления Ge составляет около 937 оC, а температура кипения 2830 оС.
Мы можем найти германий естественным образом в земной коре. Он присутствует в таких минералах, как бриартит, германит и аргиродит. Кроме того, он также содержит пять изотопов природного происхождения. Однако Ge является наиболее распространенным изотопом, содержание которого составляет 36%.
Кроме того, этот элемент химически и физически похож на кремний. Германий устойчив в воздухе и воде. Также он не реагирует с разбавленными кислотами и растворами щелочей. Как и кремний, мы используем германий в качестве полупроводникового материала в транзисторах и других электронных устройствах. Более того, германий обычно имеет степени окисления +4 и +2, но чаще всего встречается в состоянии +4. Когда мы подвергаем этот элемент воздействию воздуха, он медленно превращается в форму диоксида, GeO.2.
Германий – всюду и нигде
Скорее всего, большинству из нас не приходилось видеть германий. Детали из германия в электронных приборах настолько малы, что их не разглядеть их, даже заглянув внутрь. Однако, можно с уверенностью утверждать, что каждый из землян сталкивается с германием ежесекундно. Основная его масса содержится в почве и морской воде, растениях, даже в чесноке и томатном соке. Как говорят химики, «германий – всюду и нигде».
В общей массе в земной коре германия больше, чем серебра и свинца. Несмотря на это, добывать его трудно – германий очень рассеян. Минералы, в которых германий превышает один процент, это аргиродит (в котором Винклеру и удалось найти Ge), германит, ультрабазит и другие. Сами по себе эти минералы считаются очень редкими. Поэтому способы добычи германия очень сложны.
Полупромышленное производство диоксида германия было начато в США примерно в 1941 году. Тогда же, накануне войны, впервые в СССР была получена чистая двуокись германия. Возобновить исследования элемента №32 и способов его возможного получения удалось лишь после войны, в 1947 году. Это время можно назвать «звездным часом» германия – его стали использовать в качестве полупроводника. В частности, транзисторы на основе германия совершили настоящую революцию в радиоэлектронике.
Германиевый точечный диод в герметичном стеклянном корпусе
Производство германия в промышленных масштабах в нашей стране началось в 1959 году, когда на Медногорском медно-серном комбинате был введен в действие цех переработки пыли. Специалисты комбината разработали уникальную технологию – получение германиевого концентрата из пыли металлургических печей и золы от сжигания угля. Пуск этого цеха относят к крупнейшим внедрениям в цветной металлургии XX века.
Для переработки германиевого концентрата в конечные продукты (чистый германий и его соединения) в 1961 году на Красноярском заводе цветных металлов был создан цех по производству германия. После этого СССР смог полностью отказаться от импорта германия, а в 1970-е годы начать его экспорт и стать мировым лидером в отрасли.
В 1991 году производство в Красноярске было преобразовано в государственное предприятие «Германий». Сегодня АО «Германий» находится под управлением холдинга «Швабе» Госкорпорации Ростех.
Усилители класса AB и класса C
Для моделирования мы будем строить наши усилительные каскады на базе двухтактного усилителя с трансформаторной связью из , показанного на рисунке 1.
Рисунок 1 – Типовой двухтактный каскад, используемый при моделировании усилителей классов AB и C
В действительности, практическая реализация выглядела бы несколько иначе, но трансформаторная связь и отдельные входы смещения базы и коллектора обеспечивают удобные точки для настройки переменных моделирования (например, смещения, входной и выходной связи) для этого исследования усилителя Догерти.
Усилитель класса AB
Усилитель на рисунке 1 можно заставить работать в классе AB, отрегулировав смещение базы VББ таким образом, чтобы через коллекторы протекал небольшой ток покоя (то есть транзисторы смещены при отсутствии сигнала в свою точку «открывания»). Усилитель будет рассчитан на работу на частоте 500 МГц (произвольно выбранная частота). Когда на вход подается синусоидальное РЧ-возбуждение, на выходе создается хорошо его повторяющий синусоидальный выходной сигнал, пока усилитель не начнет уходить в компрессию. Это ясно видно из искажения формы сигналов более высокого уровня на рисунке 2.
Рисунок 2 – Выходной сигнал усилителя класса AB при увеличении уровней входного сигнала
При низких входных уровнях (от 0,25 до 1 В) выходной уровень усилителя пропорционален входному уровню и линейному коэффициенту усиления усилителя. Мы также видим, что сигнал имеет красивую синусоидальную форму (низкие искажения). Когда уровень входного сигнала превышает 1 В, выходной уровень больше не пропорционален входному. Усилитель переходит в компрессию. Более того, форма сигнала становится несколько искаженной.
Важно помнить, что этот конкретный усилитель класса AB во многом похож на источник тока при работе в низкоуровневом «линейном» режиме (поскольку коллекторы транзисторов управляют выходным трансформатором). Как следствие, выходной импеданс относительно высок
Однако когда усилитель насыщается, он начинает больше походить на источник напряжения. Импеданс коллектора транзистора падает, потому что теперь мы видим низкий импеданс шин питания. В состоянии насыщения транзистор почти полностью «открыт».
Усилитель класса C
Изменив точку смещения усилителя на рисунке 1, мы можем создать усилитель класса C. В этом случае транзисторы смещены ниже точки отсечки. При низком входном сигнале этот усилитель пропускает незначительный ток коллектора и «просыпается» при высоких уровнях входного сигнала. Типовое поведение класса C наблюдается в выходном сигнале усилителя на рисунке 3.
Рисунок 3 – Выходной сигнал усилителя класса C для различных уровней входного сигнала
Обратите внимание, как начинает появляться выходной сигнал, когда входное напряжение составляет около 0,75 В. Сигнал очень «пиковый» со значительными периодами, когда транзисторы «закрыты» (плато около напряжения нагрузки 0 В)
Очевидное искажение выходного сигнала показывает, что точность воспроизведения сигнала в этом усилителе не сохраняется ни при каких условиях. Как нам использовать два усилителя с искажениями для получения окончательного выходного сигнала с хорошей точностью?
Применяемые радиодетали, электронные компоненты.
Транзистор VT1 — КТ503 (В, Г, Д, Е), чтобы постоянное напряжение коллектор — эмиттер было 60 В или более. Транзистор VT2 — КТ502 (В, Г, Д, Е)
Транзистор VT3 — КТ815 (В, Г). Транзистор VT4 — КТ814 (В, Г). Транзистор VT5 — КТ818 (В, Г). Транзистор VT6 — КТ819 (В, Г).
Резистор R1 — 130 кОм. Резисторы R2, R3 — 6.6 кОм. Резистор R4 — 120 Ом. Резистор R5 — 66 Ом. Резистор R6 — 2 кОм. Резистор R7 — 1 кОм.
Резисторы R8, R10 — 15 кОм. Резистор R9 — 1 кОм.
Резисторы R11, R12 — 60 Ом.
Резисторы R14, R15 — 33 Ом. Резисторы R13, R18 — 100 Ом. Резисторы R16, R17 — 0.1 Ом.
Все электролитические конденсаторы на схеме — 10 000 мкФ 60 В. Все неэлектролитические — керамические 1 мкФ.
Немного истории
В 40-х годах ХХ века в связи с быстрым развитием науки и техники возникла необходимость в устройствах, которые позволили бы производить вычисления с высокой скоростью и выполнять основные математические операции, такие как сложение, умножение, возведение в степень, логарифмирование, дифференцирование, интегрирование и так далее. Такое устройство получило название операционный усилитель, и в его основе был положен дифференциальный усилитель, который мы рассматривали в прошлой статье. Так как для вычислительных задач использовалось много операционных усилителей, то такие устройства получили названия аналоговые вычислительные машины (АВМ) или аналоговый компьютер.
Пик производства аналоговых компьютеров пришёлся на 1960-1970-е годы и применялись они во всех сферах науки и техники, но со временем были вытеснены цифровыми вычислительными устройствами. Однако с приходом эры цифровых устройств и компьютеров актуальность операционных усилителей не потеряла своё значение. Хотя их «операционные» функции отошли на задний план, операционный усилитель, являясь по своей сути практически идеальным усилителем, имеет такое же значение в аналоговой технике, как и логический инвертор, выполняющий простейшую логическую функцию, в цифровой технике.
Первые операционные усилители были изготовлены на основе электровакуумных ламп и имели размер кирпича (разработаны в 40-50х годах) с довольно скромными параметрами. Современные же операционные усилители, выполненные по интегральной технологии последних поколений имеют полосу частот от 5 кГц до 5 ГГц, а напряжение питания составляет от 0,9 В до 1000 В.
↑ Список упомянутых источников
1. Мосягин В., Кремний против германия в усилителях одинаковой ретро-структуры и новый германиевый кит в конце // Журнал практической электроники «Датагор», 2021. 2. Мосягин В., Входной буфер и регулятор уровня громкости для УМЗЧ // Журнал практической электроники «Датагор», 2021. 3. Классическая схема УМЗЧ (PowerAmplifier) на «Датагорских» транзисторах // Форум на Датагоре. 4. Rysin A. Как избежать ограничения сигнала в эмиттерном повторителе с емкостной развязкой нагрузки // Радиолоцман, 2015, апрель, с. 54 – 57. 5. White Е. Improvements in or relating to thermionic valve amplifier circuit arrangements, British patent no. 564,250 (1940). 6. Петров А. Псевдодвухтактные выходные каскады класса А. // Радиохобби, 2014, № 4, с
57 – 61.Спасибо за внимание!
Однополярное питание операционных усилителей
Если за точку отсчета будет принят положительный полюс батарейки а измеряющий щуп был подключен к минусу то любой вольтметр нам покажет В. Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова. Схемы включения операционных усилителей, описанные выше, не являются исчерпывающими, а лишь только призваны дать основные понятия. При превышении напряжения на входе величины основного опорного напряжения, на выходе получается наибольшее напряжение, которое равно положительному питающему напряжению.
Поэтому интегратор может действовать в качестве активного фильтра низких частот.
И в результате мы получаем К сожалению инвертирующий усилитель обладает одним явным недостатком — низким входным сопротивлением, которое равняется резистору R1.
Как следует из схемы на рис.
Скорее она связана с неприятностями, так как в схеме с отрицательной ОС на высокой частоте могут возникать достаточно большие сдвиги по фазе, приводящие к возникновению положительной ОС и нежелательным автоколебаниям. Усилитель с единичным коэффициентом усиления называют иногда буфером, так как он обладает изолирующими свойствами большим входным импедансом и малым выходным. Более подробно смещение ОУ при однополярном питании рассматривается в . Сигнала поступает на усилитель с бесконечным входным сопротивлением, а напряжение на неинвертирующем входе имеет такое же значение, как и на инвертирующем входе.
Здесь было бы уместно вспомнить транзистор включенный по схеме с ОЭ. В современной измерительной аппаратуре в качестве линейных усилителей используются операционные усилители. Электроника от простого к сложному. Урок 8. Первые схемы на оу. (PCBWay)
Что такое операционный усилитель
Операционный усилитель (ОУ) англ. Operational Amplifier (OpAmp), в народе – операционник, является усилителем постоянного тока (УПТ) с очень большим коэффициентом усиления. Словосочетание «усилитель постоянного тока» не означает, что операционный усилитель может усиливать только постоянный ток. Имеется ввиду, начиная с частоты в ноль Герц, а это и есть постоянный ток. Термин «операционный» укрепился давно, так как первые образцы ОУ использовались для различных математических операций типа интегрирования, дифференцирования, суммирования и тд. Коэффициент усиления ОУ зависит от его типа, назначения, структуры и может превышать 1 млн!
Прецизионные ОУ от Maxim Integrated
Помимо ОУ с технологией «AutoZero» Maxim Integrated предлагает семейство усилителей MAX4426013, главной особенностью которого является автоматическая калибровка при включении питания (таблица 2). При подаче питающего напряжения интегрированная в ОУ схема сброса по питанию (POR) удерживает входы и выходы в высокоимпедансном состоянии в течение 10 мс. За это время внутренняя схема коррекции калибрует ОУ. Такая техника позволяет получить напряжение смещения нуля около 50 мкВ.
Таблица 2. Новые прецизионные ОУ от Maxim Integrated
| Наименование | Число ОУ в корпусе | Питание, В | Ток потребления (типовой), мкА | Напряжение смещения (макс), мкВ | CMRR, дБ | PSRR, дБ | Входной ток (макс), нА | Плотность шума входного напряжения, нВ/√Гц | Плотность шума входного тока, нВ/√Гц |
| MAX44260 | 1 | 1,7…5,5 | 750 | 50 | 90 | 95 | 0,0005 | 12,7 | 0,0012 |
| MAX44261 | 1 | 750 | |||||||
| MAX44263 | 2 | 650 |
MAX44260 имеет дополнительный вход SHDN, позволяющий перевести ОУ в режим пониженного потребления (менее 1 мкА). Выходы и входы ОУ при этом находятся в высокоимпедансном состоянии, благодаря этому возможно каскадирование ОУ, что избавляет от необходимости использовать мультиплексоры. При выходе из данного режима калибровка не производится, что позволяет достичь времени пробуждения не более 30 мкс.
В отличие от MAX44260 в ОУ MAX44261 возможно проведение калибровки без выключения питания. Для этого предназначен дополнительный управляющий вход CAL.
Микросхема MAX44263 имеет два ОУ в одном корпусе.
Общей особенностью всех трех микросхем является отсутствие переходных искажений при переходе через 0 (при переключении входных транзисторов). Это достигается наличием внутреннего преобразователя (charge pump). Выходное напряжение этого преобразователя превышает напряжение питания на 1 В и используется для питания входного каскада.
Помимо малого напряжения смещения, MAX44260/1/3 отличаются низким уровнем собственных шумов. Шум входного напряжения составляет 12,7 нВ/ЦГц, шум входного тока 1,2 фА/ЦГц. При этом частота единичного усиления составляет 15 МГц. Низкие шумы и большая частота единичного усиления позволяют применять данное семейство в составе трансимпедансных усилителей (рисунок 4).
Рис. 4. Трансимпедансный усилитель на основе MAX44260
Стоит отметить, что семейство MAX44260/1/3 идеально подходит для портативных устройств с батарейным питанием (ноутбуки, плееры), так как имеет низкое потребление и малое напряжение питания. Типовой питающий ток каждого усилителя составляет 700 мкА. При этом MAX44260 в спящем режиме потребляет всего 1 мкА. Уровень напряжения питания составляет 1,8 В (при температуре от -40 до 125°C), а при температуре от 0 до 70°C всего 1,7 В.
LM358 цоколевка
Очень малое сопротивление Rвых позволяет подключить к выходу ОУ низкоомную нагрузку, при этом потери мощности на выходном сопротивлении ОУ будут незначительны.
Как такое может быть? Так как, благодаря обратной связи, в точке А сохраняется приблизительно нулевой потенциал, входное сопротивление схемы инвертирующего усилителя равно R Это приводит также что коэффициент усиления для каждого входа будет равен 1.
Чем глубже отрицательная обратная связь, тем меньше внешние характеристики усилителя зависят от характеристик усилителя с разомкнутой обратной связью без ОС , и в конечном счете оказывается, что они зависят только от свойств самой схемы ОС.
Очевидно, что если U2 на рис. Здесь напряжение смещения равно половине напряжения питания. А такое быть может! Причем напряжения могут быть как положительными так и отрицательными.
Как следует из схемы на рис. Диод не обеспечивает достаточной точности преобразования, так как зависимость между падением напряжения и током диода не совсем логарифмическая. Например, сдвоенный ОУ ОР как нельзя лучше подходит для этой схемы.
Однако в этой схеме могут применяться только ОУ с полным размахом входных и выходных напряжений Rail-to-Rail. Если источник входного сигнала не соединен с общей шиной рис. Что из этого получилось, показано на рисунке 7. Для этого нужно уменьшать напряжение на выходе. Направление стрелок на графике указывает направление перемещения гистерезиса.
Неспроста ОУ делятся на ОУ общего применения и высокоточные, прецизионные. Трансформатор понижает ток до 30 вольт. Мобильные электронные системы с питанием от батарей получают все большее распространение. Это может привести к нарушению работы оборудования.
В этой схеме инвертирующий повторитель на ОУ2 создает на нижнем полюсе нагрузки RL потенциал, противофазный по отношению к потенциалу верхнего ее полюса. С входным сопротивлением все, вроде, ясно: он получается равным сопротивлению резистора R1, а вот выходное сопротивление придется посчитать, по формуле, показанной на рисунке Недостаток этой схемы состоит в том, что она обладает малым входным импедансом, особенно для усилителей с большим коэффициентом усиления по напряжению при замкнутой цепи ОС , в которых резистор R1, как правило, бывает небольшим. Для вычисления усиления применяют формулу: Отсюда видно, что усиление операционника не зависит от сопротивления R3, поэтому можно обойтись без него. Причем коэффициент усиления мы можем задать любой. Управление нагревом
Идеальная и реальная модель операционного усилителя
Для того, чтобы понять суть работы ОУ, рассмотрим его идеальную и реальную модели.
1) Входное сопротивление идеального ОУ бесконечно большое.
В реальных ОУ значение входного сопротивления зависит от назначения ОУ (универсальный, видео, прецизионный и т.п.) типа используемых транзисторов и схемотехники входного каскада и может составлять от сотен Ом и до десятков МОм. Типовое значение для ОУ общего применения – несколько МОм.
2) Второе правило вытекает из первого правила. Так как входное сопротивление идеального ОУ бесконечно большое, то входной ток будет равняться нулю.
На самом же деле это допущение вполне справедливо для ОУ с полевыми транзисторами на входе, у которых входные токи могут быть меньше пикоампер. Но есть также ОУ с биполярными транзисторами на входе. Здесь уже входной ток может быть десятки микроампер.
3) Выходное сопротивление идеального ОУ равняется нулю.
Это значит, что напряжение на выходе ОУ не будет изменяться при изменении тока нагрузки. В реальных ОУ общего применения выходное сопротивление составляет десятки Ом (обычно 50 Ом). Кроме того, выходное сопротивление зависит от частоты сигнала.
4) Коэффициент усиления в идеальном ОУ бесконечно большой. В реальности он ограничен внутренней схемотехникой ОУ, а выходное напряжение ограничено напряжением питания.
5) Так как коэффициент усиления бесконечно большой, следовательно, разность напряжений между входами идеального ОУ равняется нулю. Иначе если даже потенциал одного входа будет больше или меньше хотя бы на заряд одного электрона, то на выходе будет бесконечно большой потенциал.
6) Коэффициент усиления в идеальном ОУ не зависит от частоты сигнала и постоянен на всех частотах. В реальных ОУ это условие выполняется только для низких частот до какой-либо частоты среза, которая у каждого ОУ индивидуальна. Обычно за частоту среза принимают падение усиления на 3 дБ или до уровня 0,7 от усиления на нулевой частоте (постоянный ток).
Схема простейшего ОУ на транзисторах выглядит примерно вот так:
