Главная -> Книги

( 0 ) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (0)

интегральные усилители

Создание микроэлектронной аппаратуры требует большого разнообразия микросхем со стабильными параметрами. Особенно жесткие требования предъявляются к аналоговым микросхемам. Для разработки аналоговой аппаратуры целесообразно применять универсальные микросхемы, на основе которых можно строить различные функциональные узлы. Эта универсальность достигается, как правило, за счет избыточности активных элементов в их схемах.

Интегральный операционный усилитель (ОУ) является уни-нсрсальной микросхемой. Это усилитель постоянного тока, имеющий в диапазоне частот от нуля до нескольких килогерц усиленяе не менее нескольких • тысяч. Операционный усилитель с обратной связью (ОС) имеет коэффициент передачи, который определяется только отношением значений элементов цепи ОС. При соответствующем выборе внешних элементов ОУ может использоваться для сложения, вычитания, усреднения, интегрирования, дифференциро-нания сигналов, а также для получения различных функциональных занисимостсй. За способность выполнять различные математические операции он и получил название «операционный усилитель».

В результате развития интегральной технологии совершенство-нались параметры ОУ и снижалась их стоимость. Это способство-нало широкому применению ОУ для построения различных аналоговых и аналого-цифровых функциональных узлов. Вместо отдельных элементов разработчик может пользоваться универсальной микросхемой с гарантированными характеристиками. Замена отдельных элементов на ОУ дает следующие преимущества: высокую надежность, низкую стоимость, малые габариты, упрощение проектирования, пригодность для применения в сложных системах.

Широкие функциональные возможности ОУ позволяют успешно применять их в бескорпусном исполнении в качестве активных элементов гибридных микросборок. Создаются условия для унификации структурных решений отдельных электронных узлов.

Успешное использование метода крупноблочного проектирования на основе ОУ возможно лишь тогда, когда достаточно хорошо изучены не только внешние цепи, подключаемые к ОУ, но и его



внутренние характеристики. Разработчик должен уметь оценивать преимущества и недостатки ОУ. Зная параметры данного ОУ, можно предсказать его поведение в конкретной схеме.

Вопросам проектирования и применения ОУ посвящены ряд книжных изданий и большое число журнальных статей.

Широко известна книга Г. Корн и Т. Корн [10], освещающая общие вопросы использования ОУ в аналоговых вычислительных машинах.

Методы уменьшения погрешностей при выполнении математических операций на ОУ разработаны в трудах Д. Е. Полоннико-ва [7].

В 1964 Г. фирма Burr-Brown (США) опубликовала «Справочник по применению операционных усилителей», где ОУ рассматривается как универсальная микросхема. В 1971 г. сотрудники этой фирмы издали фундаментальный труд [1] по проектированию и применению ОУ.

Подробно изложены вопросы применения ОУ в «Справочнике» фирмы Fairchild Semiconductor (США). Фирма разработала широко известные ОУ с кодовым индексом lA ([гА702, [аА709, хА740 и др.).

Новые поколения ОУ стимулировали разработку более совершенных функциональных узлов. Ряд интересных разработок отражен в материалах фирмы National Semiconductor.

Много оригинальных применений ОУ опубликовано в журнале «Электроника» (США).

В книге Ж. Марше [2] наряду с описанием известных схем затрагиваются новые области применения ОУ: циркулятор, ротатор и т. д. Вопросы проектирования и применения ОУ отражены в ряде переводных изданий [6, 11, 38, 39].

Хорошим справочным и учебным, пособием является книга Дж. Рутковски [48] и руководство [8] Дж. Ленка.

Вопросам применения ОУ посвящен ряд отечественных книжных изданий и статей в периодической печати. Разработчику полезно ознакомиться с монографиями А. Г. Алексенко [3], В. Л. Шило [4], В. С. Гутникова [5], сборниками «Электронная техника в автоматике» под ред. Ю. И. Конева, книгами [40, 41].

Распространение интегральных ОУ началось с крупносерийного выпуска в 1964 г. фирмой Fairchild ОУ типа цА702, затем цА709, разработанных Р. Видларом. Последняя схема считается классической, В [4] описаны принципиальные схемы и свойства наиболее известных зарубежных ОУ. Микросхема [.iA709 обладает оптимумом технико-экономических параметров. Ее электрические характеристики достаточно хороши для массового применения в самой разнообразной электронной аппаратуре, а схемотехника не налагает



особых ограничений на технологический цикл. Это обеспечивает высокий процент выхода годных изделий при низкой себестоимости.

В конце 60-х годов появились отечественные аналоги микросхем р,А702 и цА709. Это соответственно ОУ типов 140УД1 и 140УД2 (старое обозначение 1УТ401 и 1УТ402). Схема 140УД2 не копировала схему ji,A709. Но, обладая совокупностью параметров, близких к параметрам ОУ типа [гА709, схема 140УД2 оказалась значительно сложнее. Для обеспечения устойчивости ее работы требуется около пяти внешних элементов. Полным аналогом ОУ цк709 является ОУ типа 153УД1.

Указанные микросхемы имеют три-четыре каскада усиления и образуют так называемое первое поколение интегральных ОУ.

Дальнейшее развитие схемотехники и технологии производства ОУ идет по пути увеличения коэффициента усиления и входного сопротивления, уменьшения (исключения) внешних элементов коррекции, снижения потребляемой мощности в режиме покоя, уменьшения напряжения смещения и дрейфа.

Несмотря на широкое применение ОУ, их функциональные возможности реализуются далеко не полностью. Частично это объясняется тем, что работы по вопросам проектирования и применения ОУ, как правило, узко специализированы. Кроме того, в изданных справочниках содержится мало сведений о типах и параметрах отечественных ОУ.

При написании этого пособия была поставлена цель - обобщить и систематизировать информационный материал об отечественных ОУ и изложить примеры их применения, пригодные для инженерной практики. Некоторое влияние на содержание книги оказал опыт автора как разработчика электронных узлов.

Автор приносит благодарность научному рецензенту, проф. Д. Е. Полонникову и редактору, канд. техн. наук М. В. Гальперину, чьи советы и замечания способствовали систематизации материала и улучшению качества рукописи.

Ваши отзывы и предложения просьба направлять по адресу: 113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10, Энергоиздат.

Автор



( 0 ) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20)