צ'יפס אנלוגי אגדי

בין השבבים הרבים המוצגים בשוק המודרני של רכיבים מיקרואלקטרוניים, ישנן אגדות אמיתיות שזכו בצדק למוניטין הגבוה שלהן. במאמר זה נתמקד בארבעה מעגלי מיקרו אנלוגיים אגדיים כאלה, כלומר: NE555, A741, TL431 ו- LM311.

טיימר משולב NE555

מעגל משולב אנלוגי NE555 הוא טיימר אוניברסלי. זה משמש בהצלחה במעגלים אלקטרוניים מודרניים רבים כדי לייצר פולסים חוזרים או יחידים עם מאפייני זמן קבועים. השבב למעשה אסינכרוני ההדק RSבעלי ספי כניסה ספציפיים המוגדרים במדויק על ידי משווים אנלוגיים פנימיים ומחיצת מתח מדויקת.

המבנה המשולב של המיקרו-מעגל כולל 23 טרנזיסטורים, 16 נגדים ו -2 דיודות. NE555 עדיין קיים באריזות שונות, אך הוא פופולרי ביותר במקרי DIP-8 ו- SO-8, ובצורה זו ניתן למצוא אותו על גבי לוחות רבים. יצרנים מקומיים מייצרים אנלוגים של טיימר זה תחת השם KR1006VI1.

ההיסטוריה של השבב NE555 החלה בשנת 1970, אז הנס קמנסינד, עובד חברת המיקרואלקטרוניקה האמריקאית סיגנטיקס, מומחה במעגלי PLL, ניפוי PLL עם VCO, שתדירותו הייתה כעת בלתי תלויה במתח, שנורה בגלל המשבר הכלכלי.

פיתוח זה נקרא לימים NE566, והכיל את כל המרכיבים של טיימר NE555 העתידי, כולל משווים, מחיצת מתחמפעיל ומפתח. המעגל יכול ליצור פולסים משולשים עם המשרעת שנקבעה על ידי המחלק הפנימי, ועם התדר שנקבע על ידי מעגל ה- RC החיצוני.

האנס קמנסינד מכר את פיתוחו לסיגנטיקס, ואז הציע לעדן אותו למולטיברטור הממתין - מחולל דופק יחיד. הרעיון לא נתמך מייד, אך מנהל המכירות של סיגנטיקס, ארט פיורי, התעקש והפרויקט אושר. השבב העתידי נקרא NE555 (NE מבית SigNEtics).

חידוש וניקוי הניפוי של הטיימר ארכו מספר חודשים נוספים, ולבסוף בשנת 1971 החלו מכירות NE555 במקרה של שמונה פינים במחיר של 75 סנט. כיום, אנלוגים פונקציונליים של NE555 המקורית זמינים במגוון גרסאות דו קוטביות ו- CMOS על ידי כמעט כל היצרנים הגדולים של רכיבים אלקטרוניים.

כעת שקלו את מטרת מסקנותיו של הטיימר המשולב NE555, זה יאפשר לקורא להבין את הסיבה שבגלל השבב הזה זכה לפופולריות עצומה הן בקרב מומחים והן בקרב חובבי רדיו חובבים.

• המסקנה הראשונה היא כדור הארץ. הוא מחובר לחוט השלילי של מקור הכוח.

• המסקנה השנייה היא הטריגר. כאשר המתח בסיכה זו נמוך מ- 1/3 ממתח האספקה, טיימר מתחיל. במקביל, הזרם הנצרך על ידי קלט זה אינו עולה על 500 nA.

• המסקנה השלישית היא הדרך החוצה. כאשר טיימר פועל, המתח בטרמינל זה הוא 1.7 וולט פחות ממתח האספקה, והזרם המרבי של מסוף זה מגיע ל 200 mA.

• המסקנה הרביעית מתאפסת. כשמגיעים לפלט זה מתח ברמה נמוכה, מתחת ל 0.7 וולט, המיקרו מעגל חוזר למצב המקורי. אם אין צורך לבצע איפוס במהלך הפעולה במעגל, פלט זה פשוט מחובר לתוספת של מקור הכוח של המיקרו-מעגל.

• המסקנה החמישית היא שליטה. פלט זה נמצא תחת מתח ייחוס ומחובר לכניסה ההפוכה של המשווה הראשון.

• המסקנה השישית היא הסף, עצור. כאשר מתח גבוה יותר מ- 2/3 ממתח האספקה ​​מועבר לפלט זה, טיימר ייעצר והיציאה שלו תועבר למצב מנוחה.

• המסקנה השביעית היא שחרור. כאשר מפלט המיקרו-מעגל נמוך, סיכה זו בתוך המיקרו-מעגל מחוברת לקרקע, וכאשר תפוקת המיקרו-מעגל גבוהה, סיכה זו מנותקת מהקרקע. סיכה זו מסוגלת לעמוד בזרמים של עד 200 מיליאמפר.

• המסקנה השמינית היא תזונה. סיכה זו מחוברת לחוט החיובי של מקור הכוח של המיקרו-מעגל, שהמתח שלו יכול להיות בין 4.5 ל -16 וולט.

שבב NE555 נעשה שימוש נרחב בגלל הרבגוניות שלו. על בסיסו בנויים גנרטורים, מודולטורים, ממסרי זמן, מכשירי סף וצמתים רבים אחרים של ציוד אלקטרוני שונה, אשר מגווןם מוגבל רק על ידי דמיונם וגישתם היצירתית של מהנדסים ומפתחים.

דוגמאות למשימות שיש לפתור הן: הפונקציה של שחזור אות דיגיטלי המעוות בקווי תקשורת, פילטרים מפטפטים, מיתוג ספקי כוח, בקרי כיבוי במערכות בקרה אוטומטיות, בקרי PWM, טיימרים ועוד.

חומרים נוספים על השבב NE555:

555 טיימר משולב - נסע בגליון הנתונים

555 עיצובי טיימר משולבים

חסימת הגנת דליפת מים

PWM - בקר מבוסס על טיימר משולב NE555 לעמעום נוריות LED

מגבר תפעולי uA741

uA741 הוא מגבר תפעולי המבוסס על טרנזיסטורים דו קוטביים. מגבר תפעולי מהדור השני, שפותח בשנת 1968 על ידי מהנדס מוליכים למחצה של פיירצ'ילד דייוויד פולגר, הוא שינוי של המגבר התפעולי LM101, שדרש קבל קבלת תדר חיצוני. עד uA741, כבר לא היה צורך בקבל חיצוני מכיוון שכאן הוא מותקן מייד על השבב עצמו.

המאפיינים של uA741 היו מושלמים לאותה תקופה, וקלות השימוש במיקרו-מעגל תרמה לשימוש נרחב. אז uA741 הפך למגבר תפעולי רגיל אוניברסלי, ועד היום האנלוגים שלו מיוצרים על ידי יצרנים רבים של רכיבים מיקרואלקטרוניים, למשל: AD741, LM741, והאנלוג המקומי - K140UD7. מעגלי מיקרו אלה זמינים הן בחבילות DIP והן בחבילות שבבים.

בלב המגברים התפעוליים הוא אותו עיקרון, ההבדלים הם רק במבנה. המגברים התפעוליים של הדור השני והבאות הבאים כוללים את הבלוקים התפקודיים הבאים:

• שלב הקלט הוא מגבר דיפרנציאלי המספק הגברה בעקיפת כניסה גבוהה וברמת רעש נמוכה.

• מגבר במתח גבוה, תגובת התדר פוחתת כמו במסנן מעבר נמוך עם עמוד קטן. זה לא דיפרנציאלי, הדרך היחידה החוצה.

• שלב הפלט (מגבר) המעניק יכולת עומס גבוהה, התנגדות פלט נמוכה ומספק הגנה מפני קצר חשמלי והגבלת זרם הפלט.

קבלים משולבים של 30 pF מספקים משוב שלילי תלוי בתדר המגביר את היציבות של המגבר התפעולי בעבודה עם משוב חיצוני. זהו מה שמכונה פיצוי מילר, שמתפקד כמעט כמו אינטגרטור הבנוי על מגבר תפעולי. פיצוי תדרים מעניק למגבר התפעולי יציבות ללא תנאי במגוון רחב של תנאים ובכך מפשט את השימוש בו במגוון רחב של מכשירים אלקטרוניים.

בשלב הפלט uA741 יש נגן עם התנגדות של 25 אוהם המשמש כחיישן זרם. יחד עם הטרנזיסטור Q17, נגדי זה מגביל את הזרם של חסיד הפולט Q14 לכ- 25 mA. בזרוע התחתונה של שלב פלט הדחיפה מושך מגבלת הזרם דרך טרנזיסטור Q20 על ידי מדידת זרם דרך פולט הטרנזיסטור Q19 וההגבלה שלאחר מכן של הזרם הזורם לבסיס Q15. בשינויים מודרניים יותר של מעגלי uA741 ניתן להשתמש בשיטות להגבלת זרם הפלט השונים מעט מאלה שתוארו כאן.

לשבב שני סיכות אופסט לאיזון, ומאפשרים לך להתאים את הטיה הקלט של המגבר התפעולי לאפס בדיוק. ניתן להשתמש בפוטנציומטר חיצוני למטרה זו. מתח האספקה ​​של המיקרו מעגל יכול להגיע בין + -18 ל- + -22 וולט, תלוי בשינוי, אולם הטווח המומלץ הוא בין + -5 ל- + -15 וולט.

ראה גם בנושא זה:

מהם מגברי תפעול

משוב על מעגלי מגבר תפעולי

משוב מעגלי מגבר תפעולי

ווסת מתח מתכוונן TL431

ה- TL431 הושק על ידי Texas Instruments בשנת 1978, והוצב כווסת מתח מתכוונן מדויק. הגרסה הקודמת הייתה שבב TL430 פחות מדויק. כיום, TL431 מיוצר על ידי יצרנים רבים תחת הסימונים: LM431, KA431, ומקבילה המקומי - KR142EN19A.

ה- TL431 הוא בעצם דיודה זנר מבוקרת, שנמצאת לעתים קרובות בחבילת TO-92 בעלת שלושה פינים. אפשר לראות את השבב הזה על הלוח של כל אחד מהמודרניים החלפת ספקי כוח, לפחות - בתכנית של בידוד גלווני של מעגלים משניים.

המעגל המיקרו מווסת בפשטות: כאשר מוחל על אלקטרודה שליטה מתח של 2.5 וולט, הטרנזיסטור הפנימי, שמבצע את הפונקציה של דיודה זנר, נכנס למצב הולכה.

משמעות הממצאים ברורה מתרשים הזרימה:

• המסקנה הראשונה היא אלקטרודת הבקרה.

• המסקנה השנייה - נושאת את הפונקציה של האנודה של דיודה זנר.

• המסקנה השלישית - ממלאת את תפקיד הקתודה של דיודה זנר.

מתח ההפעלה בקתודה יכול להיות בטווח של 2.5 עד 36 וולט, והזרם במצב המוליך לא צריך לעלות על 100 מיליאמפרפר, ואילו זרם הבקרה אינו עולה על 4 מיקרומטר. להתייחסות המתח הפנימית ערך נומינלי של 2.5 וולט.

המיקרו-מעגל קל כל-כך לקבוע את התצורה והשימוש בו עד שכבר מצא את היישום הרחב ביותר במכשירים אלקטרוניים שונים, החל ממספקי כוח מיתוגיים, שם הוא עובד באופן מסורתי יחד עם מצמד אופטי, ומסתיים בחיישני אור וטמפרטורה.

כיום קשה למצוא מכשיר ביתי בכל מקום בו TL431 נמצא, מסיבה זו ממש שבב זה זמין במקרים רבים ושונים. לפיכך, TL431 הוא נהדר לבניית מעגלי משוב בהיבטים שונים לחלוטין של מושג זה.

דוגמאות לשימוש בשבבים TL431:

בקר טמפרטורה פשוט

מחוונים והתקני איתות על דיודה זנר מתכווננת TL431

משווה אנלוגי LM311

המשווה האנלוגי LM311 מיוצר על ידי National Semiconductor מאז 1973 (מאז 23 בספטמבר 2011 החברה הייתה רשמית חלק מטקסס אינסטרומנטים). האנלוג המקומי של משווה זה הוא KR554CA3.

משווה מתח משולב זה מאופיין בזרם כניסה קטן מאוד (150 נפט). הוא תוכנן במיוחד לשימוש במגוון רחב של מתחי אספקה: מ + - 15 וולט רגיל ועד חד קוטבי + 5 וולט, מסורתי להיגיון דיגיטלי. פלט המשווה תואם לרמות TTL, RTL, DTL ו- MOS.

שלב הפלט שלו עם אספן פתוח מאפשר לטעון ישירות את הפלט לממסר או למנורת ליבון, ולהעביר זרם עד 50 mA במתח של עד 50 V. צריכת החשמל של המיקרו מעגל היא רק 135 מגוואט עם מתח של + -15 V. הנתונים על משווה LM311 מוצגים סכימות טיפוסיות רבות של היישומים שלה.

המעגל המיקרו מכיל 20 נגדים, 22 טרנזיסטורים דו קוטביים, טרנזיסטור אפקט שדה אחד ו -2 דיודות. ניתן לבודד את הכניסה והפלט של LM311 מעל קרקע המעגל כך שמעגל הפלט של מעגל המיקרו פועל על עומס מקורקע או על עומס המחובר לקוטב השלילי או החיובי של מקור הכוח.

במעגל ההשוואה ישנן אפשרויות לאיזון הסטה ושער, וניתן לחבר את היציאות של מספר LM311 באמצעות מעגל OR קווי. ההסתברות לחיוביות שגויות עבור שבב זה היא נמוכה מאוד.

חומרים נוספים בנושא זה:

כיצד מסדר את המשווה האנלוגי ועובד

מעגלי משווה

תרמוסטט למרתף במושווה LM311