מגברים תפעוליים - סוגים, ייעודים, מארזי מגבר

קצת היסטוריה

ראשית, כמה מילים על מה הם מגברי תפעול (מגברי אופציה). השם עצמו מרמז על ביצוע פעולות מסוימות בעזרתם. האם זה יכול להיות מכשיר כירורגי? ממש לא. כלי זה נועד לבצע פעולות מתמטיות שונות.

בתחילה שימשו מגברי תפעול במחשבים אנלוגיים (AVM), בהם ייצג מידע על ידי אותות רציפים בצורה של זרמים ומתחים.

למרות ש- AVMs הם כעת נחלת העבר, אותות אנלוגייםהמתקבלים מחיישנים שונים (לדוגמא, לחץ נוזלים או זווית הסיבוב של דוושת הגז) משמשים עדיין באופן נרחב מאוד. ויש פשוט לאן ללכת מכאן.

לרוב, אותות אנלוגיים מומרים לדיגיטל באמצעות, למשל, ADC, ועיבודם נוסף מתבצע באופן דיגיטלי באמצעות מעבדי מיקרו-בקרים או מיקרו-בקרים.

מגברי תפעול מנורה

ראשית, AVMs צינורות עדיין, פעולות מתמטיות על נתונים אנלוגיים בוצעו באמצעות מעגלים מיוחדים, אשר נקראו מגברי תפעול. באופן טבעי המגברים התפעוליים הראשונים היו מגברי צינור. המראה והתרשים שלהם מוצגים באיורים 1 ו -2.

איור 1

איור 2

העיצוב של המגבר התפעולי ברור מהאיור: המעגל כולו הורכב בתוך מעטה אחד ופשוט הוכנס לשקע באמצעות בסיס אוקטלי כמנורה יחידה. בסיס היסודות, כדלקמן מאיור 2, הוא זוג מנורות - שלשות כפולות. כאילו רק 4 טרנזיסטורים.

מגברי תעבורה טרנזיסטור

לאחר הופעת הטרנזיסטורים החלו ליישם מגברים תפעוליים בצורת לוחות עם מחברים, ומצב עניינים זה נמשך עד שהומצאו מעגלים משולבים. זה שיפר מעט את מצב העניינים, שלל מהמעגל את כל החסרונות של הצינור: צריכת חשמל גבוהה ואמינות נמוכה בגלל חיי המנורה המוגבלים. אבל למגברי טרנזיסטור היו החסרונות שלהם. קודם כל, הממדים שלהם היו גדולים למדי, הייתי רוצה פחות.

מגברי תפעול משולבים

המגבר התפעולי המשולב הראשון µA702 פותח בשנת 1963 על ידי רוברט ווידלר, עובד Fairchild Semiconductor. המכשיר הכיל 9 טרנזיסטורים בלבד, אך הוא עלה 300 דולר, מה שאפשר להשתמש בו רק בפיתוחים לתעשייה הצבאית. אבל בסך הכל, זה היה צעד ענק קדימה, אחת התגליות הגדולות בתחום האלקטרוניקה.

כבר בשנת 1965 תכנן רוברט ווידלר את המגבר התפעולי µA709, שעלותו הרבה פחות לייצור, תמורת 10 דולר בלבד. ואפילו מחיר כזה לא אפשר להשתמש בו למכשירי חשמל ביתיים, אבל היה די מקובל לאוטומציה תעשייתית וכו '. משימות.

בשנת 1967 הצטרף ווידלר למוליך המוליכים למחצה, שם תחת הנהגתו פיתחו את ה- LM101 שהיה בעל המאפיינים הטובים ביותר. בשנת 1968 שחרר פיירצ'יילד את ה- µA741, שהיה לו תיקון תדר פנימי, מה שהפך את פעולתו ליציבה עוד יותר - מגבר תפעולי עם תיקון פנימי אינו מועיל לעירור עצמי.

כאמור המטרה העיקרית של המגבר התפעולי היא לבצע פעולות מתמטיות על משתנים אנלוגיים המיוצגים על ידי מתחים (סיכום, אינטגרציה, כפל וכו '). אולם מאוחר יותר התברר כי מגבר ה- OP הוא אלמנט מאוד אוניברסלי, והיישום שלו פשוט בלתי מוגבל: הגברת אותות, מסנני תדרים פעילים, גנרטורים, משווים והרבה יותר.

כעת מיוצרים מגברים תפעוליים בכמויות כאלה שפשוט אי אפשר לעשות זאת ללא השימוש בהם. בנוסף, מחירם של מוצרים אלקטרוניים אלה הוא במקרים מסוימים נמוך מאוד, והאפשרויות גבוהות מאוד. מספר מגברים תפעוליים שכנים כבר במקרה אחד, צריכת חשמל מיקרו ורמת רעש פנימית נמוכה מאוד מקרבת מגברים אמיתיים לאלה האידיאליים. כל זה מאפשר שימוש במגברים תפעוליים אפילו בציוד סאונד מקצועי (מערבלים רב-ערוציים), מה שהופך אותם לבלתי ניתנים להחלפה.

כמובן, ההיסטוריה של המראה והפיתוח של מגברים תפעוליים ארוכה הרבה יותר וכנראה מעניינת יותר, אך לעת עתה נגביל את עצמנו למידע זה.

סמלי מגבר תפעולי

או סיפור על משולשים ומלבנים

הצעדים הראשונים ברדיו החובבני מתחילים, ככלל, בשימוש בטרנזיסטורים נפרדים, שלרוב עם אירוניה כלשהי או להפך, כבוד, מומחים מנוסים פשוט מכנים "רופפים". על טרנזיסטורים כאלה אתה יכול לעשות כמעט כל דבר, אך לעיתים קרובות עיסוק זה דורש הסמכה גבוהה למדי של המבצע.

דוגמה פשוטה: כוונון UMZCH איכותי יכול לעלות כמה קבוצות של טרנזיסטורים יקרים וחזקים. כדי למנוע זאת, עליך להיות בעל ניסיון מספיק בבניית מכשירים כאלה, השתמש במכשירי הגנה שונים במעגלי הכוח והעומס. במקרה הפשוט ביותר, מנורות ליבון של המתח וההספק המתאימים.

ניתן להשיג הרבה יותר מהר מהתוצאות הסופיות על בסיס "מגבר" אם אתה משתמש ב- ULF בביצוע המשולב. פשוט הוספנו כמה נגדים, קבלים, ספק כוח, בלוק טימברל, ובבקשה, לפניכם מגבר מוכן. אבל כאן נדבר על מגברים תפעוליים, השימוש בהם בעיצובים של רדיו חובבני.

כנראה שאיש לא יאסוף בבית AVM וכל מיני תוספים - מבדילים. שימוש נפוץ מאוד במגברי מגבר במגברים, במיקסרים, ובדיוק בעת תיקון ציוד אלקטרוני שונה ידרוש לפחות ידע בסיסי אודות מגברים תפעוליים. על מה ייכתב במאמר זה.

כיצד מציינים מגברי תפעול במעגלים חשמליים

כמו כל חלקי הרדיו של מגברי התפעול מצוינים בתרשימים באמצעות סמלים גרפיים קונבנציונליים של UGO. ייעודים יכולים להיות מגוונים מאוד, אם כי באופן כללי הם מתכוונים לאותו הדבר. בהיכרות ראשונה עם מעגלים על מגברים תפעוליים, נוצרים ספקות, פתאום אעשה משהו לא בסדר, פתאום הכל פשוט יישרף.

אם לא לוקחים בחשבון את המבנה הפנימי של מגברי התפעול, אגב, שהוא די מסובך במבט ראשון (אלה המסורות של האלקטרוניקה המשולבת), כלפי חוץ האופראטיבים נראים פשוטים והגיוניים. התיאור הנוסף יעסוק רק במסקנות החיצוניות והשימוש בהן בסכימות שונות.

למגבר תפעולי מודרני בדרך כלל שתי כניסות, פלט אחד ושני יציאות לחיבור כוח. זה הסט המינימלי "ג'נטלמני". בנוסף למסקנות לעיל, יתכנו מסקנות לחיבור אלמנטים לתיקון תדרים, מסקנות לאיזון (התאמת אפס בתפוקה). באיור 1 מוצגים UGOs למגברים תפעוליים. שקול אותם ככל האפשר.

איור 3

באיורים 1 א ו 1 ב, המקרים של המגבר התפעולי מוצגים בצורה של משולש ישר. כן, זה לא יותר מאשר תיק מיקרו-מעגלים. בצד שמאל יש 2 כניסות: היפוך (מסומן על ידי סימן מינוס או עיגול קטן) ואינו הפוך (מסומן על ידי סימן פלוס או שצייר פשוט ללא מעגל). הערה: אם המעגל נמשך לפי "כללי הטון הטוב", אז כל הכניסות נמצאות בצד שמאל, והיציאות הן מימין לאלמנט המדובר.מסקנות עזר, למשל, תיקון, תזונה, יכולות להיות ממוקמות כרצונכם.

כאן, ממש בפינה הימנית של המשולש, יש פלט עם הכיתוב "פלט", והמסופים לחיבור הכוח, לרוב שני קוטבים, מוצגים מעל ומתחת. כדי לא להעמיס יתר, אל תערפל במסקנות המעגל, לרוב לא מוצגים ספקי כוח. הצטרפותם מצוינת בפשטות בהערות לתכנית.

ניתן לתאר את המקרה של המגבר התפעולי כמלבן, כפי שמוצג באיור 1 ג. כל החלקים האחרים של דמות זו זהים למקרה משולש.

מארזים למגברים תפעוליים

הטכנולוגיה המודרנית למחצה למוליכים למחצה השיגה התקדמות כזו עד כי אי אפשר לספור את מספר מבני המוליכים למחצה במתחם אחד. מספיק לזכור מעבדים מיקרו-מודרניים, שמספר הטרנזיסטורים בהם מסתכם במיליארדי חלקים. לכן, למקם במקרה אחד כמה מגברים תפעוליים המכילים רק כמה עשרות טרנזיסטורים זה אפילו עניין פשוט מאוד.

איור 4

מיקום הטרמינלים של מגברי התפעול מסוגים שונים באותם מקרים זהה, מה שמקל מאוד על החלפתם, במיוחד במקרים בהם מגברי התפעול מותקנים במחברים - שקעים. אך יחד עם זאת ניתן לבצע מגברים תפעוליים מאותו סוג במקרים שונים לחלוטין. מגוון זה נדרש בתנאים של ייצור המוני ובגודל גדול בעיקר לנוחות פיתוח מעגלים מודפסים ובעיצוב כולו של מכשיר אלקטרוני.

איור 3 מראה את המגברים התפעוליים שנעשו במקרי DIP8, DIP14.

 

איור 5

איור 4 מראה מגבר תפעולי מסוג 4558 במארז מסוג SIP-8 - מארז שמונה פינים בשורה אחת.

איור 6

נכון לעכשיו, מגברים תפעוליים במארזי SMD צוברים פופולריות גוברת.

איור 7

במאמר הבא, נשקול את המגבר התפעולי האידיאלי, כניסותיו ותפוקותיו, וכמה תכונות בסיסיות שמועילות בתהליך פיתוח וייצור עצמאי (קראו רק הלחמה בשעות הפנאי שלכם) של תוכניות שונות "לנפש". וזה ממש טוב אם תהליך ההלחמה יוחלף לוחות לחם ללא הלחמהעליו כבר התייחס המאמר.

המשך המאמר:המגבר התפעולי האידיאלי

בוריס אלאדישקין