CECHY MONOLITYCZNYCH WZMACNIACZY OPERACYJNYCH

NA PRZYKŁADZIE ULY7741.

Monolityczne wzmacniacze operacyjne realizują praktycznie koncepcję idealnych wzmacniaczy operacyjnych, którym przypisuje się następujące właściwości:

1. wejście - symetryczne jak we wzmacniaczu różnicowym, wyjście zaś niesymetryczne

2. przy braku wysterowania napięcie wyjściowe ma wartość zerową

3. wzmocnienie różnicowe przy otwartej pętli sprzężenia zwrotnego - nieskończenie duże

4. wzmocnienie sygnału sumacyjnego - zerowe

5. pasmo przenoszenia - nieskończenie szerokie

6. rezystancje wejściowe - nieskończenie duże

7. rezystancja wyjściowa - zerowa

8. 
   przenoszenie sygnału różnicowego - liniowe

9. całkowita niewrażliwość na zmiany temperatury i napięcia zasilania

10. brak szumów własnych.

Budowa i właściwości rzeczywistych monolitycznych wzmacniaczy operacyjnych będzie omówiona na przykładzie układu ULY 7741N.

Schemat struktury wzmacniacza operacyjnego ULY7741N i jego symbol

Jest to najbardziej rozpowszechniony monolityczny wzmacniacz operacyjny ogólnego przeznaczenia, produkowany pod różnymi nazwami przez większość firm wytwarzających analogowe układy scalone. Strukturę układu ULY 7741N można podzielić na trzy bloki:

1. blok wejściowy z tranzystorami T1, T2 na wejściu i tranzystorami T4, T6 na wyjściu

2. blok wyjściowy z tranzystorem T15 na wejściu i tranzystorami T19, T20 na wyjściu

3. blok polaryzacji na tranzystorach T8 ÷ T13 i T16.

Blok wejściowy jest wzmacniaczem różnicowym z tzw. Aktywnym obciążeniem. Pary tranzystorów T1, T3 i T2, T4 tworzą struktury równoważne tranzystorom złożonym p - n - p, których bazy stanowią wejścia układu, natomiast kolektory pokrywają się z kolektorami tranzystorów T3, T4. dzięki pomysłowemu układowi polaryzacji tranzystorów T1 ÷ T4 suma prądów kolektorowych tranzystorów wejściowych jest wielkością stałą, niezależną od napięcia wejściowego wzmacniacza. Bazy tranzystorów T3 i T4 są bowiem polaryzowane prądem stałym, niezależnym od napięcia wejściowego, a więc suma prądów emiterowych tych tranzystorów jest też wielkością stałą niezależną od napięcia wejściowego wzmacniacza. Obciążenie aktywne wejściowego stopnia różnicowego tworzą tranzystory T5 ÷ T7. są one połączone w tzw. Układ powtarzania prądu (zwierciadło prądowe, źródło prądowe). Prąd kolektora tranzystora T6 (I6) jest równy prądowi kolektora tranzystora złożonego T1/T3. z takim obciążeniem blok wejściowy z wyjściem niesymetrycznym ma takie samo wzmocnienie jak klasyczny stopień różnicowy z wyjściem symetrycznym. Przy bloku sygnału wejściowego stopień wejściowy powinien być zrównoważony, tj. powinna zachodzić równość I2 = I6. Ponieważ w praktyce z reguły nie jest to spełnione, emitery tranzystorów T5 i T6 są wyprowadzone na zewnątrz, co umożliwia przyłączenie elementów korygujących równowagę bloku wejściowego. Blok wyjściowy tworzą tranzystory T15, T17, T19, T20, które spełniają funkcję elementów wzmacniających, oraz tranzystory T14 i T18 spełniające funkcję bezpieczników przeciążeniowych. Tranzystory T19 i T20 tworzą parę komplementarną, pracującą w układzie przeciwsobnym jak stopnie końcowe wzmacniaczy mocy m.cz. Rezystory R9 i R10 są przeznaczone do zabezpieczenia tranzystorów wyjściowych przed skutkami zwarcia wyjścia przy pełnym wysterowaniu monolitycznego wzmacniacza operacyjnego. Dodatkowe zabezpieczenie przed skutkami przesterowania jest zrealizowane

ULY774IN

RÓWNOWAŻENIE

1

RÓWNOWAŻENIE

5

1

4

6

2

3

WE

ODWRACAJĄCE

WY

NIEODWRACAJĄCE

+Ucc

-Ucc

WY

---