Электроника:Полупроводники/Операционные усилители/Модели операционных усилителей

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak)
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Модели операционных усилителей[1]

Хотя операционные усилители обычно ассоциируются с полупроводниковыми устройствами, построенными в виде интегральных схем на миниатюрном кремниевом кристалле, первые операционные усилители на самом деле были схемами на электронных лампах. Первый коммерческий операционный усилитель общего назначения был изготовлен компанией «George A. Philbrick Researches, Incorporated» в 1952 году. Обозначенный K2-W, он был построен на основе двух двухтриодных ламп, установленных в сборке с восьмеричным (8-контактным) разъёмом-розеткой для лёгкой установки и обслуживания в шинах электронного оборудования той эпохи. Сборка выглядела примерно так:

Рис. 1. K2-W, прадедушка современных операционных усилителей.
Рис. 1. K2-W, прадедушка современных операционных усилителей.

На принципиальной схеме показаны две лампы вместе с десятью резисторами и двумя конденсаторами, это довольно простая схема даже по стандартам 1952 года:

Рис. 2. K2-W, принципиальная схема.
Рис. 2. K2-W, принципиальная схема.

Как работают вакуумные трубки?

Если вы не знакомы с работой электронных ламп, то они работают аналогично N-канальным IGFET-транзисторам обеднённого типа: то есть они проводят больше тока, когда управляющая сетка (пунктирная линия на рисунке 2 выше) сделана более положительной по сравнению с катодом (изогнутая линия в нижней части символа трубки) и проводят меньше тока, когда управляющая сетка сделана менее положительной (или более отрицательной), чем катод. Сдвоенная триодная лампа слева работает как дифференциальная пара, преобразующая дифференциальные входы (инвертирующие и неинвертирующие входные сигналы напряжения) в один усиленный сигнал напряжения, который затем подаётся в управляющую сетку левого триода второй пары триодов через делитель напряжения (рабочий диапазон: 1–2,2 МОм). Этот триод усиливает и инвертирует выходной сигнал дифференциальной пары для большего усиления по напряжению, затем усиленный сигнал подаётся на второй триод той же двухтриодной лампы в неинвертирующей конфигурации усилителя для большего усиления по току. Две неоновые «светящиеся лампы» действуют как регуляторы напряжения, аналогично полупроводниковым стабилитронам, обеспечивая напряжение смещения в соединении между двумя несимметричными триодами усилителя.

При двойном напряжении питания ±300 вольт этот операционный усилитель мог подавать только выходное напряжение ±50 вольт, что очень слабенько по сегодняшним меркам. Он имел коэффициент усиления по напряжению без обратной связи от 15000 до 20000, скорость нарастания ±12 вольт/мксек, максимальный выходной ток 1 мА, потребляемую мощность в режиме покоя более 3 Вт (без учёта мощности нитей накала ламп!) и стоил около 24 долларов (в долларах 1952 года, нужно умножить в 8-9 раз, чтобы получить примерную цену на сегодняшний день с учётом инфляции). Лучшая производительность могла быть достигнута при использовании более сложной схемы, но только за счёт большего энергопотребления, большей стоимости и снижения надёжности.

Влияние твердотельных транзисторов на операционные усилители

С появлением твердотельных транзисторов стали возможны операционные усилители с гораздо меньшим энергопотреблением в режиме покоя и повышенной надёжностью, но многие другие параметры производительности остались примерно такими же. Возьмём, к примеру, модель P55A от Филбрика, твердотельный операционный усилитель общего назначения примерно 1966 года. P55A обладал коэффициентом усиления без обратной связи 40 тыс., скоростью нарастания напряжения 1,5 В/мкс и амплитудой выходного напряжения ±11 вольт (при напряжении источника питания ±15 вольт), максимальном выходном токе 2,2 мА и стоимости 49 долларов (или около 21 доллара для версии «служебного класса»). P55A, как и другие операционные усилители в линейке от Филбрика того времени, имел конструкцию с дискретными компонентами, входящие в его состав транзисторы, резисторы и конденсаторы были размещены в сплошном «кирпичике», напоминающем большой корпус интегральной схемы.

Создать примитивный операционный усилитель из дискретных компонентов не так уж и сложно. Вот одна из подобных схем:

Рис. 3. Простой операционный усилитель из дискретных компонентов.
Рис. 3. Простой операционный усилитель из дискретных компонентов.

Хотя по современным меркам его производительность довольно мала, он демонстрирует, что сложность необязательна при создании минимально функционирующего операционного усилителя. Транзисторы Q3 и Q4 образуют основу другой схемы дифференциальной пары, полупроводникового эквивалента первой триодной лампы в схеме K2-W. Как и в схеме с вакуумной трубкой, цель дифференциальной пары – усилить и преобразовать дифференциальное напряжение между двумя входными клеммами в несимметричное выходное напряжение.

Влияние технологии интегральных схем на конструкции операционных усилителей

С появлением технологии интегральных схем конструкции операционных усилителей резко повысили производительность, надёжность, плотность и экономичность. Между 1964 и 1968 годами корпорация «Fairchild» представила три модели операционных усилителей IC: 702, 709 и всё ещё популярный 741. Хотя 741 сейчас считается устаревшим с точки зрения производительности, он пока что остаётся фаворитом среди любителей за простоту и отказоустойчивость (например, присутствует защита от короткого замыкания на выходе). Личный опыт злоупотребления многими операционными усилителями 741 привёл меня к выводу, чтобы угробить этот чип – надо как следует постараться…

Внутренняя принципиальная схема операционного усилителя модели 741:

Рис. 4. Принципиальная схема операционного усилителя модели 741.
Рис. 4. Принципиальная схема операционного усилителя модели 741.

По стандартам интегральных схем 741 – очень простое устройство: пример маломасштабной интеграции или технологии SSI. Было бы непросто построить эту схему с использованием дискретных компонентов, поэтому вы можете оценить преимущества даже самой примитивной технологии интегральных схем по сравнению с дискретными компонентами, в которых задействовано большое количество деталей.

Сравнение рабочих характеристик некоторых операционных усилителей

Любителям, студентам или инженерам, желающим повысить производительность, доступны буквально сотни моделей операционных усилителей. Многие продаются менее чем за доллар за штуку, и это в розницу! Инструменты специального назначения и операционные усилители для радиочастот могут быть несколько дороже. В этом разделе я продемонстрирую несколько популярных и доступных операционных усилителей, сравнив их характеристики производительности. Достопочтенный 741 включён в качестве «эталона» для сравнения, хотя, как я уже говорил, он считается устаревшим.

Широко используемые операционные усилители:

Модель Устройство/
упаковка
(количество)		 Источник
питания
(Вольт)		 Пропускная
способность
(МГц)		 Ток
смещения
(нА)		 Скорость
нарастания
(В/мкСм)		 Выходной
ток
(мА)
TL082 2 12/36 4 8 13 17
LM301A 1 10/36 1 250 0,5 25
LM318 1 10/40 15 500 70 20
LM324 4 3/32 1 45 0,25 20
LF353 2 12/36 4 8 13 20
LF356 1 10/36 5 8 12 25
LF411 1 10/36 4 20 15 25
741C 1 10/36 1 500 0,5 25
LM833 2 10/36 15 1050 7 40
LM1458 2 6/36 1 800 10 45
CA3130 1 5/16 15 0,05 10 20

В таблице перечислены лишь некоторые из бюджетных моделей операционных усилителей, широко доступных от поставщиков электроники. Большинство из них можно приобрести в магазинах розничной торговли, таких как «Radio Shack». Все они напрямую от производителя стоят ниже $1,00 (цены 2001 года). Как видите, производительность некоторых из этих устройств существенно различается. Возьмём, к примеру, параметр входного тока смещения: CA3130 получает приз за наименьшее значение 0,05 нА (или 50 пА), а LM833 имеет самое высокое значение, немного превышающее 1 мкА. Модель CA3130 обеспечивает невероятно низкий ток смещения за счёт использования полевых МОП-транзисторов во входном каскаде. Один производитель заявляет, что входное сопротивление 3130 составляет 1,5 тераом, или 1,5x1012 Ом! Другие операционные усилители, показанные здесь с низкими значениями тока смещения, используют входные транзисторы JFET, в то время как модели с высоким током смещения используют биполярные входные транзисторы.

В то время как 741 указан во многих схемах электронных проектов и показан во многих учебниках, его характеристики уже давно превзойдены по характеристикам по всем параметрам. Даже некоторые конструкции, изначально основанные на 741, были улучшены с течением времени и намного превзошли оригинальные технические характеристики. Одним из таких примеров является модель 1458, два операционных усилителя в 8-контактном DIP-корпусе, которая в своё время имела те же характеристики производительности, что и одиночный 741. В её последнем воплощении она может похвастаться более широким диапазоном напряжений источника питания, в 50 раз больше, и почти вдвое больше, чем у 741, при сохранении функции защиты от короткого замыкания на выходе, как у 741. Операционные усилители с входными транзисторами JFET и MOSFET заметно превосходят 741 по производительности с точки зрения тока смещения, и в целом им удаётся превзойти 741 с точки зрения пропускной способности и скорости нарастания напряжения.

Мои личные рекомендации для операционных усилителей таковы: когда низкий ток смещения является приоритетом (например, в схемах низкоскоростного интегратора), выбирайте 3130. Для работы с усилителем постоянного тока общего назначения 1458 предлагает хорошие характеристики (и вы получите два операционных усилителя в одном корпусе). Для повышения производительности выберите модель 353, поскольку это совместимая по выводам замена модели 1458. Модель 353 разработана с входной схемой JFET для очень низкого тока смещения и имеет полосу пропускания, в 4 раза превосходящую 1458, хотя её предел выходного тока ниже (но всё ещё защищён от короткого замыкания). Его может быть труднее найти на полке местного магазина электроники, но он продаётся так же по разумной цене, как и 1458.

Если требуется низкое напряжение источника питания, я рекомендую модель 324, так как она работает от 3 вольт постоянного тока. Его требования к входному току смещения также невысоки, и он обеспечивает четыре операционных усилителя в одной 14-контактной микросхеме. Его основной недостаток – скорость, ограниченная полосой пропускания 1 МГц, и скорость нарастания выходного сигнала всего 0,25 В/мкс. Для схем высокочастотного усилителя переменного тока 318 – очень хорошая модель «общего назначения».

Образцы операционных усилителей с высокой пропускной способностью и рассчитанные на высокие токи

Операционные усилители специального назначения доступны по умеренной цене, что обеспечивает лучшие рабочие характеристики. Многие из них предназначены для достижения определённого типа преимущества в производительности, например максимальной пропускной способности или минимального тока смещения. Возьмём, к примеру, вот эти два операционные усилители, оба рассчитаны на широкую полосу пропускания:

Операционные усилители с широкой полосой пропускания

Модель Устройство/
упаковка
(количество)		 Источник
питания
(Вольт)		 Пропускная
способность
(МГц)		 Ток
смещения
(нА)		 Скорость
нарастания
(В/мкСм)		 Выходной
ток
(мА)
CLC404 1 10/14 232 44 000 2600 70
CLC425 1 5/14 1900 40 000 350 90

CLC404 стоит 21,80 доллара (почти столько же, сколько первый коммерческий операционный усилитель Джорджа Филбрика, хотя и без поправки на инфляцию), в то время как CLC425 подешевле будет – 3,23 доллара за единицу. В обоих случаях высокая скорость достигается за счёт высоких токов смещения и ограниченных диапазонов напряжений источника питания. Некоторые операционные усилители, рассчитанные на высокую выходную мощность, перечислены в таблице ниже.

Сильноточные операционные усилители

Модель Устройство/
упаковка
(количество)		 Источник
питания
(Вольт)		 Пропускная
способность
(МГц)		 Ток
смещения
(нА)		 Скорость
нарастания
(В/мкСм)		 Выходной
ток
(мА)
LM12CL 1 15/80 0,7 1000 9 13 000
LM7171 1 5,5/36 200 12 000 4100 100

Именно так, LM12CL на самом деле имеет номинальный выходной ток 13 ампер (13000 миллиампер)! Его цена составляет 14,40 доллара, что не так уж много, учитывая чистую мощность устройства. LM7171, с другой стороны, привлекателен высокой выходной мощностью по току при высокой выходной мощности по напряжению (у него высокая скорость нарастания напряжения). Его цена составляет 1,19 доллара, то есть примерно столько же, сколько у некоторых операционных усилителей общего назначения.

Наборы усилителей также могут быть приобретены как полные прикладные схемы, а не как операционные усилители без корпуса. Например, корпорации «Burr-Brown» и «Analog Devices», давно известные своими линейками прецизионных усилителей, предлагают инструментальные усилители в заранее разработанных корпусах, а также другие специализированные усилители. В проектах, где важны высокая точность и заменяемость деталей при ремонте, разработчику схемы может быть выгодно выбрать такой предварительно спроектированный «блок» усилителя, а не строить схему из отдельных операционных усилителей. Конечно, эти устройства обычно стоят немного дороже, чем отдельные операционные усилители.

См.также

Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

Внешние ссылки

  1. ↑ www.allaboutcircuits.com - Operational Amplifier Models
Теория по электронике
Постоянный ток
Основные концепты электричества • Статическое электричество • Проводники, диэлектрики и поток электронов • Что такое электрические цепи? • Напряжение и электроток • Сопротивление • Напряжение и электроток в реальной цепи • Условный ток и поток электронов
Закон Ома • Закон Ома – Как напряжение, сила тока и сопротивление связаны друг с другом • Аналогия для закона Ома • Мощность в электрических цепях • Расчёт электрической мощности • Резисторы • Нелинейная проводимость • Построение цепи • Полярность перепада напряжения • Компьютерная симуляция электрических цепей
Правила электробезопасности • Важность правил электробезопасности • Воздействие электричества на психологическое состояние • Путь, который ток проходит перед ударом • Закон Ома (снова!) • Техника безопасности • Первая медицинская помощь при ударе током • Распространённые источники опасности • Проектирование электроцепей с учётом требований безопасности • Безопасное использование приборов для измерения электрических показателей • Данные о влиянии удара током на тело человека
Экспоненциальная запись и метрические приставки • Экспоненциальная запись • Арифметические операции для экспоненциальной записи • Метрические обозначения • Преобразование метрических приставок • Используем ручной калькулятор • Экспоненциальная форма в программе SPICE
Последовательные и параллельные электрические цепи • Что такое «последовательные» и «параллельные» электрические цепи • Простая последовательная цепь • Простая параллельная цепь • Электропроводность • Рассчитываем мощность • Правильно используем закон Ома • Анализ отказов компонентов цепи • Строим простые резистивные цепи
Схемы с делителями напряжения и правила Кирхгофа • Схемы с делителем напряжения • Правило напряжений Кирхгофа (ПНК) • Цепи – делители тока и формула делителя тока • Правило Кирхгофа для силы тока (ПКТ)
Комбинированные последовательно-параллельные схемы • Что такое последовательно-параллельная цепь • Методы анализа последовательно-параллельных резисторных цепей • Перерисовываем избыточно усложнённые схемы • Анализ отказов компонентов (продолжение) • Построение простых резисторных цепей
Измерения в электрических цепях постоянного тока • Что такое измеритель? • Как устроен вольтметр • Как вольтметр влияет на измеряемую цепь • Как устроен амперметр • Как амперметр влияет на измеряемую цепь • Как устроен омметр • Высоковольтный омметр • Мультиметры • Кельвиновское 4-проводное измерение сопротивления • Мостовые схемы • Как устроен ваттметр • Как самостоятельно сделать ручной калибратор
Сигналы электрического оборудования • Аналоговые и цифровые сигналы • Системы сигналов напряжения • Системы сигналов силы тока • Тахогенераторы • Теромопары • Измерения pH • Тензодатчики
Анализ сети постоянного тока • Что такое сетевой анализ? • Метод токов ветвей • Аналитический метод контурных токов • Метод узловых потенциалов • Введение в сетевые теоремы • Теорема Миллмана • Теорема о суперпозиции • Теорема Тевенена • Теорема Нортона • Эквивалентность схем Тевенена и Нортона • И вновь о теореме Миллмана • Теорема о передаче максимальной мощности • Δ-Y и Y-Δ преобразования
Батареи и системы питания • Поведение электронов при химических реакциях • Батарейные конструкции • Рейтинг батарей • Батареи специального назначения • Практические рекомендации при использовании батарей
Физика проводников и диэлектриков • Введение в физику проводников и диэлектриков • Размеры проводов• Допустимые токовые нагрузки на провода • Предохранители • Удельное сопротивление • Температурный коэффициент сопротивления • Сверхпроводимость • Пробивное напряжение диэлектрика
Конденсаторы • Электрическое поле и ёмкость • Конденсаторы и дифференциальное исчисление • Факторы, влияющие на ёмкость конденсатора • Последовательное и параллельное соединение конденсаторов • Практические соображения - Конденсаторы
Магнетизм и электромагнетизм • Постоянные магниты • Электромангетизм • Единицы измерения магнитных величин • Магнитная проницаемость и насыщение • Электромагнитная индукция • Взаимная индукция
Катушки индуктивности • Магнитные поля и индуктивность • Катушки индуктивности и дифференциальное исчисление • Факторы, влияющие на индуктивность • Катушки индуктивности в последовательных и параллельных соединениях • Практические соображения – Катушки индуктивности
Постоянные времени в RC и L/R цепях • Переходные процессы в электрических цепях • Переходные процессы в цепях с конденсатором • Переходные процессы в цепях с катушкой индуктивности • Расчёт напряжения и силы тока • Почему L/R, а не LR? • Комплексные расчёты напряжения и тока • Сложные схемы • Расчёт неизвестного времени
Переменный ток
Основы теории переменного тока • Что такое переменный ток? • Формы волн переменного тока • Измерение величин переменного тока • Расчёт простейшей цепи переменного тока • Фаза переменного тока • Принципы радио
Комплексные числа • Введение в комплексные числа • Векторы и волны переменного тока • Сложение простых векторов • Сложение сложных векторов • Полярная и алгебраическая запись комплексных чисел • Арифметика комплексных чисел • И ещё по поводу полярности переменного тока • Несколько примеров с цепями переменного тока
Реактанс и импеданс – Индуктивность • Резистор в цепи переменного тока (Индуктивность) • Катушка индуктивности в цепи переменного тока • Последовательные резистивно-индуктивные цепи • Параллельные резистивно-индуктивные цепи • Особенности катушек индуктивности • Что такое «скин-эффект»?
Реактанс и импеданс – Ёмкость • Резистор в цепи переменного тока (Ёмкость) • Конденсатор в цепи переменного тока • Последовательные резистивно-ёмкостные цепи • Параллельные резистивно-ёмкостные цепи • Особенности конденсаторов
Реактанс и импеданс – R/L/C-цепи • Обзор R, X и Z (сопротивление, реактанс и импеданс) • Последовательные R/L/C-цепи • Параллельные R/L/C-цепи • Последовательно-параллельные R/L/C-цепи • Реактивная проводимость и адмиттанс • R/L/C-цепи – что в итоге?
Резонанс • Электрический маятник • Простой параллельный резонанс (колебательный контур) • Простой последовательный резонанс • Применение резонанса • Резонанс в последовательно-параллельных цепях • Добротность и полоса пропускания резонансной цепи
Сигналы переменного тока смешанной частоты • Сигналы переменного тока смешанной частоты - Введение • Прямоугольные волновые сигналы • Другие волновые формы • Подробнее о спектральном анализе • Эффекты в электрических цепях
Фильтры • Что такое фильтр? • Низкочастотные фильтры • Высокочастотные фильтры • Полосовые фильтры • Полосно-заграждающие фильтры • Резонансные фильтры • Подводя итоги по фильтрам
Трансформаторы • Взаимная индуктивность и основные операции • Повышающие и понижающие трансформаторы • Электрическая изоляция • Фазировка • Конфигурации обмотки • Регулировка напряжения • Специальные трансформаторы и приложения • Практические соображения – Трансформаторы
Многофазные цепи переменного тока • Однофазные системы питания • Трёхфазные системы питания • Чередование фаз • Устройство многофазного двигателя • Трёхфазные Y- и дельта-конфигурации • Трёхфазные цепи с трансформатором • Гармоники в многофазных энергосистемах • Гармонические фазовые последовательности
Коэффициент мощности • Мощность в резистивных и реактивных цепях переменного тока • Истинная, реактивная и полная мощность • Расчёт коэффициента мощности • Практическая коррекция коэффициента мощности
Измерение цепей переменного тока • Вольтметры и амперметры переменного тока • Измерение частоты и фазы • Измерение мощности • Измерение качества электроэнергии • Мостовые схемы переменного тока • Измерительные преобразователи переменного тока
Двигатели переменного тока • Введение в двигатели переменного тока • Синхронные двигатели • Синхронный конденсатор • Двигатель с магнитным сопротивлением • Шаговые двигатели • Бесщёточный двигатель постоянного тока • Многофазные асинхронные двигатели Теслы • Асинхронные двигатели с фазным ротором • Однофазные асинхронные двигатели • Прочие специализированные двигатели • Сельсин-двигатели (синхронизированные двигатели) • Коллекторные двигатели переменного тока
Линии передачи • Кабель на 50 Ом? • Электрические цепи и скорость света • Характеристический импеданс • Линии передачи конечной длины • «Длинные» и «короткие» линии передачи • Стоячие волны и резонанс • Преобразование импеданса • Волноводы
Полупроводники
Усилители и активные устройства • От электрики к электронике • Активные и пассивные устройства • Усилители • Коэффициент усиления • Децибелы • Абсолютные дБ-шкалы • Аттенюаторы
Теория твердотельных приборов • Введение в теорию твердотельных устройств • Квантовая физика • Валентность и кристаллическая структура • Зонная теория твёрдых тел • Электроны и «дырки» • P-N-переход • Полупроводниковые диоды • Транзисторы с биполярным переходом • Полевые транзисторы • Полевые транзисторы с изолированным затвором (MOSFET) • Тиристоры • Методы производства полупроводников • Сверхпроводящие устройства • Квантовые устройства • Полупроводниковые приборы в SPICE
Диоды и выпрямители • Диоды и выпрямители – Введение • Проверка диодов мультиметром • Номинальные характеристики диодов • Схемы выпрямителей • Пиковый детектор • Схемы ограничителей напряжения • Схемы фиксаторов уровня • Умножители напряжения (удвоители, утроители, учетверители и т.д.) • Схемы коммутации индуктивных нагрузок • Диодные схемы коммутации • Что такое диод Зенера (стабилитрон)? • Диоды специального назначения • Прочие диодные технологии • Модели диодов в SPICE
Биполярные транзисторы • Транзисторы с биполярным переходом (ТБП) – Введение • Транзистор с биполярным переходом (ТБП) как переключатель • Проверка транзистора с биполярным переходом (ТБП) с помощью мультиметра • Активный режим работы транзистора с биполярным переходом (ТБП) • Усилительный каскад с общим эмиттером • Усилительный каскад с общим коллектором • Усилительный каскад с общей базой • Каскодный усилитель • Методы смещения для транзисторов с биполярным переходом (ТБП) • Расчёт смещения для транзисторов с биполярным переходом (ТБП) • Взаимодействие входа и выхода в транзисторах с биполярным переходом (ТБП) • Обратная связь в транзисторах с биполярным переходом (ТБП) • Импеданс усилителя • Токовые зеркала в транзисторах с биполярным переходом (ТБП) • Параметры и корпуса транзисторов с биполярным переходом (ТБП) • Особенности транзисторов с биполярным переходом (ТБП)
Полевые транзисторы • Полевые транзисторы (JFET) – Введение • Полевой транзистор (JFET) как переключатель • Проверка полевого транзистора (JFET) с помощью мультиметра • Активный режим работы полевого транзистора (JFET)
Полевые транзисторы с изолированным затвором • Полевые транзисторы с изолированным затвором – Введение • Обедняющие полевые транзисторы с изолированным затвором • Биполярные транзисторы с изолированным затвором
Тиристоры • Гистерезис • Газоразрядные лампы • Диод Шокли (динистор) • DIAC (симметричный динистор) • Управляемый кремниевый выпрямитель (SCR-тиристор) • TRIAC (симметричный тринистор, триак) • Оптотиристоры • Однопереходной транзистор • Управляемый кремниевый коммутатор (SCS-тиристор) • Тиристоры с полевым управлением
Операционные усилители • Операционные усилители (ОУ) – Введение • Несимметричные и дифференциальные усилители • «Операционный» усилитель • Отрицательная обратная связь • Делитель напряжения в цепи обратной связи • Аналогия для делителя напряжения в цепи обратной связи • Преобразование сигнала напряжения в сигнал тока • Схемы усреднителя и сумматора • Построение дифференциальных усилителей • Инструментальный (измерительный) усилитель • Схемы дифференциатора и интегратора • Положительная обратная связь • Практические аспекты ОУ • Модели операционных усилителей
Практические аналоговые полупроводниковые схемы • Электростатический разряд • Схемы источников питания • Схемы усилителей • Осцилляторные схемы • Радиосхемы • Вычислительные схемы • Измерительные схемы
Приводы двигателей постоянного тока • Широтно-импульсная модуляция
Электронные лампы • Электронные лампы – Введение • История электронных ламп – с чего всё началось • Триод • Тетрод • Силовой лучевой тетрод • Пентод • Комбинированные электронные лампы • Характеристики электронных ламп • Ионизированные (газовые) электронные лампы • Индикаторные электронные лампы • Микроволновые электронные лампы • Сравниваем электронные лампы и полупроводники
Цифровая электроника
Системы счисления • Числа и способы их выражения • Системы счисления • Сравниваем десятеричные и двоичные числа • Восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления • Восьмеричные и шестнадцатеричные числа преобразовываем в десятеричные • Преобразование из десятеричной системы счисления
Двоичная арифметика • Числа и системы счисления • Двоичное сложение • Отрицательные двоичные числа • Двоичное вычитание • Двоичное переполнение • Наборы битов
Логические вентили • Цифровые сигналы и вентили • Вентили «НЕ» • «Буферные» вентили • Вентили с более чем одним входом • Транзисторно-транзисторная логика вентилей «И-НЕ» и «И» • Транзисторно-транзисторная логика вентилей «ИЛИ-НЕ» и «ИЛИ» • Схемы КМОП-вентилей • Специальные выходы в вентилях • Универсальность вентилей «И-НЕ» и «ИЛИ-НЕ» • Уровни напряжения для «высоких» и «низких» логических сигналов • Вентильные DIP корпусы
Переключатели • Типы переключателей • Как устроены контакты переключателей • «Нормальное» состояние контакта и последовательное замыкание/размыкание • «Дребезжание» контактов
Электромеханические реле • Устройство реле • Контакторы • Реле с задержкой времени • Защитные реле • Твердотельные реле
Релейная логика • «Лестничные» диаграммы • Функции цифровой логики • Разрешающие и блокирующие схемы • Схемы управления двигателем • Отказоустойчивость • Программируемые логические контроллеры (ПЛК)
Булева алгебра • Булева алгебра – Введение • Логическая арифметика • Булевы алгебраические тождества • Булевы алгебраические свойства • Логические правила для упрощения • Примеры упрощения схем • Функция «Исключающее ИЛИ»: вентиль XOR • Законы де Моргана • Преобразование таблиц истинности в логические выражения
Карты Карно • Карты Карно – Введение • Диаграммы Венна и множества • Булевы соотношения на диаграммах Венна • Преобразование диаграмм Венна в карты Карно • Карты Карно, таблицы истинности и логические выражения • Упрощение логики с помощью карт Карно • Бо́льшие карты Карно с 4-мя переменными • Минтермы и макстермы в реализациях • Обозначения сумм и произведений • Поля «безразличия» на картах Карно • Бо́льшие карты Карно с 5-ю и 6-ю переменными
Функции комбинационной логики • Функции комбинационной логики – Введение • Неполный сумматор • Полный сумматор • Декодер • Кодер • Демультиплексоры • Мультиплексоры • Совместное использование множественных комбинационных схем
Мультивибраторы • Цифровая логика с обратной связью • SR-защёлка • Вентильная SR-защёлка • D-защёлка • Защёлки с запуском по фронту сигнала: триггеры • JK-триггер • Триггеры с асинхронными входами • Моностабильные мультивибраторы
Схемы последовательностей • Двоичная счётная последовательность • Асинхронные счётчики • Синхронные счётчики • Конечные автоматы
Сдвиговые регистры • Сдвиговые регистры – Введение • Сдвиговые регистры: последовательный вход, последовательный выход (SISO) • Сдвиговые регистры: параллельный вход, последовательный выход (PISO) • Сдвиговые регистры: последовательный вход, параллельный выход (SIPO) • Универсальные сдвиговые регистры: параллельный вход, параллельный выход (PIPO) • Кольцевые счётчики
Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразования • Цифро-аналоговые (ЦАП) и аналого-цифровые (АЦП) преобразования – Введение • ЦАП R/2nR: цифро-аналоговый преобразователь с двоично-взвешенным входом • ЦАП R/2R: (цифро-аналоговый преобразователь) • Параллельные АЦП • Цифровые ступенчатые АЦП • АЦП с последовательным приближением • Отслеживающий АЦП • Скатные (интегрирующие) АЦП • Дельта-сигма АЦП • Практические аспекты схем АЦП
Цифровая связь • Цифровая связь – Введение • Сети и шины • Потоки данных • Типы электрических сигналов • Оптическая передача данных • Топология сети • Сетевые протоколы • Практические аспекты цифровой связи
Цифровое хранилище (память) • Почему «цифровое»? • Понятия и концепции цифровой памяти • Современная немеханическая память • Устаревшие немеханические технологии памяти • Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) • Память с движущимися частями: «Приводы»
Принципы цифровых вычислений • Двоичный сумматор • Таблицы поиска • Конечные автоматы • Микропроцессоры • Микропроцессорное программирование
Справочные материалы
Полезные уравнения и коэффициенты пересчёта • Уравнения и законы для цепей постоянного тока • Правила последовательных цепей • Правила параллельных цепей • Эквивалентные значения компонентов в последовательных и параллельных цепях • Уравнение ёмкости конденсатора • Уравнение катушки индуктивности • Уравнения постоянной времени • Уравнения цепей переменного тока • Уравнения для децибел • Метрические приставки и преобразования единиц измерения
Цветовая маркировка • Цветовая маркировка резисторов • Цветовая маркировка проводки • Инфографика цветовой маркировки проводки
Таблицы проводников и диэлектриков • Таблица калибров медной проволоки • Таблица допустимых нагрузок для медного провода • Коэффициенты удельного сопротивления • Таблица температурных коэффициентов сопротивления • Критические температуры для сверхпроводников • Диэлектрическая прочность изоляторов
Справочник по алгебре • Основные алгебраические тождества • Основные свойства арифметики • Свойства степеней • Извлечение корней • Важные константы • Логарифмы • Формулы сокращённого умножения • Квадратное уравнение • Прогрессии • Факториалы • Решение систем уравнений: метод подстановки и метод сложения
Справочник по тригонометрии • Тригонометрия прямоугольного треугольника • Тригонометрия произвольного треугольника • Тригонометрические формулы • Гиперболические функции
Справочник по исчислению • Формулы вычисления пределов • Производная числа • Общие производные • Производные показательных функций с основанием e • Производные простых тригонометрических функций • Правила вычисления производных • Первообразная (неопределённый интеграл) • Общие первообразные • Первообразные показательных функций от числа e • Правила вычисления первообразных • Определённые интегралы и основная теорема исчисления • Дифференциальные уравнения
Использование программы SPICE для моделирования электрических схем • Программа моделирования электрических цепей SPICE — Введение • История программы SPICE • Основы программирования в SPICE • Интерфейс командной строки • Компоненты электрических схем • Опции для проведения анализа • Странные особенности программы SPICE • Примеры электрических цепей и списков связей
Устранение неполадок – теория и практика • Вопросы, которые следует задать, прежде чем продолжить • Общие советы по устранению неполадок • Конкретные методы устранения неполадок • Вероятные сбои в проверенных системах • Вероятные сбои в непроверенных системах • Возможные ментальные ловушки
Схематические обозначения элементов цепи • Провода и соединения • Источники питания • Типы резисторов • Типы конденсаторов • Катушки индуктивности • Взаимные катушки индуктивности • Переключатели с ручным управлением • Управляемые процессом переключатели • Переключатели с электрическим приводом (реле) • Соединители • Диоды • Биполярные транзисторы • Переходные транзисторы с полевым эффектом (JFET) • Транзисторы с полевым эффектом с изолированным затвором (IGFET или MOSFET) • Гибридные транзисторы • Тиристоры • Интегральные схемы • Электронные лампы
Периодическая таблица химических элементов • Таблица Менделеева
Эксперименты
Введение • Электроника как точная наука • Обустраиваем домашнюю лабораторию
Основные концепции и испытательное оборудование • Использование вольтметра • Использование омметра • Очень простая схема • Использование амперметра при измерении силы тока • Закон Ома • Нелинейное сопротивление • Рассеяние мощности • Цепь с переключателем • Эксперимент по электромагнетизму • Эксперимент с электромагнитной индукцией
Электрические цепи постоянного тока • Электрические цепи постоянного тока – Введение • Последовательные источники питания • Параллельные источники питания • Делитель напряжения • Делитель тока • Потенциометр как делитель напряжения • Потенциометр как реостат • Прецизионный потенциометр • Ограничение диапазона реостата • Термоэлектричество • Мультиметр своими руками • Чувствительный детектор напряжения • Потенциометрический вольтметр • 4-проводное измерение сопротивления • Простейший компьютер • Картошка-батарейка • Зарядка и разрядка конденсатора • Индикатор скорости изменения
Электрические цепи переменного тока • Электрические цепи переменного тока – Введение • Трансформатор – блок питания • Сборка трансформатора • Переменный индуктор • Чувствительный аудиодетектор • Обнаружение магнитных полей переменного тока • Обнаружение электрических полей переменного тока • Альтернатор – автомобильный генератор • Асинхронный двигатель • Асинхронный двигатель побольше • Фазовый сдвиг • Погашение звука • Музыкальный синтезатор как генератор сигналов • ПК-осциллограф • Анализ волновых сигналов • Колебательный контур • Сигнальная связь
Дискретные полупроводниковые схемы • Дискретные полупроводниковые схемы – Введение • Коммутирующий диод • Полупериодный выпрямитель • Двухполупериодный мостовой выпрямитель • Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом • Цепь «выпрямитель/фильтр» • Регулятор напряжения • Транзистор как переключатель • Датчик статического электричества • Датчик импульсного света • Повторитель напряжения • Усилитель с общим эмиттером • Многокаскадный усилитель • Как построить схему токового зеркала • JFET – регулятор тока • Дифференциальный усилитель • Простой операционный усилитель • Аудио осциллограф • Ламповый аудио усилитель
Аналоговые интегральные схемы • Аналоговые интегральные схемы – Введение • Компаратор напряжения • Прецизионный повторитель напряжения • Неинвертирующий усилитель • Высокоимпедансный вольтметр • Интегратор • Аудио осциллограф на таймерной схеме 555 • Наклонный генератор на таймерной схеме 555 • ШИМ-контроллер мощности • Аудиоусилитель класса B
Цифровые интегральные схемы • Цифровые интегральные схемы – Введение • Основная функция вентилей • SR-защёлка на основе вентилей «ИЛИ-НЕ» • SR-защёлка на основе вентиля «И-НЕ» с входом разрешения • SR-триггер на основе вентиля «И-НЕ» • Светодиодный секвенсор • Простейший кодовый замок • 3-битный двоичный счётчик • 7-сегментный дисплей
Таймерные схемы 555 • Интегральный таймер 555 • Триггер Шмитта на интегральном таймере 555 • Гистерезисный осциллограф на интегральном таймере 555 • Моностабильный мультивибратор на интегральном таймере 555 • Минимальное количество комплектующих для КМОП-схемы 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах • КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на синих светодиодах • КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на светодиодах обратного хода • КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах

Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Электроника:Полупроводники/Операционные_усилители/Модели_операционных_усилителей&oldid=2291030