В HTML      В PDF
микроэлектроника, микросхема, микроконтроллер, память, msp430, MSP430, Atmel, Maxim, LCD, hd44780, t6963, sed1335, SED1335, mega128, avr, mega128  
  Главная страница > Обзоры по типам > Операционные усилители

реклама

 
радиационно стойкие ПЗУ Миландр

Продажа силового и бронированного кабеля и провода в Москве

текст еще



Типы операционных усилителей

В настоящее время в мире изготавливаются сотни наименований интегральных ОУ. Все это многообразие можно разделить на группы, объединенные общей технологией и схемотехникой, точностными, динамическими или эксплуатационными характеристиками, причем эти группы могут пересекаться, т.е. включать общие элементы.

С точки зрения внутренней схемотехники операционные усилители можно разделить на биполярные, биполярно-полевые и КМОП (на комплементарных полевых транзисторах с изолированным затвором). В биполярно-полевых ОУ полевые транзисторы с управляющим p-n переходом или МОП-транзисторы обычно используются в качестве входных в дифференциальном входном каскаде. За счет этого достигается высокое входное сопротивление и малые входные токи.

Большая часть номенклатуры ОУ относится к усилителям общего назначения. Это дешевые усилители среднего быстродействия, невысокой точности и малой выходной мощности. Обычные параметры: KU = 20 000 ё 200 000; Uсм = 0,1 ё 20 мВ; fт = 0,1 ё 10 МГц. Типичные примеры: 140УД6, 140УД8, 153УД6, LF411.

Быстродействующие усилители при средних точностных параметрах имеют высокие динамические характеристики (fт = 20 ё 1000 МГц, r = 10 ё 1000 В/мкс). Быстродействие ОУ ограничивает два обстоятельства. Во-первых, в состав входного дифференциального усилителя входят p-n-p-транзисторы, относительно низкочастотные из-за меньшей подвижности дырок по сравнению со свободными электронами. Во-вторых, скорость нарастания ограничена скоростью заряда корректирующего конденсатора Ск. Влияние первого фактора устраняют, используя во входном каскаде более быстродействующие р-канальные полевые транзисторы. Увеличить скорость заряда Ск можно либо увеличив ток дифференциального каскада, либо уменьшив емкость Ск. В первом случае увеличивается ток потребления ОУ, а во втором ухудшается устойчивость. Повысить устойчивость можно, вводя дополнительные фазоопережающие звенья в схему усилителя или вне его. Как следствие, быстродействующие ОУ склонны к неустойчивости. Типичные примеры: 140УД10, 574УД3, 154УД4, ОРА634.

Прецизионные усилители имеют высокий дифференциальный коэффициент усиления по напряжению, малое напряжение смещения нуля и малый входной ток обычно при низком или среднем быстродействии. Увеличение KU возможно путем усовершенствования каскадов усиления по напряжению или применением трехкаскадной схемы (например, 551УД1), что усложняет частотную коррекцию. Радикально уменьшить смещение нуля позволяет применение модуляции-демодуляции (МДМ), либо периодическая компенсация дрейфа (прерывание). Типичные примеры: 140УД26, МАХ400М, ОРА227 (без прерывания), ICL7652, 140УД24, МАХ430 (с прерыванием).

Микромощные усилители используются в приборах, получающих питание от гальванических или аккумуляторных батарей. Эти усилители потребляют очень малый ток от источников питания (например, ОУ МАХ406 потребляет ток не более 1,2 мкА). Все другие параметры (особенно быстродействие) у них обычно невысокие. Для того, чтобы дать возможность проектировщику найти компромисс между малым потреблением и низким быстродействием некоторые модели микромощных ОУ выполняют программируемыми. Программируемый ОУ имеет специальный вывод, который через внешний резистор соединяется с общей точкой или источником питания определенной полярности. Сопротивление резистора задает ток системы токовых зеркал усилителя, которые выполняют функции генераторов стабильного тока и динамической нагрузки каскадов усилителя. Уменьшение этого резистора приводит к увеличению быстродействия ОУ и увеличению потребляемого тока. Увеличение - к обратному результату. Типичные примеры: 140УД12, 1407УД2, ОР22. Обычная величина тока потребления для микромощных и программируемых ОУ - десятки микроампер. Микромощные ОУ, как правило, допускают питание от весьма низких напряжений. Например, ОУ типа МАХ480 допускает работу от источников с напряжением от +/-0,8 до +/-18 В при токе потребления 15 мкА.

Если источник сигнала - однополярный (например, фотодиод), целесообразно использовать операционный усилитель с однополярным питанием. Это позволит питать усилитель от одной батареи или даже элемента, например, от литиевого элемента напряжением 3 вольта. Основное требование, предъявляемое к ОУ с однополярным питанием, - диапазон входного синфазного сигнала должен простираться ниже отрицательного напряжения питания (обычно привязанного к потенциалу земли), а размах выходного напряжения должен быть ограничен снизу практически напряжением питания (потенциалом земли). Существуют усилители, диапазоны входных и выходных напряжений которых почти достигают и верхней и нижней границы питания (так называемые, rail-to-rail вход и выход), причем входные напряжения могут даже заходить за эти границы. Типичные примеры: МАХ495, потребляющий от однополярного источника ток 150 мкА, LMV321, потребляющий ток 145 мкА, от источника 1,8 В.

Многие фирмы выпускают многоканальные усилители. Это микросхемы, имеющие на одном кристалле два, три или четыре однотипных ОУ. Например, ИМС типа 140УД20 имеет в своем составе два ОУ 140УД7. Микросхемы МАХ406/407/409 и ОРА227/2227/4227 включают, соответственно, один, два и четыре однотипных усилителя.

Мощные и высоковольтные операционные усилители. Большинство типов ОУ рассчитаны на напряжение питания +/-15 В. Некоторые допускают питание от источников вплоть до +/-22 В. Этого недостаточно для управления, например, пьезоэлектрическими преобразователями, для некоторых физических и биологических исследований. Поэтому промышленность производит высоковольтные ОУ, допускающие более высокие питающее и выходное напряжения. К высоковольтным относят операционные усилители, имеющие разность положительного и отрицательного питающих напряжений свыше 50 вольт. Проблема повышения напряжений в интегральных полупроводниковых (монолитных) ОУ связана с трудностью создания интегральных высоковольтных транзисторов и прочной изоляции между элементами в кристалле. Поэтому большинство ОУ с напряжением питания свыше 100 В изготавливаются в виде гибридных ИМС. В то же время, фирма Apex Microtechnology (США) производит полупроводниковые интегральные ОУ РА90, PA92 и РА94, с номинальным напряжением питания +/-200 В, выходным напряжением +/-170 В и выходным током до 14 А.

Операционные усилители общего применения обычно допускают выходной ток до 5 мА. Для управления мощной нагрузкой применяются мощные ОУ. К мощным обычно относят усилители, допускающие выходной ток свыше 500 мА. Примером полупроводникового интегрального мощного ОУ может служить LM12 с выходным током до 10 А и рассеиваемой мощностью до 90 Вт. Фирма Apex Microtechnology выпускает сверхмощный гибридный ОУ РА30, допускающий выходной ток до 100 А и способный отдать в нагрузку мощность до 2000 Вт при жидкостном охлаждении. Дальнейшее увеличение выходной мощности усилителей возможно путем использования режима класса D (ключевой режим). Рекордными являются характеристики гибридного усилителя фирмы Apex SA08 с широтно-импульсной модуляцией на частоте 22 кГц: 10 кВт при напряжении до 500 В и токе до 20 А. При этом КПД усилителя достигает 98%.

В табл. 1 приведены основные параметры некоторых моделей ОУ различных типов.

Таблица 1

Параметры Операционные усилители общего применения
140УД6 140УД7 140УД8 LF441
Напр. питания, В +/-5 -+/-18 +/-5 -+/-18 +/-5 -+/-18 +/-5 -+/-18
Коэфф. усиления, В/мВ 50 50 50 25
КОСС, дБ 70 70 80 70
Uсм, мВ 6 4 20 5
Входн. ток, нА 50 200 0,2 0,1
Диф. вход. сопр., МОм 3 0,4 1000 -
fт, МГц 1 0,8 1 4
Скор. нараст., В/мкс 2,5 0,7 5 15
Ток потр., мА 4 3 5 0,25
Макс. вых. ток, мА 5 5 5 4
Вых. сопр. Rвых, Ом 150 150 200 -
Примечание     ОУ с ПТ на входе ОУ с ПТ на входе


Параметры Быстродействующие операционные усилители
574УД3 154УД4 SL2541B MAX437 ОРА641 AD8055
Напр. питания, В +/-5 - +/-16,5 +/-5 - +/-17 +/-7 - +/-15 +/-4,5 - +/-18 +/-5 - +/-15 +/-5
Коэфф. усиления, В/мВ 50 8 10 7000 1 3
КОСС, дБ 80 70 47 112 - 82
Uсм, мВ 2 6 10 0,015 2 5
Входн. ток, нА 0,3 1200 10000 35 - 1000
Диф. вход. сопр., МОм 1000 1 - - - 10
fт, МГц 15 30 800 60 800 300
Скор. нараст., В/мкс 50 400 900 15 650 400
Ток потр., мА 3,5 7 25 4 - 5
Макс. вых. ток, мА 5 5 10 15 55 60
Вых. сопр. Rвых, Ом - - - 70 - -
Примечание ОУ с ПТ на входе       Устойчив при К>2 Двухканальный вариант - AD8056


Параметры Прецизионные операционные усилители
140УД21 MAX400 ICL7652 OPA177 LMC6001
Напр. питания, В +/-12 - +/-20 +/-3 - +/-18 +/-2,5 -+/-8 +/-15 +/-5 - +/-15
Коэфф. усиления, В/мВ 1000 1000 6000 3000 5000
КОСС, дБ 120 120 120 - 75
Uсм, мВ 0,05 0,01 0,005 0,01 0,35
Входн. ток, нА 1 1 0,03 1,5 25 фA
Диф. вход. сопр., МОм - 60 - - >1 ТОм
fт, МГц 3 0,6 0,45 0,4 1,3
Скор. нараст., В/мкс 2,5 0,3 0,6 0,1 1,5
Ток потр., мА 5 - 2 - 0,75
Макс. вых. ток, мА - 5 - 12 20
Вых. сопр. Rвых, Ом - 60 - - -
Примечание ОУ с прерыванием   ОУ с прерыванием   Сверхвысокое Rвх


Параметры Микромощные операционные усилители
MAX438 MAX480 MAX406 AD8541 140УД12
Напр. питания, В +/-3 -+/-5 +/-0,8 -+/-18 2,5-10 2,7-5,5 +/-1,5 - +/-18
Коэфф. усиления, В/мВ 6 1000 1000 300 50
25
КОСС, дБ 90 190 80 80 70
Uсм, мВ 0,5 0,075 0,5 5 5
Входн. ток, нА 2 3 0,1 пА 0,004 50
10
Диф. вход. сопр., МОм 90 30 - - 50
5
fт, МГц 6 0,02 0,02 0,7 1
0,2
Скор. нараст., В/мкс 10 0,01 0,02 0,7 0,8
0,1
Ток потр., мА 0,075 0,015 0,0012 0,04 0,2
0,03
Макс. вых. ток, мА 3 1 - 25 2
Вых. сопр. Rвых, Ом - - - - 1000
5000
Примечание   Может работать с одним источником Один источник Есть сдвоенный и счетверенный варианты Iу=15 мкА
Iу=1,5 мкА
Программируемый


Параметры Высоковольтные и мощные операционные усилители
1408УД1 157УД1 LM12 3583 PA031 PA30 PA85/85A
Напр. питания, В +/-7 - +/-40 +/-3 -+/-20 +/-10 - +/-40 +/-150 +/-15 - +/-75 +/-15 - +/-100 +/-15 -+/-225
Коэфф. усиления, В/мВ 20 50 50 50 - 50 -
КОСС, дБ 0,6 - 90 20 500 1000 28
Uсм, мВ 5 5 7 3 3 - -
Входн. ток, нА 20 500 300 20 0,05 - -
Диф. вход. сопр., МОм 1 1 - - - - -
fт, МГц 0,8 0,5 0,7 5 5 1 20
Скор. нараст., В/мкс 2 0,5 9 30 10 20 1000
Ток потр., мА 4 9 80 - - - -
Макс. вых. ток, мА 20 600 10000 75 30000 100000 200
Вых. сопр. Rвых, Ом - 10 - - - - 200
Примечание       Тепловая защита от перегрузки   Гибридная ИМС. Отдает в нагрузку до 2 кВт при жидкостном охлаждении  


<-- Предыдущая страница Оглавление Следующая страница -->







 
Впервые? | Реклама на сайте | О проекте | Карта портала
тел. редакции: +7 (495) 514 4110. e-mail:info@eust.ru
©1998-2016 ООО Рынок Микроэлектроники