Operationsverstärker 741-Der neue und verbesserte Integrated Circuit Op Amplifier 741 ist schnell auf dem Weg in den technologischen Bereich. Abgesehen davon, dass es Schaltungsflexibilität in analogen Schaltungen bietet, hat es einen langen Weg in seiner Anwendung in analogen Computern zurückgelegt. Mit mehreren Pins, d.h. insgesamt 8, erfüllt der IC Op-Amp 741 seine Funktion effektiv und hängt von der äußeren Rückmeldung zur Regulierung ab. Darüber hinaus macht seine Anwendung in elektronischen Schaltungen und Geräten es geeignet und sicher. Um mehr über die Bedeutung dieses Verstärkers für seinen Wirkungsmechanismus, seine Spezifikationen und Anwendungen zu erfahren, lesen Sie weiter.
1. Was ist der Op Amplifier 741?
Im Allgemeinen ist ein Operationsverstärker, auch bekannt als Operationsverstärker, eine integrierte Solid-State-Schaltung mit hoher Spannungsverstärkung (ca. 100 dB). Sein Design ist in erster Linie für die Ausführung analoger Berechnungen empfehlenswert. Das heißt, seine Aufgabe ist es, mathematische Operationen wie Integration, Subtraktion, Differenzierung, Addition, unter anderem durchzuführen.
Darüber hinaus können Sie es in Kombination mit externen Komponenten, z. B. Kondensatoren und Widerständen, als Verstärker verwenden, um einen obligatorischen Feedback-Mechanismus zu erzeugen. Sie können es auch in einen Komparator oder Filter umwandeln.
Zweifellos gibt es eine Vielzahl von Operationsverstärker-ICs, die die wichtigsten Komponenten analoger Schaltkreise bilden. Wir werden uns jedoch speziell mit dem häufig verwendeten Operationsverstärker, dem IC 741 Operationsverstärker, befassen.
Definition auf IC 741 Operationsverstärker
Ein IC 741 Operationsverstärker umfasst die universelle Operationsverstärkerschaltung, jedoch mit einer herausragenden Eigenschaft eines monolithischen Chips in der integrierten Schaltung.
Fairchild Semiconductors hatte 1963 die erste Herstellung eines Operationsverstärkers 741. Seitdem ist 741 ein Indikator für diesen Operationsverstärker, wobei er über einen Ausgangspin, vier Eingangspins und sieben Funktionspins verfügt.
Eigenschaften eines 741 Operationsverstärkers
Der Operationsverstärker mit integriertem Schaltkreis hat die folgenden Eigenschaften:
Erstens eine Spannungsverstärkung von etwa 200000.
Dann ist ein Frequenzbereich der Verstärkersignalisierung von 0Hz bis 1MHz.
Außerdem liegt das O / P unter 100 Ohm.
Eingangsimpedanz über 100 Kiloohm.
Schließlich niedrige Offset-Spannung und Eingangs-Offset-Strom.
2. Spezifikationen von IC 741 Op-Amp
Einige seiner grundlegenden Spezifikationen sind:
: Es kann eine Spannung von 5V verarbeiten, während das Maximum bis zu 18V gehen kann
: Ungefähr 75Ω.
: Ca. 300 KΩ bis 2 MΩ (Megaohm)
: Kann 20000 bis 200000 sein bei niedrigen Frequenzen (20 oder 200V/Mv)
: Über mA.
: Hat einen Bereich von 2mV bis 6mV.
: Konstant bei 0,5 V/μS (Mikrosekunde) – eine ideale Operationsfrequenz, mit der es Änderungen der Spannung leicht erkennen kann.
: Oft mehr als 2KΩ (Kilo Ohm).
: Bei 500 KHz bis 1,5 MHz.
: Von 0° bis 70°C.
Es beinhaltet die Anstiegszeit und den Prozentsatz des Überschreitens. Dann ist es umgekehrt mit der Unity-Gain-Bandbreite des Operationsverstärkers verbunden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass solche Spezifikationen, insbesondere die hohe Verstärkung, der kleine Ausgang und die hohen Eingangsimpedanzen, den IC 741 als den am besten geeigneten Spannungsverstärker fast garantieren. Folglich ist es einfacher, ein DC- oder AC-Stromsignal in den Eingang einzugeben, um einen höheren Pegel am Ausgang zu erhöhen.
(idealer Operationsverstärker).
Die Spezifikationen variieren jedoch manchmal von Hersteller zu Hersteller. Lesen Sie daher die Genauigkeit des Datenblatts, bevor Sie am Verstärker arbeiten.
3. Funktionsweise von IC 741 0p-Amp
Unten ist ein Schaltplan eines Standard-741-Operationsverstärkers mit 20 Transistoren und 11 Widerständen mit Einbindung in einen monolithischen Chip.
Funktionsprinzip
In erster Linie haben die nicht-invertierenden und invertierenden Eingänge eine Verbindung mit den NPN-Transistoren Q2 bzw. Q1. Diese beiden Transistoren assimilieren NPN-Emitter-Anhänger und speisen ihre Ausgänge den PNP-Transistoren Q3 und Q4 zu. Das PNP-Paar fungiert als Common-Base-Verstärker und isoliert den Spannungseingang und verhindert gleichzeitig ein mögliches Auftreten von Signalrückkopplungen.
(ein Differenzverstärker aus NPN-Transistoren)
Dann gibt es die Anordnung der Transistorpaare Q13, Q14 und Q9, Q8, die zwei aktuelle Spiegelschaltungen bilden. Der Hauptzweck des Zweistromspiegels besteht darin, eine Änderung des Stromflusses im internen Stromkreis während Spannungsschwankungen eines Operationsverstärkereingangs zu verhindern. Darüber hinaus reduziert es die Wahrscheinlichkeit einer Überschreibung, indem es den aktiven Betriebsbereich der Transistoren beibehält.
Drittens stellen die steuernden Transistoren Q12 und Q8 die Emitter-Basis-Spannung des anderen Transistors im passenden Paar ein.
Um nur eine benötigte Menge an Stromfluss zuzulassen, halten Sie die Spannung auf den Pegelanteilen von Millivolt. Später wird die Eingangsschaltung mit den ersten Stromspiegeln Q9 und Q8 gekoppelt und verbindet dann die Ausgangsschaltung mit dem zweiten Stromspiegel, Q13 und Q12.
Darüber hinaus bilden die Transistoren Q11 und Q10 den dritten Stromspiegel.
Die beiden, mit einer hochohmigen Verbindung, verbinden das Negativ der Stromversorgung und der Eingangsschaltung. Es gibt eine Referenzspannung an, ohne den Eingangskreis zu belasten. Außerdem führt es einen kleinen Basiseingangs-Bias-Strom ein, eine Anforderung von PNP-Transistoren am Eingang der Common-Base-Verstärkerschaltung.
Widerstände 4,5 KΩ und 7,5 KΩ und der Transistor Q15 verhindern die Verzerrung von Signalen an der Ausgangsverstärkerstufe, indem sie eine Spannungspegel-Shifter-Schaltung bilden. Die Schaltschaltung funktioniert, indem sie die Spannung von der Eingangsverstärkerschaltung um 1 V senkt, bevor sie zur nachfolgenden Schaltung übergeht.
Auch hier können Sie die Transistoren zu Q20, Q17 und Q14 verwenden, um die 741 Op-Amp-Ausgangsstufe zu bilden. Dann werden die Transistoren Q22, Q19 und Q15 als Klasse-A-Verstärker betrieben.
Schließlich gleichen die Transistoren Q7, Q6 und Q5 alle Schlupflöcher aus, die an der Eingangsdifferenzschaltung auftreten. Oft ermöglicht ihnen ihre Anordnung, zwei Eingaben aufzunehmen (eine Offset-Null-Positiv- und eine Offset-Null-Negative) und dann fortzufahren, um die nicht-invertierenden und invertierenden Eingaben auszugleichen.
Hinweis; Das 741 Op-Amp-Design hat keine konstante Verstärkung. Seine Variation ist abhängig von der Frequenz des Eingangssignals. Das heißt, wenn die Frequenz des Eingangssignals zunimmt, gibt es eine Verringerung der Verstärkung und der Frequenzen von etwa 100000 Hz.
4. 741 Operationsverstärker-Pinbelegung
Operationsverstärker 741-Pin2 und Pin3 (Eingang)
Dies sind die Eingangspins, wobei pin3 der nicht invertierende Eingang und pin2 der invertierende Eingang für die integrierte Schaltung ist. Die beiden Pins arbeiten gleichzeitig, da eine größere Spannung in Pin2 als die von Pin3 (höhere Spannung am invertierenden Eingang) das Ausgangssignal senkt. Auf der anderen Seite bewirkt eine größere pin3-Spannung als eine pin2-Spannung (höhere Spannung am nicht invertierenden Eingang), dass das Ausgangssignal höher geht.
Operationsverstärker 741-Pin4 und Pin7 (Stromversorgung)
Der 741 IC bezieht Strom von diesen beiden Pins, pin4 und pin7, um seinen Betrieb auszuführen. Pin4 fungiert als Versorgungsspannung der Klemme -ve, während Pin7 die Versorgungsspannung der Klemme +ve ist. Zusätzlich arbeitet die Spannung an Pin 4 und Pin7 zwischen 5V und 18V.
Operationsverstärker 741-Pin6 (Ausgang)
Pin 6 ist der Ausgangspin des IC 741. Seine Spannung hängt hauptsächlich vom verwendeten Rückkopplungsmechanismus und einem Eingangssignal an den Eingangspins ab. Ein hohes Ausgangssignal ist jederzeit ein Hinweis darauf, dass die Ausgangsspannung der positiven Versorgungsspannung ähnlich ist. Ebenso würde ein niedriger Ausgang eine Ausgangsspannung anzeigen, die einer negativen Stromversorgung entspricht.
Operationsverstärker 741-Pin1 und Pin5 (Offset Null)
Wie in den Spezifikationen angegeben, bietet ein 741-Operationsverstärker eine hohe Verstärkungsbewertung. So kann es zu Unregelmäßigkeiten während des Herstellungsprozesses oder zu externen Störungen aufgrund von Spannungsunterschieden in den invertierenden und nicht invertierenden Eingängen kommen. Folglich kann es die Ausgabe stören.
Der Zweck von Pin1 und Pin5 besteht also darin, den Effekt durch Anlegen einer Eingangs-Offset-Spannung zunichte zu machen. Um die Anwendung zu erreichen, verwenden Sie ein Potentiometer.
Pin8 (N/C)
Ein Pin 8 hat keine Verbindungen zu einer Schaltung im internen Anschluss eines 741 IC-Operationsverstärkers. Seine Rolle besteht hauptsächlich darin, ein Dummy-Lead zu sein, der leere Räume in einem Standard-8-Pin-Paket füllt.
5. Arten von Operationsverstärkern im Einsatz
Der beste Weg, um den IC 741 Operationsverstärker zu verwenden, besteht darin, ihn in der Open-Loop-Konfiguration zu implementieren. Die Konfiguration erfolgt sowohl in nicht invertierenden als auch invertierenden Eingängen.
Operationsverstärker 741-Invertierender Verstärker
Wie wir gesehen hatten, sind Pin6 und Pin2 die Ausgangs- bzw. Eingangspins. Eine Spannung, die durch Pin2 geleitet wird, gibt die Ausgabe an Pin6. Eine +ve Polarität des i/p pin2 führt zu einer -ve Polarität bei o/p pin6. Daher ist das i/p immer entgegengesetzt zum o/p.
https://en.wikipedia.org/wiki/Operational_amplifier_applications#/media/File:Op-Amp_Inverting_Amplifier.svg (invertierende Verstärkerkonfiguration).
Um die invertierende Operationsverstärkerschaltung zu berechnen, verwenden Sie die Formel;
A = -Rf/R1
Das negative Vorzeichen ist ein Hinweis darauf, dass die Polarität der Ausgangswellenform umgekehrt ist.
Nicht invertierender Verstärker
Bei diesem Verstärker ist Pin6 immer noch der Ausgangspin, während der Eingangspin zu Pin3 wechselt. Eine an Pin3 gegebene Spannung führt zu einem Ausgang von Pin6. Eine positive Polarität am pin3-Eingang führt zu einer weiteren positiven Polarität am o/p-Pin6. Auf diese Weise ist das O / P nicht auf der gegenüberliegenden Seite.
Um die nicht-invertierende Operationsverstärkerschaltung zu berechnen, verwenden Sie die Formel;
A = 1+ (Rf/R1)
Differenzverstärker
Wie der Name schon sagt, verstärkt ein Differenzverstärker die Spannungsdifferenz in nicht invertierenden und invertierenden Eingängen.
Verwenden Sie für seine Berechnung die Formel;
Vout = R3R1 (V2-V1)
https://en.wikipedia.org/wiki/Differential_amplifier#/media/File:Op-amp_symbol.svg
(Abbildung der Formel)
6. Operationsverstärker 741-Anwendung des Op Amplifier 741
Zu den zahlreichen Anwendungen des IC 741 Op-Amp gehören:
Operationsverstärker 741-In Generatoren
Ein Operationsverstärker 741 ist hier als Oszillator in Standardgeneratoren anwendbar, um unterschiedliche Ausgangswellenformen zu erzeugen, z. B. die dreieckigen, sinusförmigen, rechteckigen Wellenwellenformen, um nur einige zu nennen. Darüber hinaus finden Sie seine Anwendung in Pulsweitenmodulatoren / PMW-Generatoren.
Erstellen von DACs oder ADCs
Sie können einen 741-Operationsverstärker verwenden, um Analog-Digital-Schaltungen oder umgekehrt zu erzeugen. Im Falle von Digital-Analog-Wandlern wird der digitale Binäreingang in den Mikrocontrollern oder Computern verwendet, um ein ähnliches analoges Signal zu erzeugen.
(Mikrocontroller-Chips)
Operationsverstärker 741-In Gleichrichter
Normale Dioden haben normalerweise Spannungsabfälle, was sie für hochgenaue Signalgleichrichter ungeeignet macht. Der 741 Operationsverstärker kann anstelle einer Diode fungieren, um den Spannungsabfall zu beseitigen.
Operationsverstärker 741-Rechenaufgaben erfüllen
Die meisten elektronischen Schaltungen, die mathematische Aufgaben wie Summation, Differenzierung usw. ausführen, verwenden einen 741-Operationsverstärker.
Andere zahlreiche Geräte, die einen Operationsverstärker 741 verwenden, sind;
Ein Oszillator mit variabler Audiofrequenz.
(ein Audioverstärker mit IC Operationsverstärker 741).
DC-Volt-Polaritätsmesser.
Thermischer Berührungsschalter.
E-Raum-Thermometer.
Audiomischung für vier Kanäle.
Schlussfolgerung
Abschließend ist es uns gelungen, die Definition eines IC 741 Operationsverstärkers, seine Eigenschaften, Produktspezifikationen, Pinbelegung und Anwendungen in Angriff zu nehmen. Sie bilden die Grundlagen eines Operationsverstärkers 741. Für weitere Details, Anfragen oder mehr Verständnis des Themas, kontaktieren Sie uns. Wir sind jederzeit für Sie da.
