Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Электрическая энергия в быту и на производстве » Практическая электроника » Легендарные аналоговые микросхемы
Количество просмотров: 60780
Комментарии к статье: 3


Легендарные аналоговые микросхемы


Среди множества микросхем, представленных на современном рынке микроэлектронных компонентов, есть настоящие легенды, по праву заслужившие свою высокую репутацию.

В данной статье мы остановимся на рассмотрении четырех таких легендарных аналоговых микросхем, а именно: NE555, A741, TL431, и LM311.

Легендарные аналоговые микросхемы

Интегральный таймер NE555

Аналоговая интегральная микросхема NE555 является универсальным таймером. Она успешно служит во многих современных электронных схемах для получения повторяющихся или одиночных импульсов с постоянными временными характеристиками. Микросхема является по сути асинхронным RS-триггером, обладающим специфическими порогами входов, которые точно заданы внутренними аналоговыми компараторами и точным делителем напряжения.

Интегральная структура микросхемы включает в себя 23 транзистора, 16 резисторов и 2 диода. NE555 выпускается по сей день в различных корпусах, но наиболее популярна в корпусах DIP-8 и SO-8, именно в таком виде ее можно встретить на многих платах. Отечественные производители выпускают аналоги данного таймера под названием КР1006ВИ1.

Интегральный таймер NE555

История микросхемы NE555 начинается с 1970 года, когда уволенный в связи с экономическим кризисом, сотрудник американской микроэлектронной компании Signetics, специалист по схемам ФАПЧ, Ганс Камензинд, работая у себя в гараже, отладил схему ФАПЧ с ГУН, частота которого теперь не зависела от напряжения.

Эта разработка позже получила название NE566, и содержала все элементы будущего таймера NE555, включая компараторы, делитель напряжения, триггер и ключ. Схема могла вырабатывать треугольные импульсы с амплитудой задаваемой внутренним делителем, и с частотой задаваемой внешней RC-цепочкой.

Ганс Камензинд продал компании Signetics свою разработку, после чего предложил ее доработку до ждущего мультивибратора — генератора одиночных импульсов. Идею поддержали не сразу, однако руководитель отдела продаж компании Signetics, Арт Фьюри, настоял, и проект был одобрен, будущую микросхему назвали NE555 (NE от SigNEtics).

Доработка и отладка таймера заняли еще несколько месяцев, и в конце концов в 1971 году стартовали продажи NE555 в восьмивыводном корпусе по цене 75 центов. Сегодня функциональные аналоги оригинального NE555 выпускаются во множестве биполярных и КМОП-вариантов почти всеми крупными производителями электронных компонентов.

Рассмотрим теперь назначение выводов интегрального таймера NE555, это позволит читателю понять причину, по которой данная микросхема приобрела колоссальную популярность как среди специалистов, так и среди радиолюбителей.

назначение выводов интегрального таймера NE555
  • Первый вывод — земля. Подключается к минусовому проводу источника питания.

  • Второй вывод — триггер. Когда напряжение на этом выводе ниже 1/3 напряжения питания, таймер запускается. При этом потребляемый данным входом ток не превышает 500 нА.

  • Третий вывод — выход. Когда таймер включен, напряжение на этом выводе на 1,7 вольт меньше напряжения питания, а максимальный ток данного вывода достигает 200 мА.

  • Четвертый вывод — сброс. При подаче на этот вывод напряжения низкого уровня, ниже 0,7 вольт, микросхема переходит в исходное состояние. Если сброс при работе в схеме не требуется, данный вывод просто соединяют с плюсом источника питания микросхемы.

  • Пятый вывод — контроль. Данный вывод находится под опорным напряжением, и присоединен к инвертирующему входу первого компаратора.

  • Шестой вывод — порог, стоп. При подаче на этот вывод напряжения выше 2/3 напряжения питания, таймер остановится и его выход будет переведен в состояние покоя.

  • Седьмой вывод — разряд. Когда на выходе микросхемы низкий уровень, данный вывод внутри микросхемы соединяется с землей, а когда на выходе микросхемы высокий уровень, данный вывод от земли отсоединен. Этот вывод способен выдержать ток до 200 мА.

  • Восьмой вывод — питание. Этот вывод подключается к плюсовому проводу источника питания микросхемы, напряжение которого может быть от 4,5 до 16 вольт.

NE555

Микросхема NE555 нашла широкое применение, благодаря своей универсальности. На ее основе строятся генераторы, модуляторы, реле времени, пороговые устройства и многие другие узлы различной электронной аппаратуры, разнообразие которой ограничено лишь фантазией и творческим подходом инженеров и разработчиков.

 

Примерами решаемых задач могут служить: функция восстановления искаженного в линиях связи цифрового сигнала, фильтры дребезга, импульсные источники питания, двухпозиционные регуляторы в системах автоматического регулирования, ШИМ-контроллеры, таймеры и многое другое.

Дополнительные материалы про микросхему NE555:

Интегральный таймер 555 - путешествие по Data sheet

Конструкции на интегральном таймере 555

Блок защиты от протечек воды

ШИМ – регулятор на базе интегрального таймера NE555 для регулирование яркости светодиодов

Операционный усилитель uA741

uA741 — операционный усилитель на биполярных транзисторах. Этот операционный усилитель второго поколения, разработанный в 1968 году инженером компании Fairchild Semiconductor, Дэвидом Фуллагаром, является модификацией операционного усилителя LM101, к которому требовался внешний конденсатор частотной коррекции. К uA741 внешний конденсатор уже не требовался, ибо здесь он сразу установлен на самом кристалле микросхемы.

Операционный усилитель uA741

Характеристики uA741 были совершенными для того времени, а простота применения микросхемы способствовала широкому ее использованию. Так uA741 стал универсальным типовым операционным усилителем, и по сей день его аналоги выпускаются очень многими производителями микроэлектронных компонентов, например: AD741, LM741, и отечественный аналог - К140УД7. Данные микросхемы выпускаются как в корпусах DIP, так и в чиповых.

В основе операционных усилителей лежит один и тот же принцип, отличия заключаются лишь в структуре. Операционные усилители второго и следующих поколений включают в себя следующие функциональные блоки:

  • Входной каскад — дифференциальный усилитель, обеспечивающий усиление при высоком входном сопротивлении и при малом уровне шума.

  • Усилитель напряжения с высоким коэффициентом, АЧХ спадает как в однополюсном фильтре низких частот. Здесь не дифференциальный, единственный выход.

  • Выходной каскад (усилитель), дающий высокую нагрузочную способность, низкое выходное сопротивление, и обеспечивающий защиту от короткого замыкание и ограничение выходного тока.

Операционный усилитель uA741

Интегрированный конденсатор на 30 пФ дает частотно-зависимую отрицательную обратную связь, повышающую устойчивость операционного усилителя при работе с внешней обратной связью. Это так называемая компенсация Миллера, функционирующая практически как интегратор, построенный на операционном усилителе. Частотная компенсация дает операционному усилителю безусловную стабильность в широком диапазоне условий и тем самым упрощает его применение в широком спектре электронных устройств.

В выходном каскаде uA741 присутствует резистор сопротивлением 25 Ом, служащий датчиком тока. Совместно с транзистором Q17, этот резистор ограничивает ток эмиттерного повторителя Q14 на уровне около 25 мА. В нижнем плече двухтактного выходного каскада ограничение тока через транзистор Q20 осуществляется посредством измерения тока через эмиттер транзистора Q19 и последующего ограничения тока, текущего в базу Q15. В более современных модификациях схемотехники uA741 могут использоваться несколько отличающиеся от описанной здесь методы ограничения выходного тока.

выводы микросхемы

Микросхема имеет два вывода Offset для балансировки, позволяющие подстраивать смещение входа операционного усилителя точно до нуля. Для этой цели можно использовать внешний потенциометр. Напряжение питания микросхемы может достигать от +-18 до +-22 вольт, в зависимости от модификации, однако рекомендуемый диапазон — от +-5 до +-15 вольт.

 

Смотрите также по этой теме:

Что такое операционные усилители

Схемы включения операционных усилителей без обратной связи

Схемы на операционных усилителях с обратной связью

Регулируемый стабилизатор напряжения TL431

Микросхема TL431 была выпущена в продажу компанией Texas Instruments в 1978 году, и позиционировалась как прецизионный регулируемый стабилизатор напряжения. Предшествующей версией была менее точная микросхема TL430. Сегодня TL431 выпускают многие производители под маркировками: LM431, KA431, а ее отечественный аналог - КР142ЕН19А.

Регулируемый стабилизатор напряжения TL431

TL431 по сути — управляемый стабилитрон, часто встречающийся в трехвыводном корпусе TO-92. Данную микросхему можно, пожалуй, увидеть на плате любого из современных импульсных блоков питания, как минимум - в схеме гальванической развязки вторичных цепей.

Микросхема достаточно просто регулируется: при подаче на управляющий электрод напряжения выше порогового 2,5 вольт, внутренний транзистор, выполняющий функцию стабилитрона, переходит в проводящее состояние.

TL431

Значения выводов очевидны из блок-схемы:

  • Первый вывод – электрод управления.

  • Второй вывод — несет функцию анода стабилитрона.

  • Третий вывод – играет роль катода стабилитрона.

устройство и выводы микросхемы

Рабочее напряжение на катоде может быть из диапазона от 2,5 до 36 вольт, а ток в проводящем состоянии не должен превышать 100 мА, при этом ток управления не превышает 4 мкА. Внутренний источник опорного напряжения имеет номинал 2,5 вольта.

Микросхема настолько проста в настройке и в использовании, что уже нашла самое широкое применение в различных электронных устройствах, начиная с импульсных блоков питания, где она традиционно работает совместно с оптроном, заканчивая датчиками освещенности и температуры.

Сегодня трудно найти бытовой прибор, где бы не было TL431, именно по этой причине данная микросхема выпускается во множестве различных корпусов. Таким образом, TL431 отлично подходит для построения цепей обратной связи в совершенно различных аспектах этого понятия.

Примеры использования микросхемы TL431:

Простой терморегулятор

Индикаторы и сигнализаторы на регулируемом стабилитроне TL431

Аналоговый компаратор LM311

Аналоговый компаратор LM311 выпускается с 1973 года компанией National Semiconductor (с 23 сентября 2011 года компания официально является частью Texas Instruments). Отечественный аналог данного компаратора — КР554СА3.

Аналоговый компаратор LM311

Для данного интегрального компаратора напряжения характерен очень малый входной ток (150 нА). Он разработан специально для применения в широком диапазоне питающих напряжений: от стандартного +- 15В до однополярного + 5В, традиционного для цифровой логики. Выход компаратора совместим с TTL, RTL, DTL и MOS – уровнями.

LM311

Его выходной каскад с открытым коллектором позволяет непосредственно нагрузить выход на реле или на лампу накаливания, и коммутировать ток до 50 мА при напряжении до 50 В. Потребляемая микросхемой мощность составляет всего 135 мВт при питании напряжением +-15 В. В даташите на компаратор LM311 приведено множество типовых схем его применений.

устройство микросхемы

Микросхема содержит 20 резисторов, 22 биполярных транзистора, 1 полевой транзистор и 2 диода. Вход и выход LM311 можно изолировать от земли схемы так, чтобы выходная цепь микросхемы работала на заземленную нагрузку или на нагрузку, подключенную к отрицательному или положительному полюсу источника питания.

В схеме компаратора есть возможности балансировки сдвига и стробирования, а выходы нескольких LM311 можно соединять по схеме проводное ИЛИ. Вероятность возникновения ложных срабатываний у данной микросхемы очень низка.

Дополнительные материалы по этой теме:

Как устроен и работает аналоговый компаратор

Схемы на компараторах

Терморегулятор для погреба на компараторе LM311

Андрей Повный 

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » Практическая электроника

Подписывайтесь на канал в Telegram про электронику для профессионалов и любителей: Практическая электроника на каждый день



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Интегральный таймер NE555 - история, устройство и приницип работы
  • Схемы включения операционных усилителей без обратной связи
  • Микросхема 4046 (К564ГГ1) для устройств с удержанием резонанса - принцип ра ...
  • Индикаторы и сигнализаторы на регулируемом стабилитроне TL431
  • Простой терморегулятор своими руками
  • Операционные усилители. Часть 2. Идеальный операционный усилитель
  • Аналоговые компараторы
  • Радиолюбительские схемы на ИС типа 555 (P. Трейстер)
  • Интегральный таймер 555. Путешествие по Data sheet
  • Виды современных интегральных микросхем - типы логики, корпуса
  • Категория: Электрическая энергия в быту и на производстве » Практическая электроника

    Аналоговая электроника, Микросхемы, Андрей Повный – все статьи

      Комментарии:

    #1 написал: Сергей |

    Мой рейтинг:

    1. LM386: Это одна из самых популярных операционных усилителей (ОУ) в мире. Она была разработана в 1980-х годах и до сих пор используется во многих аналоговых схемах.

    2. NE5532: Это еще один популярный ОУ, который был разработан в 1970-х годах. Он имеет высокое усиление и низкое выходное сопротивление, что делает его идеальным для использования в аудио- и видеоусилителях.

    3. TL084: Это счетверенный ОУ, разработанный Texas Instruments в 1977 году. Он до сих пор широко используется в аналоговых схемах благодаря своей высокой точности и надежности.

    4. 741: Это один из самых известных и широко используемых аналоговых интегральных схем (ИС). Он был разработан Texas Instruments в 1968 году и до сих пор остается популярным благодаря своей универсальности и надежности.

    5. 555: Это таймерный ИС, разработанный в 1971 году. Он используется для создания временных задержек, генераторов сигналов и других аналоговых схем.

    6. 6822: Это счетверенный операционный усилитель, разработанный National Semiconductor в 1978 году. Он широко использовался в аудиотехнике и других аналоговых устройствах.

    7. AD620: Это инструментальный усилитель, разработанный Analog Devices в 1972 году. Он обладает высокой точностью и широко используется в измерительной технике и аудиотехнике.

    8. LM324: Это счетверенный операционный усилитель, разработанный Texas Instruments в 1973 году. Он отличается высокой точностью и надежностью и широко используется в промышленных и бытовых устройствах.

    9. LM13700: Это усилитель мощности звуковой частоты, разработанный National Semiconductor в 1976 году. Широко используется в аудиотехнике для усиления звука.

    10. 7805: Это стабилизатор напряжения, разработанный Fairchild Semiconductor в 1958 году. Используется в качестве источника питания для различных устройств.

      Комментарии:

    #2 написал: Леха |

    Очень крутая статья!

      Комментарии:

    #3 написал: Сергей |

    Микросхема A741 была разработана в СССР для использования в качестве дифференциального усилителя в аналоговых вычислительных машинах и быстро завоевала популярность благодаря своей высокой точности и надежности. Отличительной особенностью данной микросхемы является наличие двух пар входных каскадов, что позволяет использовать ее в схемах с высоким входным сопротивлением и низким уровнем шумов. Микросхема A741 выпускается по сей день и используется во многих аналоговых устройствах и системах.

    Интегральная микросхема TL431 является прецизионным регулятором напряжения и используется в основном для стабилизации напряжения в электронных схемах. Благодаря своей высокой точности, стабильности и надежности, микросхема получила широкое распространение в различных областях электроники, начиная от бытовой техники и заканчивая промышленной автоматикой. Сегодня TL431 выпускается многими производителями и продолжает оставаться одной из самых востребованных аналоговых микросхем.

    Микросхема LM311 представляет собой универсальный операционный усилитель с низким уровнем шума и высокой точностью. Данная микросхема обладает широким диапазоном рабочих напряжений, высокой скоростью нарастания выходного сигнала и широким температурным диапазоном. Благодаря этим характеристикам, микросхема нашла широкое применение в различных аналоговых схемах, включая усилители, фильтры.

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.