Pi!c. lii. Вид со стороны печатного монтажа макстггых плат \,ik.. \ 3.

MOB питания и т. д. На верхней печатной плате справа показан темп.чст для ОУ 741 в корпусе с двухрядными выводами; справа внизу - для ОУ 301. Для более опытных пользователей такие темилеты ut- ( Г;ч,5пгельны. В разд. 1.2 перечислены детали, необходимые для 1,().;д.птя такой макетной платы.

1.2. Компоненты макетной платы для линейных ИМС

1.2.1. ИМС и панельки для них. Панельки для всех стандартных корпусов ИМС выпускаются промышленностью. Для большинства описанных в книге схем были выбраны ОУ 741 и 301 (см. приложе-

ПИЯ 1 и 2). Это было сделано из следующих соображений: 1) данные операционные усилители - обшего назначения; 2) на них можно продемонстрировать различия между ОУ с внутренней (741) и внешней (301) коррекцией (гл. 9 и 10); 3) эти усилители дешевы, их стоимость не превышает 1 долл.; 4) оба усилителя выпускаются в 14-контактном корпусе (DIP) и 8-контактном круглом кориу-се (ТО-99). Детальную нумерацию выводов и вид корпусов см. в приложениях 1 и 2.

1.2.2. Пружинные контакты. Показанные на рис. 1.1 - 1.4 пружинные зажимы (OMNI-GRIP; пат. США 3 150 911; с разрешения Cosmic Voice, Inc.) были выбраны по следующим причинам:

1) зажимы позволяют подключать провода практически любого диаметра, используемого в работе с электронной аппаратурой;

2) к одному и тому же пружинному зажиму можно подключать компоненты с различным диаметром выводов; 3) зажимы достаточно велики, чтобы с ними было легко работать; 4) при их использовании не нужны зажимы типа крокодил и наконечники под винтовые соединения; 5) один .пружинный зажим можно выбрать в качестве общей или заземляющей точки; тем самым исключается образование контуров заземления.

1.2.3. Перечень материалов для макетной платы. В макетной плате, показанной на рис. 1.3-1.5, используются следующие комплектующие изделия:

1. Коробчатая рама или шасси (что имеется в наличии); мы изготовили их из разобранного лампового источника питания, отпилив половину шасси под углом.

2. Пружинные зажимы OMNI-GRIP: 40 шт. для платы с панельками под корпуса DIP и 28 шт. для платы с 8-штырьковыми. круглыми металлическими корпусами. Зажимы можно приобрести V фирмы General Electronic Associated, Inc. (P. О. Box 156, North-field, Ohio, 44067).

3. Панельки для ИМС: четыре для 14-контактных корпусов и четыре 8-контактные для круглых металлических корпусов.

4. Крепеж: набор из соответствующего количества пар гайка - винт.

5. Печатные платы из двухстороннего фольгированного гети-накса или стеклотекстолита.

6. Источник питания.

Вариант 1: две 9-вольтовые батареи.

Вариант 2: приобрести источник питания на ±15 В, 50 мА стой-, мостью приблизительно 40 долл.

Вариант 3: изготовить источник, показанный на рис. 1.5, исполь-

ред.

) Соответствуют корпусам 201.14-1 и 301.8-2 по ГОСТ 17467-72. - Ярилс.

зуя информацию, приведенную на рис. 7.2 и 7.16, и следующие компоненты (стоимость приблизительно 15 долл.):

- один стабилизатор напряжения ±15 В RC4195T фирмы Raytheon;

- один понижающий трансформатор на 30 В, 1 А;

- четыре диода на 1 А;

- четыре электролитических конденсатора на 500 мкФ, 50 В для источника нестабилизированного напряжения питания;

- четыре электролитических танталовых конденсатора по 5 мкФ, 35 В на выход ИМС 4195;

- два предохранительных резистора по 10 кОм, 0,25 Вт (один включается между зажимом + 17вых и землей, второй- между зажимом -t/вых и землей ИМС 4195);

- держатель .предохранителя и предохранитель на 0,5 А;

- сетевой шнур и соединительные провода.

1.3. Использование макетной платы для ИМС

1.3.1. Макетирование схем на ИМС. После того как вы рассчитали и проанализировали схему, содержащую ИМС, и подобрали все компоненты, все готош для сборки схемы и проверки ваших расчетов. При наличии макетной платы для ИМС, аналогичной показанным на рис. 1.1-1.6, собрать прототип схемы будет минутным делом.

Вставьте ИМС в панельку и, не включая питание, соедините зажимы +15 В и -15 В на монтажной плате с выводами +U и -И интегральной схемы. Подключите, если это возможно, все заземляюише провода к одному пружинному зажиму заземления. Соберите схему, подключив все ее элементы к соответствующим пружинным зажимам. Если необходимо, используйте дополнительные зажимы. Теперь, что очень важно, еще раз проверьте все соединения; если вы позволили себе перед этой проверкой отдохнуть, то уже тем самым совершили ошибку. Старайтесь делать соединительные провода короче.

1.3.2. Испытание схемы на ИМС. После того как вы проверили монтаж, можно приступить к испытаниям:

1 Подключите источник питания к сети.

2 При noMOHUi осциллографа на шкале 10 В/см постоянного тока или вольтметра постоянного тока проверьте, не перепутаны ли выводы питания ИМС-.

3 Подайте на вход схемы сигнал и измерьте его.

4 Измерьте пыхолнос напряжение, чтобы удостовериться, что выход не находится н состоянии насыщения (гл. 2), а скорость нарастания не ограничена (гл. 10). Если входной сигнал - перемен-

иого тока, сигнал с выхода схемы следует подать на осциллограф и посмотреть, нет ли перегрузки или искажений.

5. Все измерения проводите относительно земли. Например, если резистор подключен между двумя выводами ИМС, не подключайте оба щупа вольтметра или осциллографа к резистору; измерьте напряжение на одном выводе резистора, затем на другом, после чего вычислите напряжение, падающее на резисторе.

6. Если нет специальных указаний, постарайтесь не пользоваться амперметрами. Измерьте напряжение, как указано выше, и вычислите ток.

7. Сопротивление нагрузки не должно быть меньше 2 кОм; объяснение этому будет дано в разд. 2.1.2.

8. Отключайте источник входного сигнала до того, как будет выключено питание. В противном случае ИМС может выйти из строя.

9. Указанные ИМС выдержат многое, однако никогда а) не реверсируйте полярность источников питания;

не подавайте на вход ОУ потенциалы выше +U и ниже

не оставляйте входной сигнал при обесточенной ИМС. Если на выходе схемы наблюдаются нежелательные колебания (генерация) и схемные соединения уже проверены, то

а) подключите между выводом операционного усилителя +U и землей и между выводом ~U и землей по конденсатору 0,1 мкФ;

б) сделайте соединения короче;

в) проследите за тем, чтобы заземленные провода измерительного прибора, генератора сигналов, нагрузки и источника питания сходились вместе на одном пружинном зажиме (соединение земель звездой).

11. Описанные выше принципы применимы ко всем другим линейным ИМС.

Начнем теперь наши первые эксперименты с операционным усилителем.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ОПЕРАЦИОННОГО УСИЛИТЕЛЯ

2.0. Введение

Название операционный усилитель было дано первоначально усилителям с большим коэффициентом усиления, разработанным для выполнения математических операций сложения, вычитания, умножения и деления. Такие усилители работали с высокими напряжениями, порядка ±300 В, но могли выполнять вычисления, проводить которые до их изобретения было экономически нецелесообразно.

Линейный интегральный ОУ является современным преемником указанных усилителей. Он унаследовал от них прежнее название, работает при более низких напряжениях и по меньшей мере не хуже своих предшественников. Сегодняшние ОУ настолько дешевы, что ежегодное их потребление исчисляется миллионами, Малая стоимость, гибкость в применении и надежность раздвинули область их использования далеко за границы, которые предвидели первые разработчики. Некоторые современные применения ОУ лежат в областях управления процессами производства, связи, вычислительной техники; ОУ используются в источниках питания и генерации сигналов, в системах отображения данных и для измерений. При этом ОУ остается очень хорошим усилителем постоянного тока с большим коэффициентом усиления.

При нервом знакомстве с линейной ИМС операционного усилителя следует сконцентрировать внимание на его наиболее важных и супдественных свойствах. В связи с этим данная глава посвящается определению назначения выводов ОУ, некоторым предел1)иым электрическим параметрам его и тому, как пх использовать.

У опсрационпого усилителя пять основных выводов: два для подключения питания, два для подачи входных сигналов и один для снятия выходного сигнала. Как видно из рис. 2.1, внутреннее устройство ОУ сложно. Однако для того, чтобы применять ОУ, знать что-либо о его внутреннем функционировании не обязатель-

> Обычно ±100 В в аналоговых математических машинах на лампах.-

Прим. ред.

выход

S кОм 2S0 Ом

Рис. 2.1. Принципиальная схема ОУ.

НО. Те, кто проектирует и строит операционные усилители, создали столь замечательное устройство, что выполняемые им операции определяются подключенными к нему внешними компонентами, а не собственно операционным усилителем.

На рис. 2.2 показаны три обычных корпуса ИМС, а в приложении 1-несколько корпусов других типов. Выводы микросхем нумеруются против часовой стрелки (если смотреть со стороны крышки корпуса), так же как у электронных ламп. Вывод 1 отмечен на корпусе DIP вырезом (рис. 2.2,6), а на плоском корпусе с планарным расположением выводов (рис. 2.2, в) - точкой. У круглого металлического корпуса (рис. 2.2, а) около вывода 8 имеется ушко.