4.7 Необычные варианты операционных усилителей



==270

В этой первой из посвящённых операционным усилителям частей рассматриваются «стандартные» модели, питающиеся от двуполярного источника со средней точкой на биполярных, полевых или КМОП транзисторах. Ранее встречались примеры усилителей с однополярным питанием, а также с rail-to-rail модели, допускающие сигналы полного диапазона питания на выходе ( а иногда и на входе ).

Но существуют и другие варианты, знакомство с которыми произойдёт в Части _5 и X4 . Изучать такие ОУ правильнее именно там, где разбираются самые лучшие решения многих специфических задач для ОУ.

Усилители обратной связью по току

Усилители с токовой обратной связью похожи на обычные ОУ ( с обратной связью по напряжению ), но отличаются тем, что их инвертирующий вход имеет низкий импеданс и исполняет роль суммирующей точки. Такие усилители отлично работают в широкополосных схемах с умеренным и высоким усилением, см. обсуждение в Части X4 [* см. §X4.6 ] .



==271

Table 4.2a Representative Operational Amplifiers ( see also Tables 5.2-5.6 and 8.3 )

Notes: (a) Italicized part numbers have corresponding number of op-amps per package, (b) quiescent current per package, for the boldface part number ( that with the least number of op-amps; e.g.,1 mA for the LM358 ). (c) peak-to-peak noise voltage, (d) GBW for Gv=10. (e) VFB=voltage feedback, CFB=current feedback, (h) rises to 250 nAat the negative rail. bo •-J



==272

Усилители с «нулевым дрейфом» (Zero-drift )

Специфическая группа, включающая усилители с автоподстройкой нуля и ОУ, стабилизированные прерыванием ( «чопперы» ). Предназначены такие модели для особо точных схем, требующих низкого напряжения смещения \( V_{os}\) . Внутри микросхемы есть набор КМОП ключей, с помощью которых проводится коррекция ошибок смещения. Это единственный тип операционных усилителей, напряжение смещения которых даже без подстройки лежит ниже 5 μV , см. табл. 5.6 ( стр. 335 ).

Высоковольтные мощные усилители

В настоящее время можно найти операционные усилители с максимальным выходным током 25 ампер и более или напряжением питания порядка киловольта! Это дорогие специализированные устройства, которые удобно использовать для управления пьезоприводами, серводвигателями и т.п. устройствами. Некоторые из таких ОУ есть в табл. 4.2b ( стр. 272 ).

Table 4.2b Monolithic Power and High-Voltage Op-Ampsa

Notes: (a) within categories, sorted by maximum voltage, then output current; the Apex parts are hybrid, and neither PCB nor instrument-box types are listed. (b) not to exceed total supply voltage. (c) Pdiss with case at Tc = 50C, based on Rsjc. (d) when comp for G>10. (e) when comp for G>100. ( g ) internal JFETs limit current to 4 mA. (h) see notes. (k ) for Cc=4.7 pF, G>10. (n ) provided you can get the heat out of the package! (o) adjustable. ( p) power package. ( r ) qty 1k. ( s ) 94V w/o signal. (u ) to ambient. (v) unit qty; see distributor prices (and your banker ) for larger qty. Comments: (A) dual, RRO. (B) RRIO. (C) with current monitor. (D) video. (E) VFB with CFB. (F) auto-zero, 4??. (G) has V_{os} trim; also in TO-99. (H) dual='6091. (I) update of L272. (J) dual, ADSL driver. (K) current-feedback, CFB. (L) can drive 10 nF capacitive loads. (M) 1.1A min. ( N ) Fairchild's version. ( O ) amp+buffer. ( P ) audio amplifier. (Q) slower OPA551 for G=1. ( R ) classic workhorse. ( S ) current-limit adjustment with resistor or external current. (T) slower OPA452 for G=1. (U) MOSFET output. ( V) "inexpensive."



==273

«Давеча не то, что нонеча» (Here Yesterday, Gone Today )

В своих неустанных поисках всё более интересных микросхем полупроводниковая промышленность способна сильно испортить пользователям жизнь. Ситуация развивается следующим образом. Спроектирована схема и отлажен макет нового замечательного устройства. Всё готово к массовому производству, но при попытке разместить заказ на компоненты выясняется, что основная микросхема снята с производства. Иногда случается ещё более неприятная вещь. Руководство предприятия начинает получать жалобы клиентов на чрезмерные задержки поставок заказанных приборов, которые выпускаются уже много лет. Разбирательство выводит в сборочный цех, где гора практически готовой продукции ожидает поступления единственной ИМС, которую «пока не подвезли». Отдел снабжения рапортует, что поставщик задерживает партию, а тот в свою очередь, сообщает, что шесть месяцев назад микросхема была снята с производства и в наличии нет ни одной штуки!

Как такое может случиться и что с этим делать? Существует пять причин прекращения производства.

1. Устаревание Промышленность наладила производство новых компонентов с более высокими параметрами, и продолжать выпуск старых нет никакого смысла. Такая ситуация характерна для микросхем памяти: RAM и ROM чипы постоянно заменяются всё более ёмкими и быстрыми вариантами, но линейные микросхемы редко исчезают бесследно. При таком развитии событий обычно есть совместимая по разводке улучшенная версия, которую можно вставить на место старой.

2. Отсутствие достаточного спроса Иногда исчезают вполне нормальные микросхемы. Если проявить достаточную настойчивость, можно получить от производителя что-то вроде: «Заказов было слишком мало». Эту ситуацию можно классифицировать как «прекращение производства для удобства производителя». У авторов был особенно неудобный случай, связанный с прекращением производства замечательной микросхемы HA4925 фирмы Harris. Это был отличный компаратор, который просто прекратили выпускать, не предложив ничего взамен. В первой редакции книги сообщалось, что Harris прекратил и выпуск другого замечательного чипа HA2705 - самого быстрого на тот момент малопотребляющего ОУ. Он исчез совершенно бесследно! Ушёл MAX402 фирмы Maxim - тоже быстрый и тоже малопотребляющий ОУ. Куча знакомых использовала его, и вдруг - раз! – и достать его уже невозможно! Иногда производство хороших микросхем прекращается при естественном изменении технологического процесса: при переходе на другой размер пластин, скажем, с 3" на 6".

3. Потеря документации Трудно поверить, но иногда случается, что производитель теряет производственную документацию и не может продолжать производство! Именно такой случай произошёл с восьмиразрядным КМОП делителем SSS-4404 фирмы Solid State Systems.

4. «Обновление» производственного оборудования Иногда производитель заменяет старое тестовое оборудование ( которое, возможно, было вполне работоспособно ) на что-либо поновее и попроизводительнее. Проблема в том, что тестовые программы под новую аппаратуру ещё не написаны, поэтому возникает ситуация, когда производитель может делать микросхему, но не может её проверять. Такая ситуация однажды возникла с блистательным OPA627 - одним из неизменных фаворитов авторов. Ситуация с недоступностью микросхем сохранялась почти год, но, к счастью, разрешилась удачно.

5. Производитель сходит с дистанции Тот же пример - SSS-4404.

Если возникла ситуация с наличием плат и отсутствием микросхем возникают несколько путей решения. Можно переразвести плату ( и, возможно, переделать схему ), чтобы поставить что-либо из имеющегося в наличии. Это, вероятно, лучший путь в случае новой разработки или при необходимости выпуска крупной партии. Другим, уже не столь изящным решением, будет разработка маленькой платы, которую можно поставить на место отсутствующей микросхемы, и которая содержит всё, что нужно, чтобы восстановить работу изделия. Решение не особо красивое, но, по крайней мере, рабочее.

Микропотребляющие ОУ

На другом конце спектра находятся ОУ с током собственного потребления на уровне микроампер и ниже. Это довольно неторопливые микросхемы, например, LMC6442 с \(I_q\)=10 μA на усилитель имеет \( f_T \)=10 килогерц, а скорость нарастания 0.004V/μs ⁴⁰ , зато они будут работать от одной батарейки практически вечно.

Инструментальные усилители (Instrumentation amplifiers )

Существуют интегрированные дифференциальные усилители с возможностью установки коэффициента усиления. Микросхема содержит несколько ОУ, включённых особым образом, имеет отличную стабильность и высокий коэффициент подавления синфазного сигнала. Инструментальные усилители детально разбираются в §5.15 .



==274

Видео и радиочастотные усилители

Специальные усилители для работы с видеосигналами и в связных устройствах с рабочей полосой от 10 MHz до 10 GHz . Доступны в виде модулей с фиксированным усилением, а не отдельных микросхем. На таких частотах ОУ уже не работают.

Специализированные усилители

Микрофонные усилители, усилители для динамиков, драйвера для шаговых двигателей и т.д. доступны в виде специализированных микросхем с отличными характеристиками и очень удобны в использовании.



==274