Операцион кучайтиргич режа

ОПЕРАЦИОН КУЧАЙТИРГИЧ


Режа: Операцион кучайтиргич (ОК) ҳақида тушунча
ОКга қўйиладиган талаблар
ОК турлари
ОК асосий параметрлари


Операцион кучайтиргич (ОК) деб, аналог сигналлар устидан турли амалларни бажаришга мўлжалланган, дифференциал кучайтириш принципига асосланган, кучланиш бўйича катта кучайтириш коэффициентига эга бўлган (К_U=10⁴÷10⁶) интеграл ўзгармас ток кучайтиргичига айтилади. Бундай амалларга қўшиш, айириш, кўпайтириш, бўлиш, интеграллаш, дифференциаллаш, масштаблаш каби математик амаллар киради. Ҳозирги кунда ОКлар аналог ва рақамли қурилмаларда кучайтириш, чеклаш, кўпайтириш, частотани фильтрлаш, генерациялаш, сигналларни барқарорлашда қўлланилиб келмоқда. Бунинг учун ОКларга мусбат ва манфий тескари алоқа (ТА) занжирлари киритилади. ТА занжирлари ёрдамида ОКлар юқорида қайд этилган амалларни (операцияларни) бажарадилар. Қурилмаларнинг номи ҳам шундан келиб чиқади.
ОКнинг электр схемаларда келтириладиган шартли белгиси 8.1, а – расмда кўрсатилган бўлиб, унинг таркибидаги уланиш электродлари, умумий шина ва ташқи таҳрирловчи элементлар кўрсатилмайди. ОКларнинг стандарт график белгиланиши 8.1, б – расмда кўрсатилган. Схемада кучланиш манбаига уланиш электродларидан ташқари, кучайтиргичнинг талаб этилган логарифмик АЧХ кўринишини шакллантирувчи частотани коррекцияловчи электродлар ҳам кўрсатилган.

а) б)

8.1 – расм. ОКнинг шартли (а) ва стандарт график (б) белгиланиши.

ОК иккита киришга эга: инверслайдиган (айлана ёки “-” ишора билан белгиланган) ва инверсламайдиган. Агар сигнал ОКнинг инверслайдиган киришига берилса, у ҳолда чиқишдаги сигнал 180⁰ га силжиган, яъни инверсланган бўлади. Агар сигнал ОКнинг инверсламайдиган киришга берилса, у ҳолда чиқишдаги сигнал кириш сигнали билан бир хил фазада бўлади.
ОКда икки қутбли (±3 В... ±20 В) кучланиш манбаи қўлланилади. Бу манбаларнинг иккинчи қутблари, одатда, кириш ва чиқиш сигналлари учун умумий шина бўлиб ҳисобланади ва кўп ҳолларда ОКга уланмайди.
ОКлар ўз хусусиятларига кўра идеал кучайтиргичларга яқин. Идеал кучайтиргич: чексиз катта кучайтириш коэффициентига; чексиз катта кириш қаршилиги; нолга тенг бўлган чиқиш қаршилигига; инверслайдиган ва инверсламайдиган киришларга, бир хил сигнал берилганда нолга тенг бўлган чиқиш кучланишига, чексиз катта кенг ўтказиш полосасига эга.
ОКлар ривожланишнинг уч босқичидан ўтдилар.
Биринчи босқичда универсал ОКлар ишлаб чиқилган. Биринчи авлод ОКлари n – p – n турли транзисторлар асосида уч каскадли тузилма схемаси бўйича қурилган бўлиб, уларда юклама сифатида резисторлар қўлланилган. Бундай ОКларга К140УД1 ва К140УД5 турдаги кучайтиргичлар киради. Бу ОКларнинг асосий камчилиги унча катта бўлмаган кучайтириш коэффициенти (К_U = 300÷4000) ва кичик кириш қаршилиги (R_КИР ≈ 4 кОм) эди.
Иккинчи босқич ОКларида бу камчиликлар йўқотилган, чунки улар икки каскадли схемалардан тузилган. Ток бўйича катта кучайтириш коэффициентига эга бўлган таркибий транзисторлар қўллаш ва юкламадаги резисторларни динамик юкламаларга алмаштириш йўли билан характеристикаларнинг яхшиланишига эришилган. Барқарор ток генераторлари динамик юкламалар бўлиб, улар ўзгарувчан токка нисбатан катта қаршилик қийматини таъминлайдилар. Иккинчи авлод баъзи ОКларида кириш каскади p – n ўтиш билан бошқариладиган n – каналли МТлар асосида дифференциал схема бўйича бажарилган. Бу ҳолат ОК кириш қаршилигини оширишга имкон берди. Иккинчи авлод интеграл ОКларига К_U = 45000 бўлган К140УД7 турдаги кучайтиргич киради. Унинг камчилиги – тезкорлигининг чегараланганлиги.
Учинчи босқич ОКлари бир вақтнинг ўзида юқори кириш қаршилиги, катта кучайтириш коэффициенти ва юқори тезкорликка эга. Бундай ОКларнинг ўзига хослиги шундаки, уларда ток бўйича жуда катта кучайтириш коэффициенти (β = 10³ ÷ 10⁴) га эга бўлган транзисторлар қўлланилган. Учинчи авлод интеграл ОКларига К140УД6 турдаги кучайтиргичлар киради. Тўртинчи авлод (махсус) ОКларининг баъзи параметрлари рекорд қийматларга эга. Уларга, масалан, кучланиш бўйича жуда катта кучайтириш коэффициенти (К_U = 10⁶) га эга бўлган К152УД5 турдаги, чиқиш кучланишининг ортиш тезлиги юқори (75 В/мкс дан катта) бўлган К154УД2 турдаги ва кичик истеъмол токи (0,5 мА дан кам) га эга бўлган К140УД12 турдаги ОКлар киради.

Уч каскадли ОК принципиал схемаси.