オペアンプ 741:基本ガイドライン
新しく改良された Integrated Circuit Op Amplifier 741 は、急速に技術分野に進出しています。アナログ回路で回路の柔軟性を提供することは別として、アナログコンピューターでのアプリケーションで長い道のりを歩んできました。 IC オペアンプ 741 は、複数のピン (合計 8 本) を配置することで、調整のための外部フィードバックに依存しながら、その機能を効果的に実行します。さらに、電子回路やデバイスに適用することで、適切かつ安全になります。
このアンプの作用メカニズム、仕様、用途における重要性について詳しく知りたい場合は、読み続けてください。
1.オペアンプ741とは？
一般に、オペアンプとも呼ばれるオペアンプは、高電圧ゲイン (約 100dB) の固体集積回路です。その設計は、主にアナログ計算の実行に推奨されます。つまり、その役割は、とりわけ、積分、減算、微分、加算などの数学的操作を実行することです。
さらに、コンデンサや抵抗などの外付け部品と組み合わせて、必須のフィードバックメカニズムを生成することで、アンプとして使用できます。また、コンパレータまたはフィルタに変換することもできます。
間違いなく、アナログ回路の重要なコンポーネントを構成するさまざまなオペアンプ IC があります。ただし、一般的に使用されているオペアンプであるIC 741オペアンプについて詳しく説明します。
IC 741 オペアンプの定義
IC 741オペアンプは、汎用オペアンプ回路で構成されていますが、集積回路内のモノリシックチップの優れた機能を備えています。
Fairchild Semiconductors は、1963 年にオペアンプ 741 を初めて製造しました。それ以来、741 はこのオペアンプの指標となり、1 つの出力ピン、4 つの入力ピン、および 7 つの機能ピンを備えています。
741 オペアンプの特性
集積回路オペアンプには次の特徴があります。
- まず、約 200000 の電圧ゲイン。
- 次に、アンプ信号の周波数範囲は 0Hz から 1MHz です。
- また、o/p は 100 オーム未満です。
- 100 キロオームを超える入力インピーダンス
- 最後に、低オフセット電圧と入力オフセット電流です。
2. IC 741 オペアンプの仕様
その基本的な仕様の一部は次のとおりです:
- 電源 :5V の電圧を処理できますが、最大は 18V まで可能です
- 出力インピーダンス :約75Ω。
- 入力インピーダンス :約 300 KΩ ～ 2MΩ (メガオーム)
- 電圧ゲイン :低周波 (20 または 200V/Mv) の場合は 20000 ～ 200000 になります
- 最大出力電流 :mA について
- 入力オフセット範囲 :2mV から 6mV の範囲です。
- スルーレート :常に 0.5 V/µS (マイクロ秒) – 電圧の変化を簡単に検出できる理想的なオペアンプ レート。
- 出力負荷 :多くの場合、2KΩ (キロ オーム) を超えます。
- 帯域幅 :500KHz から 1.5MHz まで。
- 動作温度 ：0°から70°Cまで。
- 一時的な応答: これには、立ち上がり時間とオーバーシュートのパーセンテージが含まれます。次に、オペアンプのユニティゲイン帯域幅に反比例します。
要約すると、このような仕様、特に高ゲイン定格、小出力、および高入力インピーダンスは、IC 741 が最適な電圧増幅器であることをほぼ保証しています。その結果、DC または AC 電流信号を入力に入力して、出力でより高いレベルを得ることがより簡単になります。
（理想的なオペアンプ）。
ただし、仕様はメーカーごとに異なる場合があります。したがって、アンプで作業する前に、精度についてデータシートを参照してください。
3. IC 741 0p-Amp の働き
以下は、モノリシックチップに組み込まれた、20個のトランジスタと11個の抵抗を備えた標準741オペアンプの回路図です。
動作原理
- 何よりもまず、非反転入力と反転入力は、それぞれ NPN トランジスタ Q2 と Q1 に接続されています。これらの 2 つのトランジスタは、NPN エミッタ フォロアを同化し、それらの出力を PNP トランジスタ Q3 および Q4 に供給します。 PNP ペアは共通ベース アンプとして機能し、電圧入力を分離しながら、信号フィードバックの発生を防ぎます。
https://en.wikipedia.org/wiki/Differential_amplifier#/media/File:Differential_amplifier_long-tailed_pair.svg
(NPNトランジスタで作った差動アンプ)
そして、２つのカレントミラー回路を形成するトランジスタ対Ｑ１３、Ｑ１４、Ｑ９、Ｑ８の配置がある。主に、2 電流ミラーの目的は、オペアンプ入力の電圧スイング中に内部回路の電流フローの変化を防ぐことです。さらに、トランジスタのアクティブな動作範囲を維持することで、オーバーライドの可能性を減らします。
第 3 に、制御トランジスタ Q12 と Q8 は、マッチング ペアのもう一方のトランジスタのエミッタ ベース間電圧を設定します。
また、必要な量の電流のみを流すために、電圧をミリボルト単位で維持します。その後、入力回路は第 1 の電流ミラー Q9 および Q8 と結合され、出力回路を第 2 の電流ミラー Q13 および Q12 と結合します。
さらに、トランジスタ Q11 と Q10 が 3 番目の電流ミラーを形成します。
2本はハイインピーダンス接続で、電源のマイナスと入力回路を接続します。入力回路に負荷をかけずに基準電圧を与えます。また、ベース接地増幅回路の入力における PNP トランジスタの要件である小さなベース入力バイアス電流が導入されます。
抵抗 4.5 KΩ と 7.5 KΩ とトランジスタ Q15 は、電圧レベル シフター回路を形成することにより、出力増幅段での信号の歪みを防ぎます。シフター回路は、入力増幅回路から次の回路に進む前に電圧を 1V 下げることによって動作します。
ここでも、トランジスタを Q20、Q17、および Q14 に使用して、741 オペアンプの出力段を形成できます。次に、トランジスタＱ２２、Ｑ１９、およびＱ１５はクラスＡ増幅器として動作する。
最後に、トランジスタ Q7、Q6、および Q5 は、入力差動回路で発生するループホールを平衡化します。多くの場合、それらの配置により、2 つの入力 (オフセット ヌル ポジティブとオフセット ヌル ネガティブ) を取り込み、非反転入力と反転入力のバランスを取ることができます。
注; 741 オペアンプの設計には、一定のゲインがありません。その変動は、入力信号の周波数に依存します。つまり、入力信号の周波数が高くなると、ゲインが減少し、約 100000 Hz の周波数になります。
4. 741 オペアンプのピン配列
オペアンプ 741 – ピン 2 およびピン 3 (入力)
これらは入力ピンで、ピン 3 は非反転入力、ピン 2 は集積回路の反転入力です。 2 つのピンは同時に機能し、ピン 2 の電圧がピン 3 の電圧よりも高い (反転入力の電圧が高い) と、出力信号が低下します。一方、ピン 2 よりもピン 3 の電圧が高い (非反転入力の電圧が高い) と、出力信号が高くなります。
オペアンプ 741 – ピン 4 およびピン 7 (電源)
741 IC は、これらの 2 つのピン (ピン 4 とピン 7) から電力を引き出して動作を実行します。ピン 4 は -ve 端子電源電圧として機能し、ピン 7 は +ve 端子電源電圧として機能します。さらに、ピン 4 とピン 7 の電圧は 5V から 18V の間で動作します。
オペアンプ 741– ピン 6 (出力)
ピン 6 は IC 741 の出力ピンです。その電圧は、主に使用中のフィードバック メカニズムと入力ピンの入力信号に依存します。常に、出力信号が高いということは、出力電圧が正の電源電圧に近いことを示しています。同様に、低出力は、負電源に等しい出力電圧を示します。
オペアンプ 741 – ピン 1 およびピン 5 (オフセット ヌル)
仕様にあるように、741オペアンプは高いゲイン定格を提供します。したがって、製造プロセス中に不規則性が生じたり、反転入力と非反転入力の電圧差が原因で外乱が発生したりする可能性があります。その結果、出力が中断される可能性があります。
したがって、ピン 1 とピン 5 の目的は、入力オフセット電圧を加えることによって効果を無効にすることです。アプリケーションを実現するには、ポテンショメータを使用します。
ピン 8 (N/C)
ピン 8 は、741 IC オペアンプの内部接続のどの回路にも接続されていません。その役割は主に、標準の 8 ピン パッケージの空きスペースを埋めるダミー リードです。
5.使用されているオペアンプの種類
IC 741 オペアンプを使用する最善の方法は、開ループ構成で実装することです。構成は、非反転入力と反転入力の両方にあります。
反転増幅器
これまで見てきたように、pin6 と pin2 はそれぞれ出力ピンと入力ピンです。 2 ピンに電圧を通すと 6 ピンに出力されます。 i/p ピン 2 の +ve 極性は、o/p ピン 6 の -ve 極性につながります。したがって、i/p は常に o/p の反対になります。
https://en.wikipedia.org/wiki/Operational_amplifier_applications#/media/File:Op-Amp_Inverting_Amplifier.svg (反転増幅器の構成)。
反転オペアンプ回路を計算するには、次の式を使用します;
A =-Rf/R1
負の符号は、出力波形の極性が逆であることを示します。
非反転アンプ
このアンプでは、pin6 は引き続き出力ピンですが、入力ピンは pin3 に変わります。 pin3 に電圧を与えると、pin6 から出力されます。ピン 3 入力の正極性は、o/p ピン 6 の別の正極性につながります。このように、o/p は反対側にありません。
非反転オペアンプ回路を計算するには、式を使用します;
A =1+ (Rf/R1)
差動アンプ
名前が示すように、差動増幅器は、非反転入力と反転入力に存在する電圧差を増幅します。
その計算には、次の式を使用します;
Vout =R3R1 (V2-V1)
https://en.wikipedia.org/wiki/Differential_amplifier#/media/File:Op-amp_symbol.svg
(数式の図)
6.オペアンプ 741 の応用
IC 741 オペアンプの幅広い用途には、次のようなものがあります。
ジェネレーター内
オペアンプ７４１は、ここでは標準的な発生器の発振器として適用可能であり、いくつか挙げると、たとえば、三角波、正弦波、方形波タイプの波形などのさまざまな出力波形を生成する。さらに、パルス幅変調器/PMW 発生器でのアプリケーションを見つけることができます。
DAC または ADC の作成
741 オペアンプを使用して、アナログからデジタルへの回路、またはその逆を生成できます。デジタルからアナログへのコンバーターの場合、マイクロコントローラーまたはコンピューターでデジタルバイナリ入力を使用して、同様のアナログ信号を作成します。
(マイコンチップ)
オペアンプ 741–整流器内
通常のダイオードには通常電圧降下があり、高精度の信号整流器には不適切です。 741 オペアンプは、ダイオードの代わりに機能して、電圧降下を根絶することができます。
計算タスクの達成
加算、微分などの数学的タスクを実行するほとんどの電子回路は、741 オペアンプを使用します。
オペアンプ 741 を使用する他の多数のデバイスは次のとおりです。
可変オーディオ周波数発振器。
(IC オペアンプ 741 を搭載したオーディオ アンプ)。
- DC 電圧極性計。
- サーマルタッチスイッチ。
- 電子室内温度計
- 4 チャンネルのオーディオ ミックス。
結論
結論として、IC 741 オペアンプの定義、その特性、製品仕様、ピン配置、およびアプリケーションに取り組むことができました。これらは、オペアンプ 741 の基本を構成しています。詳細、お問い合わせ、トピックの理解については、お問い合わせください。私たちはいつでもあなたのサービスにいます。
産業技術