Chips analógicos lendários

Entre os muitos chips apresentados no mercado moderno de componentes microeletrônicos, existem lendas reais que mereceram sua alta reputação. Neste artigo, focaremos em quatro desses microcircuitos analógicos lendários, a saber: NE555, A741, TL431 e LM311.

Temporizador integrado NE555

Circuito integrado analógico NE555 é um cronômetro universal. Ele serve com sucesso em muitos circuitos eletrônicos modernos para produzir pulsos repetitivos ou únicos com características de tempo constante. O chip é essencialmente assíncrono Gatilho RSter limites de entrada específicos definidos com precisão por comparadores analógicos internos e um divisor de tensão preciso.

A estrutura integrada do microcircuito inclui 23 transistores, 16 resistores e 2 diodos. O NE555 ainda está disponível em vários pacotes, mas é mais popular nos casos DIP-8 e SO-8, e é dessa forma que pode ser encontrado em várias placas. Fabricantes domésticos produzem análogos deste timer com o nome KR1006VI1.

A história do chip NE555 começa em 1970, quando Hans Kamensind, funcionário da empresa americana de microeletrônica Signetics, especialista em circuitos PLL, depurou um PLL com um VCO, cuja frequência agora era independente da tensão, disparou devido à crise econômica.

Esse desenvolvimento foi posteriormente chamado de NE566 e continha todos os elementos do futuro timer do NE555, incluindo comparadores, divisor de tensãogatilho e chave. O circuito pode gerar pulsos triangulares com a amplitude definida pelo divisor interno e com a frequência definida pelo circuito RC externo.

Hans Kamensind vendeu seu desenvolvimento para a Signetics e, em seguida, ofereceu-se para refiná-lo ao multivibrador em espera - um gerador de pulso único. A idéia não foi imediatamente apoiada, mas o gerente de vendas da Signetics, Art Fury, insistiu, e o projeto foi aprovado, o futuro chip foi chamado NE555 (NE da SigNEtics).

O refinamento e a depuração do temporizador levaram vários meses e, finalmente, em 1971, as vendas do NE555 em um gabinete de oito pinos começaram a um preço de 75 centavos. Hoje, os análogos funcionais do NE555 original estão disponíveis em uma variedade de versões bipolar e CMOS por quase todos os principais fabricantes de componentes eletrônicos.

Agora, considere o objetivo das conclusões do timer integrado NE555, isto permitirá que o leitor entenda o motivo pelo qual esse chip ganhou enorme popularidade tanto entre especialistas quanto entre entusiastas de rádio amador.

• A primeira conclusão é a terra. Está conectado ao fio negativo da fonte de energia.

• A segunda conclusão é o gatilho. Quando a tensão neste pino é menor que 1/3 da tensão de alimentação, o temporizador inicia. Ao mesmo tempo, a corrente consumida por esta entrada não excede 500 nA.

• A terceira conclusão é a saída. Quando o timer está ligado, a tensão neste terminal é 1,7 volts menor que a tensão de alimentação e a corrente máxima desse terminal atinge 200 mA.

• A quarta conclusão é redefinida. Quando uma tensão de baixo nível é fornecida a esta saída, abaixo de 0,7 volts, o microcircuito retorna ao seu estado original. Se uma reinicialização durante a operação no circuito não for necessária, essa saída é simplesmente conectada à fonte de alimentação do microcircuito.

• A quinta conclusão é o controle. Esta saída está sob tensão de referência e é conectada à entrada inversora do primeiro comparador.

• A sexta conclusão é o limiar, pare. Quando uma tensão superior a 2/3 da tensão de alimentação é fornecida a esta saída, o temporizador para e sua saída é colocada em estado de repouso.

• A sétima conclusão é alta. Quando o nível de saída do microcircuito é baixo, esse pino dentro do microcircuito é conectado ao terra e, quando a saída do microcircuito é alta, esse pino é desconectado do solo. Este pino é capaz de suportar correntes de até 200 mA.

• A oitava conclusão é nutrição. Esse pino é conectado ao fio positivo da fonte de energia do microcircuito, cuja tensão pode ser de 4,5 a 16 volts.

O chip NE555 tem sido amplamente utilizado devido à sua versatilidade. Basicamente, são gerados geradores, moduladores, relés de tempo, dispositivos de limiar e muitos outros nós de vários equipamentos eletrônicos, cuja variedade é limitada apenas pela imaginação e abordagem criativa de engenheiros e desenvolvedores.

Exemplos de tarefas a serem resolvidas são: a função de restaurar um sinal digital distorcido nas linhas de comunicação, filtros de vibração, fontes de alimentação comutadas, controladores on-off em sistemas de controle automático, controladores PWM, temporizadores e muito mais.

Materiais adicionais sobre o chip NE555:

Temporizador 555 integrado - Percorra a folha de dados

555 Projetos de temporizador integrado

Bloco de proteção contra vazamento de água

PWM - controlador baseado no temporizador integrado NE555 para escurecer os LEDs

Amplificador operacional uA741

O uA741 é um amplificador operacional baseado em transistores bipolares. Este amplificador operacional de segunda geração, desenvolvido em 1968 pelo engenheiro da Fairchild Semiconductor David Fullagar, é uma modificação do amplificador operacional LM101, que exigia um capacitor de correção de frequência externo. No uA741, um capacitor externo não era mais necessário, porque aqui é instalado imediatamente no próprio chip.

As características do uA741 eram perfeitas para a época e a facilidade de uso do chip contribuiu para seu amplo uso. Assim, o uA741 se tornou um amplificador operacional padrão universal e até hoje seus análogos são produzidos por muitos fabricantes de componentes microeletrônicos, por exemplo: AD741, LM741 e o análogo doméstico - K140UD7. Esses microcircuitos estão disponíveis nos pacotes DIP e chip.

No coração dos amplificadores operacionais está o mesmo princípio, as diferenças estão apenas na estrutura. Os amplificadores operacionais da segunda e da próxima geração incluem os seguintes blocos funcionais:

• O estágio de entrada é um amplificador diferencial que fornece amplificação com alta impedância de entrada e baixo nível de ruído.

• Amplificador de alta tensão, a resposta de frequência diminui como em um filtro passa-baixo unipolar. Este não é um diferencial, a única saída.

• O estágio de saída (amplificador), que fornece alta capacidade de carga, baixa resistência de saída e fornece proteção contra curto-circuito e limitação da corrente de saída.

Um capacitor integrado de 30 pF fornece feedback negativo dependente da frequência que aumenta a estabilidade do amplificador operacional ao trabalhar com feedback externo. Essa é a chamada compensação de Miller, que funciona quase como um integrador construído em um amplificador operacional. A compensação de frequência fornece ao amplificador operacional estabilidade incondicional em uma ampla gama de condições e, assim, simplifica seu uso em uma ampla variedade de dispositivos eletrônicos.

No estágio de saída uA741, há um resistor com uma resistência de 25 ohms, que serve como um sensor de corrente. Juntamente com o transistor Q17, esse resistor limita a corrente do seguidor de emissor Q14 a cerca de 25 mA. No braço inferior do estágio de saída push-pull, a limitação de corrente através do transistor Q20 é realizada por medição atual através do emissor do transistor Q19 e a subsequente limitação da corrente que flui para a base de Q15. Nas modificações mais modernas dos circuitos do uA741, podem ser usados ​​métodos para limitar a corrente de saída que são ligeiramente diferentes das descritas aqui.

O chip possui duas saídas Offset para balanceamento, permitindo ajustar o viés de entrada do amplificador operacional para exatamente zero. Um potenciômetro externo pode ser usado para essa finalidade. A tensão de alimentação do microcircuito pode atingir de -18 a +22 volts, dependendo da modificação, no entanto, a faixa recomendada é de + -5 a + -15 volts.

Veja também sobre este tópico:

O que são amplificadores operacionais

Circuito do amplificador operacional de realimentação

Circuitos de amplificador operacional de realimentação

Regulador de tensão ajustável TL431

O TL431 foi lançado pela Texas Instruments em 1978 e foi posicionado como um regulador de tensão ajustável de precisão. A versão anterior era um chip TL430 menos preciso. Hoje, o TL431 é produzido por muitos fabricantes com as marcas: LM431, KA431 e seu equivalente doméstico - KR142EN19A.

O TL431 é essencialmente um diodo zener controlado, frequentemente encontrado no pacote TO-92 de três pinos. Talvez esse chip possa ser visto no quadro de qualquer um dos comutação de fontes de alimentação, pelo menos - no esquema de isolamento galvânico de circuitos secundários.

O microcircuito é simplesmente regulado: quando uma tensão é fornecida ao eletrodo de controle acima de uma tensão limiar de 2,5 volts, o transistor interno, que executa a função de um diodo zener, entra em um estado condutor.

O significado das descobertas é óbvio no fluxograma:

• A primeira conclusão é o eletrodo de controle.

• A segunda conclusão - carrega a função do ânodo do diodo zener.

• A terceira conclusão - desempenha o papel do cátodo do diodo zener.

A tensão de trabalho no cátodo pode estar na faixa de 2,5 a 36 volts, e a corrente no estado condutor não deve exceder 100 mA, enquanto a corrente de controle não excede 4 μA. A referência de tensão interna possui um valor nominal de 2,5 volts.

O microcircuito é tão fácil de configurar e usar que já encontrou a aplicação mais ampla em vários dispositivos eletrônicos, começando com fontes de alimentação comutadas, onde tradicionalmente trabalha em conjunto com um acoplador óptico, terminando com sensores de luz e temperatura.

Hoje é difícil encontrar um eletrodoméstico onde quer que o TL431 esteja, por esse motivo, esse chip está disponível em muitos casos diferentes. Assim, o TL431 é ótimo para construir circuitos de feedback em aspectos completamente diferentes desse conceito.

Exemplos de uso de chips TL431:

Controlador de temperatura simples

Indicadores e dispositivos de sinalização em um diodo zener ajustável TL431

Comparador analógico LM311

O comparador analógico LM311 é fabricado pela National Semiconductor desde 1973 (desde 23 de setembro de 2011, a empresa faz parte oficialmente da Texas Instruments). O análogo doméstico deste comparador é KR554CA3.

Este comparador de tensão integrado é caracterizado por uma corrente de entrada muito pequena (150 nA). Ele foi projetado especificamente para uso em uma ampla faixa de tensões de alimentação: do padrão + - 15V ao unipolar + 5V, tradicional para lógica digital. A saída do comparador é compatível com os níveis TTL, RTL, DTL e MOS.

Seu estágio de saída com um coletor aberto permite carregar diretamente a saída em um relé ou lâmpada incandescente e alternar corrente de até 50 mA a uma voltagem de até 50 V. O consumo de energia do microcircuito é de apenas 135 mW com uma voltagem de + -15 V. Os dados no comparador LM311 são mostrados muitos esquemas típicos de suas aplicações.

O microcircuito contém 20 resistores, 22 transistores bipolares, 1 transistor de efeito de campo e 2 diodos. A entrada e saída do LM311 podem ser isoladas do terra do circuito, de modo que o circuito de saída do microcircuito opere em uma carga aterrada ou em uma carga conectada ao polo negativo ou positivo da fonte de energia.

No circuito comparador, há possibilidades de equilibrar a mudança de marchas e as portas, e as saídas de vários LM311 podem ser conectadas usando um circuito OR com fio. A probabilidade de falsos positivos para esse chip é muito baixa.

Materiais adicionais sobre este tópico:

Como o comparador analógico é organizado e funciona

Circuitos comparadores

Termostato para a adega no comparador LM311