¿Qué tipo de chip es el lm741? Parámetros del LM741 Explicación del principio de funcionamiento del LM741

LM741 es un chip informático.

1. ¿Qué tipo de chip es el LM741?

El amplificador operacional LM741 es un amplificador de voltaje electrónico de alta ganancia acoplado a CC. Es uno de los circuitos integrados de amplificador operacional más utilizados y puede realizar operaciones digitales y funciones de amplificación al mismo tiempo.

La función principal del amplificador operacional LM741 es realizar operaciones matemáticas en diversos circuitos. Los amplificadores operacionales tienen grandes ganancias y, a menudo, se utilizan como amplificadores de voltaje. El LM741 puede funcionar con voltajes de suministro simples o dobles.

Tensión de salida = ganancia * tensión de entrada.

El circuito LM741 utiliza compensación interna, el circuito es relativamente simple y no es propenso a la autoexcitación. Su funcionamiento es estable y sencillo, está diseñado con un circuito de protección completo y no se daña fácilmente.

Debido a su alta calidad y rendimiento confiable, el amplificador operacional LM741 es ideal para comparadores, multivibradores, amplificadores de CC, amplificadores sumadores, integradores o diferenciadores y filtros activos.

2. Pines y funciones del LM741

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2. Pines y funciones del LM741.

LM741 consta de 8 pines. Se utilizan dos pines para la fuente de alimentación, como Vcc- y Vcc+. El número 741 en el nombre indica que hay 7 pines activos, 4 pines (pines 2, 3, 4, 7) son capaces de aceptar entrada y 1 pin (pin 6) es un pin de salida. El triángulo en IC representa el circuito integrado del amplificador operacional. Las funciones de cada pin son las siguientes:

1. Pin de alimentación (pin 4 y pin 7):

El pin 4 y el pin 7 son voltaje negativo y voltaje positivo, respectivamente, terminal de alimentación. La energía necesaria para el funcionamiento del IC proviene de estos dos pines y el nivel de voltaje entre estos pines puede oscilar entre 5 V y 18 V.

2. Pines de entrada (Pin 2 y Pin 3):

El pin 2 y el pin 3 son los pines de entrada del IC del amplificador operacional. El pin 2 es la entrada inversora y el pin 3 es la entrada no inversora. Cuando el voltaje del pin 2 es mayor que el voltaje del pin 3, es decir, el voltaje del terminal de entrada inversor es mayor, la señal de salida es de nivel bajo. De manera similar, cuando el voltaje del pin 3 es mayor que el voltaje del pin 2, es decir, el voltaje del terminal de entrada no inversor es mayor, la señal de salida es de nivel alto.

3. Pin de salida (Pin 6):

El pin 6 es el pin de salida del amplificador operacional IC741. El voltaje de salida de este pin depende del nivel de voltaje en el pin de entrada y del método de retroalimentación utilizado. Cuando el voltaje de este pin es alto, significa que el voltaje de salida es similar al voltaje de suministro positivo. Asimismo, cuando el voltaje de este pin es bajo, significa que el voltaje de salida está cerca del voltaje de salida negativo.

4. Pines vacíos de compensación (Pin 1 y Pin 5):

El pin 1 y el Pin 5 se utilizan para el voltaje de compensación en el amplificador operacional IC741. Debido a la alta ganancia de voltaje del amplificador operacional IC741, incluso los cambios más pequeños en los voltajes de entrada inversor y no inversor debido a procesos de construcción o anomalías u otras perturbaciones externas pueden afectar el voltaje de salida. Para superar este efecto, se puede aplicar un valor de compensación de voltaje a los pines 1 y 5; esto generalmente se hace usando un potenciómetro.

5. Pin desconectado (Pin 8):

El pin 8 no está conectado a ningún circuito dentro del amplificador operacional IC741. Es solo un pin que se usa para llenar el espacio vacío en el paquete estándar de 8 pines.

3. Explicación del circuito interno del LM741.

El amplificador operacional estándar IC741 consta de un circuito que contiene 20 transistores y 11 resistencias. Todos estos transistores y resistencias están integrados en un chip monolítico.

Aquí, los terminales inversor y no inversor están conectados a los transistores Q1 y Q2 respectivamente. Los transistores Q1 y Q2 funcionan como emisores NPN. Las salidas de los transistores Q1 y Q2 están conectadas a un par de transistores Q3 y Q4. Este tipo de configuración aísla las dos entradas de los transistores Q3 y Q4 y evita una posible realimentación.

Las fluctuaciones de voltaje en la entrada del amplificador operacional afectan el flujo de corriente en el circuito interno y también afectan el rango funcional efectivo de los transistores en el circuito. Para evitar que esto suceda, se utilizan dos espejos actuales. Los pares de transistores (Q8, Q9) y (Q12, Q13) están conectados de manera que formen dos circuitos espejo.

Los transistores Q8 y Q12 sirven como transistores reguladores, establecen el nivel de voltaje de la unión emisor-base (EB) para el par de transistores correspondiente. Este nivel de voltaje se puede ajustar con precisión a unos pocos milivoltios para permitir la cantidad deseada de corriente.

El primer circuito espejo desarrollado por Q8 y Q9 está acoplado al circuito de entrada, y el segundo circuito espejo desarrollado por Q12 y Q13 está acoplado al circuito de salida. Además, un tercer circuito espejo desarrollado por Q10 y Q11 sirve como conexión de alta impedancia entre la entrada y el suministro negativo. El voltaje de referencia que proporciona no tiene ningún efecto de carga en el circuito de entrada.

El transistor Q16 junto con las resistencias de 4,5 KΩ y 7,5 KΩ forman un circuito convertidor de nivel de voltaje que reduce la entrada de nivel de voltaje al circuito amplificador parcial por parte de Vin antes de pasarlo al siguiente circuito. Esto se hace para evitar la distorsión de la señal en la sección del amplificador de salida.

Los transistores Q15, Q19 y Q22 están diseñados para funcionar como un amplificador clase A y los transistores Q14, Q17 y Q20 forman la etapa de salida del amplificador operacional IC741.

Para equilibrar cualquier irregularidad en la fase de entrada del circuito diferencial, los transistores Q5, Q6 y Q7 formarán una configuración con Offsetnull+ve y -ve y equilibrarán las entradas inversoras y no inversoras en consecuencia.

4. Principio de funcionamiento del LM741.

1. Principio de funcionamiento del LM741.

Cuando se utiliza el LM741, es necesario proporcionar un par de voltajes de alimentación positivos y negativos +Vdc y -Vdc del mismo tamaño en los pines 7 y 4. Una vez que se produce una diferencia de voltaje entre los pines 2 y 3, es decir, entre los dos terminales de entrada, la diferencia de voltaje se amplificará en el terminal de salida.

El amplificador operacional tiene la característica de que el valor de la tensión de salida nunca será mayor que la tensión de alimentación positiva +Vdc ni menor que la tensión de alimentación negativa -Vdc. Si la diferencia de tensión de entrada es mayor que el rango de tensión de alimentación externa de +Vcc a -Vcc, su valor será igual a +Vcc o -Vcc.

Entonces, el voltaje de salida de un amplificador operacional general tiene una curva característica como se muestra en la siguiente figura. El voltaje de salida se saturará después de alcanzar +Vdc y -Vdc.

El funcionamiento básico del LM741 es que si el voltaje se ingresa en el terminal de entrada no inversor, se obtendrá una salida amplificada de la misma polaridad en el terminal de salida si se ingresa la misma señal de voltaje; el terminal de entrada inversor, se obtendrá una salida amplificada de la misma polaridad en el terminal de salida. Obtendrá una salida de señal con la misma amplificación pero de polaridad opuesta.

Cuando se introduce voltaje en ambos terminales de entrada del amplificador al mismo tiempo, el valor de voltaje del terminal de entrada inversora (V2) se resta del valor de voltaje del terminal de entrada no inversora (V1) para obtener la salida multiplicada por la relación del terminal de salida (V1-V2).

2.

La propia fuente de alimentación tiene dos juegos de conectores externos, que proporcionan dos juegos de salidas de alimentación. Cuando se requieren voltajes de salida positivos y negativos, se pueden usar los botones de ajuste de voltaje en la fuente de alimentación. Por ejemplo, para generar voltaje de ±15 VCC, primero debe conectar el terminal positivo de uno de los dos conjuntos de salidas de alimentación al terminal negativo del otro conjunto de salidas de alimentación.

Los dos terminales de salida no conectados restantes son terminales de salida de energía, luego encienda la alimentación y presione el botón de seguimiento en el panel de instrumentos, y luego use la perilla de ajuste en el panel para ajustar el voltaje de ±15 VCC requerido.

Durante el proceso de ajuste, se puede encontrar que aunque solo se gira un conjunto de perillas de ajuste de salida de potencia, los dos conjuntos de valores de salida de voltaje cambian al mismo tiempo y los números mostrados son los Lo mismo, pero un extremo es positivo y el otro extremo es negativo. Un extremo es el polo negativo, que también es la salida de 15Vdc. El principio es similar a conectar dos baterías en serie.

Sin embargo, si el circuito de amplificación y los elementos sensores se van a integrar en el equipo de prueba, la fuente de alimentación no se puede utilizar para proporcionar energía al amplificador operacional y es necesario crear un circuito de alimentación de ±15 V CC. .

El método de producción consiste en utilizar un puente rectificador y un circuito integrado estabilizador de voltaje con especificaciones apropiadas de condensadores para formar un circuito de rectificación para convertir la fuente de alimentación de 110 V de uso común en una fuente de alimentación de ±15 V CC. El diagrama del circuito es el siguiente. Después de que la fuente de alimentación de 110 V se somete a una rectificación de puente, el valor de voltaje se ajusta a ±15 V CC utilizando los CI reguladores de voltaje de tres terminales 7815 y 7915. Entre ellos, el 7815 es un regulador positivo para estabilizar el voltaje a +15 V CC. y 7915 se utiliza para el ajuste de voltaje negativo.

5. Parámetros del LM741.

1. Características eléctricas del amplificador operacional LM741.

Una de las principales características del amplificador operacional LM741 es la protección contra sobrecarga. Lo más importante es que admite protección contra sobrecarga tanto para los pines inversores como para los no inversores. A diferencia de otros amplificadores operacionales, tiene las siguientes características:

No requiere circuito de enclavamiento.

Libre de oscilaciones.

Se proporcionan paquetes PDIP, CDIP y TO99.

2. Parámetros del amplificador operacional LM741.

La impedancia de entrada es superior a 100KΩ.

La impedancia de salida es inferior a 100Ω.

El rango de frecuencia está entre 0HZ y 1MZ.

Baja tensión y corriente offset.

La ganancia de voltaje es de aproximadamente 2.00.000.

Fuente de alimentación: Para su correcto funcionamiento requiere una alimentación de al menos 5V y puede soportar voltajes de hasta 18V.

Impedancia de entrada: alrededor de 2MΩ.

Impedancia de salida: unos 75Ω.

Ganancia de voltaje: El rango de frecuencia mínimo es 2.00.000.

Velocidad de respuesta (la velocidad a la que el amplificador operacional puede detectar cambios en el voltaje): 0,5 V/?s.

Compensación de entrada: dentro del rango de 2mV-6mV.

Carga de salida: se recomienda que sea superior a 2KΩ.

Corriente máxima de salida: 20mA.

Nota: Para que el amplificador operacional funcione como un amplificador de voltaje, se recomienda utilizar valores de impedancia de entrada alta y de impedancia de salida bajos. Esta impedancia convierte al amplificador operacional IC741 en un amplificador de voltaje casi ideal. Las especificaciones anteriores son genéricas y pueden variar según el fabricante.

6. ¿Qué se puede utilizar para reemplazar el LM741?

Reemplazo/Equivalente/Otros números de pieza:

MC1439, LM748, LM709C, LM201.

TLC271, CA3140E, TL081CN, TLO61CP, TL071CP, LF351N.

LM741A, LM741C, LM709C, LM201, MC1439 y LM748.

7. Explicación del circuito LM741

1. Amplificador operacional no inversor

En el amplificador operacional no inversor IC741, los pines 3 y 6 se utilizan como pines de entrada y salida. El voltaje de entrada se proporciona a través del pin 3 y la salida proviene del pin 6, manteniendo la misma polaridad que el voltaje de entrada. Cuando el voltaje de entrada es positivo, la salida es positiva y cuando el voltaje de entrada es negativo, la salida también es negativa. Por lo tanto, este amplificador se denomina amplificador no inversor (amplificador no inversor).

La ganancia del amplificador no inversor viene dada por la siguiente fórmula:

Ganancia (Av) = 1 + (R2/R1).

Entre ellos, R2 es la resistencia de retroalimentación.

Ajustando los valores de R1 y R2 se puede conseguir la amplificación deseada. Cuando la resistencia de retroalimentación R2 es cero, la ganancia es 1 y el amplificador operacional actúa como un seguidor de voltaje o un buffer de ganancia unitaria.

2. Amplificador operacional inversor.

En el amplificador operacional inversor IC741, los pines 2 y 6 se utilizan como pines de entrada y salida. El voltaje de entrada se proporciona a través del pin 2 y la salida se toma del pin 6, lo que resulta en una inversión de polaridad. Cuando el voltaje de entrada es positivo, la salida es negativa y cuando el voltaje de entrada es negativo, la salida es positiva, por lo que este amplificador se llama amplificador inversor.

La ganancia de un amplificador inversor viene dada por la siguiente fórmula:

Ganancia (Av) = - (R2/R1).

Entre ellos, R2 es la resistencia de retroalimentación.

Aquí, el signo negativo indica la inversión de polaridad del voltaje de salida. Ajustando los valores de R1 y R2 se puede conseguir la amplificación deseada.

3. Ejemplo de amplificador de ganancia unitaria

Uno de los usos de los amplificadores operacionales es un amplificador de ganancia unitaria o amplificador buffer. El amplificador de ganancia unitaria se puede utilizar como: seguidor, inversor.

El seguidor proporciona una ganancia de 1 y la salida es exactamente la misma que la entrada. Por otro lado, además de proporcionar ganancia unitaria, un inversor también invierte la polaridad de la entrada. La resistencia de salida del amplificador operacional es insignificante. Por lo tanto, el circuito entrega tanta corriente como requiere la carga.

En este circuito, le damos un voltaje de entrada de 6V. Después de eso conectamos una resistencia de retroalimentación. El voltaje de salida que obtenemos es exactamente 6V. Porque la ganancia del amplificador es la unidad. Como resultado, la salida del osciloscopio muestra 6V. Según esta ecuación:

Vout=Vinx ganancia Vout=6x1=6V//Porque ganancia=1 y Vin=6V.

4. Ejemplo de generador de ondas cuadradas LM741.

Este generador de ondas cuadradas convierte ondas sinusoidales de CA en ondas cuadradas. Pero también podemos llamarlo circuito de detección de cruce por cero. En definitiva, su función principal es generar ondas cuadradas a partir de ondas sinusoidales.

En este ejemplo, el LM741 se utiliza como comparador, que compara una referencia de voltaje cero con la amplitud de voltaje de una onda sinusoidal. Siempre que la onda sinusoidal pase el nivel de voltaje cero, obtendremos una onda cuadrada en la salida. El comparador produce salidas de +15 y -15 voltios. Pero utilizamos un circuito de detección de bordes que convierte la salida del amplificador operacional en una onda cuadrada.

5. Circuito del sensor de luz.

Este circuito de sensor de luz utiliza LM741IC como multivibrador en el circuito. La resistencia variable de 120K se utiliza para ajustar la sensibilidad o el punto de activación del LED.

Este circuito utiliza un sensor LDR para detectar la luz. Cuando el nivel de luz en el LDR alcance el nivel preestablecido establecido por la resistencia variable de 120K, el LED se activará. El voltaje de funcionamiento es de 9 VCC.

6. Circuito del sensor de oscuridad.

Al igual que el circuito anterior, el LM741 también se utiliza en este circuito de sensor de oscuridad, en modo multivibrador astable, pero esta vez, para detectar la oscuridad, el pin medio de la resistencia variable se conecta al pin tres. de la conexión IC/entrada no inversora.

Ahora, cuando el nivel u oscuridad de la superficie LDR alcance el nivel preestablecido establecido por la resistencia variable de 120K en el circuito, el LED se activará. La fuente de alimentación de este circuito también es de 9V.

7. Otras aplicaciones.

Las aplicaciones prácticas del LM741 son: conversión de publicidad en nuestros teléfonos móviles, en amplificadores de audio, controladores lógicos programables, unidades de acondicionamiento de señales de vídeo, procesadores, control de datos de sensores, digital a analógico en teléfonos Convertidores, sensores y controladores de temperatura , amplificadores de error, circuitos de comunicación, cargadores de teléfonos móviles, receptores, moduladores, sintetizadores.