Operational Amplifiers - Part 5

Operational Amplifier အပိုင်း ( ၅ )

uA741 ( 1968 )

Black ထွက်သွားပြီးတဲ့နောက် Fairchild မှာ Dave Fullagar က နောက်ထွက်မဲ့ op amp ကို design ဆက်လုပ်ဖို့ တာဝန် ဆက်ယူရပါတယ်။ ၁၉၆၈ မှာ uA741 ပုံ(၁) ဆိုပြီး ထွက်လာတယ်၊ op amp တွေထဲမှာ အကျော်ကြားဆုံး ဖြစ်လာခဲ့တယ်။ Ua741 ဟာ Widlar ရဲ့ LM301 နဲ့ အခြေခံ အားဖြင့်တော့ အတော်လေး တူပါတယ်။

ပုံ(၁) - uA741

 input stage ဟာ 741 လိုဘဲ NPN differential emitter follower amplifier ကို PNP common-base amplifier နဲ့ တွဲထားတဲ့ ပုံကလဲ အတူတူပါဘဲ။ output current limiting လုပ်ထားပုံကလည်း ခပ်ဆင်ဆင်ပါ။

Input Stage

Q1 နဲ့ Q2 NPN Transistor တွေကို input မှာ differential အဖြစ် high input impedance ရအောင် သုံးထားပြီး Q3 Q4 PNP စုံတွဲနဲ့ Miller effect ကို လျှော့ပေးပါတယ်။ Input stage ရဲ့ Load ကို Resistor မသုံးဘဲ Active Load (Q5,Q6,Q7) ကို သုံးထားတဲ့အတွက် resistor ohm များများမသုံးဘဲ gain များများ ရစေတယ်။ input stage ကို current mirror များနဲ့ bias လုပ်ထားပါတယ်။ master current source ကို Q11,Q12 နဲ့ R5 တို့ သုံးပြီး ~700uA လောက်ရအောင် လုပ်ထားတယ်။ အဲ့ဒီ reference current ကို Q10 နဲ့ R4 တို့ကို widlar current source သုံးပြီး 20uA ရအောင် လျှော့ယူတယ်၊ ထွက်လာတဲ့ current ကို wilson current mirror (Q9,Q8 ) သုံးပြီး input PNP transistor ၂လုံးကို bias ပေးထားပါတယ်။ current source တွေသုံးပြီး bias လုပ်ထားတဲ့အတွက် op amp ကို supply volt range အများကြီး ပေးနိုင်ပါတယ်။

Voltage Amplifier Stage

NPN Transistor Q18 နဲ့ Q17 ကို darlinton အတွဲလုပ်ထားပြီး class A Amplifier အနေနဲ့ သုံးထားတာ တွေ့ရပါမယ်၊ ဒီ မှာလဲ Q12,Q13 current mirror အတွဲကို active load အဖြစ် သုံးထားတာ တွေ့ရပါမယ်။ဒီstage နဲ့ input stage နှစ်ခုကြောင့် 741 ရဲ့ gain ဟာ 200000 လောက်ရပါတယ်။ output stage ရဲ့ gain ကတော့ 1 ဘဲရှိပါတယ်။

Output Stage

ပုံ (၂) -UA741 Schematic Diagram

Schematic ပုံ(၂) မှာ Transistor Q16 နဲ့ Q19 ဟာ output stage ရဲ့dead zone ကိုလျှောချပေးတဲ့ အတွက် crossover distortion ကို လျော့ နဲစေပါတယ်။ uA741 ရဲ့ output stage ဟာ class AB အမျိုးအစားပါ၊ Q23 ဟာ Baker Clamp တမျိုးဖြစ်ပါတယ်။ Transistor တလုံးဟာ saturation mode ထဲဝင်သွားရင် collector ထဲမှာ minority carrier များ store လုပ်ထားတဲ့ အတွက် active mode ထဲ ပြန်ထွက်တဲ့အခါ နှေးသွားစေတယ်။ ။Baker clamp ဟာ Q17 ကို saturation မဖြစ်အောင် ကာကွယ်ပေးတယ်။
ua741 op amp ရဲ့ အဓိကထူးခြားချက်ကတော့ compensation capacitor ကို IC ထဲမှာ ထည့်ထား တာပါ။ LM301 မှာ အပြင်က ဆက်ပေးရတယ်။ Negative feedback amplifier တွေသုံးတဲ့အခါ amplifer stable ဖြစ်အောင် သုံးမယ့် gain ပေါ်လိုက်ပြီး တွက်ထည့်ပေးရမယ်။ ဒါကြောင့် LM301 က designer အကြိုက် ပြင်နိုင်အောင် အပြင်မှာ ထုတ်ပေးထာတာကို ua741 က အတွင်းမှာ ထည့်လိုက်တဲ့ အတွက် သုံးတဲ့သူအတွက် အရမ်းလွယ်သွားတယ်၊ အဲ့ဒီအတွက် bandwidth လျှော့သွားပေမဲ့ application အများစုအတွက်ကတော့ အဆင်ပြေပါတယ်။ 741 designer Fullagar က engieers တွေအလွယ်ကြိုက်တယ်ဆိုတာ သိတယ်နဲ့တူပါတယ်။ 741 ဟာ အလွန် အောင်မြင်ခဲပါတယ်။

Ua741 မှာ LM301,LM301A တို့လိုဘဲ “OFF. ADJ” pin တွေသုံးပြီး offset adjust လုပ်ပေးနိုင်တယ်၊ off adjust ဆိုတာ input zero volt ဖြစ်ချိန်မှာ output zero volt ဖြစ်အောင် ချိန်ပေးတာပါ။

uA741 op amp ဟာ အလွန် ကျော်ကြားပြီး text book များမှာ ကနေ့အထိ သင်ကြားနေရဆဲဖြစ်ပါတယ်။ သူ့ထက်ကောင်းတဲ့ op amp များ ပေါ်ထွက်လာပြီဖြစ်သော်လည်း ယနေ့တိုင် ထုတ်လုပ်နေဆဲ ဝယ်ရနေဆဲ analog ic တခုဖြစ်ပါကြောင်း။

ပုံ(၃) - uA741 Op-Amp IC