10.1: ВСТУП

Last updated
Save as PDF

Page ID: 30997

James K. Roberge
Massachusetts Institute of Technology via MIT OpenCourseWare

$ \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } $ $ \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} $$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $ \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$ $ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$ $ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$ $ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$ $ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$ $ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$ $ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $ \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$ $ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$ $ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$ $ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$ $ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$ $ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$ $ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Тенденція до використання операційних підсилювачів як аналогових будівельних блоків загального призначення почалася, коли стали доступні модульні твердотільні дискретно-компонентні конструкції для заміни старих, більш дорогих вакуумно-трубних схем, які використовувалися переважно в аналогових комп'ютерах. Зі зниженням вартості та покращенням продуктивності стало вигідною заміна спеціалізованих схем цими модульними операційними підсилювачами.

Ця тенденція значно прискорилася в середині 1960-х років, оскільки стали доступні недорогі монолітні інтегральні схеми операційних підсилювачів. Хоча дуже ранні монолітні конструкції мали, на жаль, дефіцитні технічні характеристики порівняно з дискретно-компонентними схемами епохи, нинішні схеми наближаються до продуктивності кращих дискретних конструкцій у багатьох областях і перевершують його в декількох. Покращення продуктивності оголошуються з дивовижною регулярністю, і, здається, мало обмежень, які неможливо подолати шляхом належного вдосконалення конструкцій схем та методів обробки, які використовуються. Ніякого нового фундаментального прориву не потрібно, щоб забезпечити продуктивність, порівнянну з найкращими дискретними конструкціями. Здається зрозумілим, що дні дискретно-компонентного операційного підсилювача, крім одиниць спеціального призначення, де економіка не може обґрунтувати інтегральну схему, нумеруються.

Незважаючи на чіткий розмір, надійність та в деяких відношеннях переваги продуктивності інтегральної схеми, її кінцевий вплив є і завжди буде економічним. Якщо функція може бути реалізована за допомогою серійної інтегральної схеми, така реалізація буде найдешевшою з доступних. Відносну перевагу вартості монолітних інтегральних схем можна проілюструвати за допомогою дискретно-компонентного операційного підсилювача, використовуваного як приклад конструкції в попередньому розділі. Загальні технічні характеристики схеми, ймовірно, трохи перевершують характеристики наявних в даний час універсальних підсилювачів інтегральної схеми, оскільки вона має кращу пропускну здатність, посилення d-c та вихідний опір відкритого контуру, ніж багато інтегрованих конструкцій. На жаль, економічна реальність диктує, що компанії, яка виробляє схему, ймовірно, доведеться продати її за понад 20 доларів, щоб вижити. Операційні підсилювачі загального призначення в даний час доступні приблизно за $0.50 в кількості, і, ймовірно, стануть дешевшими в майбутньому. Більшість розробників систем знайдуть спосіб обійти будь-які недоліки продуктивності інтегральних схем, щоб скористатися їх різко меншою вартістю.

Тенденція до заміни навіть відносно простих дискретно-компонентних аналогових схем інтегральними операційними підсилювачами, безумовно, зросте, оскільки ми проектуємо все більш складні електронні системи майбутнього, які економічно доцільні інтегральними схемами. Завдання дизайнеру стає тим, щоб отримати максимальну продуктивність від цих підсилювачів шляхом розробки розумних конфігурацій та способів адаптації поведінки з доступних терміналів. Основна філософія полягає в фундаментальному узгодженні з багатьма напрямками проектування, де мета полягає в тому, щоб отримати максимальну продуктивність від доступних компонентів.

Перш ніж обговорювати виготовлення та конструкції інтегральних схем, варто підкреслити, що коли компроміси у виробництві інтегральних мікросхем виконуються, вони часто схиляються до поліпшення економічних переваг результуючих схем. Технологія існує для проектування монолітних операційних підсилювачів з продуктивністю, порівнянною або кращою, ніж у найкращих дискретних конструкцій. Ці чудові конструкції стануть доступними, оскільки виробники знаходять способи їх економічно виробляти. Таким чином, відповідь на багато питань «чому б їм не», які можуть бути підняті під час читання наступного матеріалу, є «в даний час дешевше цього не робити».