13 12 05 Operationsverstaerker - LMU

228

ELEKTRONIKELEKTRONIK SS 2001SS 2001 Prof. Dr. Klaus WilleProf. Dr. Klaus Wille

8 OperationsverstärkerIn der Analogtechnik werden häufigOperationsverstärker eingesetzt.

Schaltsymbol nachDIN

Diese Verstärker haben folgendeEigenschaften:

1. Sehr hohe Spannungsverstärkung)1010( 6

U4 << v

2. Die erste Stufe ist als Differenzver-stärker ausgebildet.

3. Hohe Gleichtaktunterdrückung derEingangssignale

4. Sehr großer Eingangswiderstand

5. Alle Verstärkerstufen sind gleich-spannungsgekoppelt.

6. Sehr kleiner Ausgangswiderstand

229


8.1 Aufbau eines mehrstufigen Operationsverstärkers

Eberhard

Schreibmaschinentext

E. Riedle LMU 18.12.17

LM

741

Opera

tionalA

mplifie

rSchematic Diagram

TL�H�9341–1

General Description LM741 The LM741 series are general purpose operational amplifiers which feature improved performance over industry standards like the LM709. They are direct, plug-in replacements for the 709C, LM201, MC1439 and 748 in most applications. The amplifiers offer many features which make their application nearly foolproof:

overload protection on the input and output no latch-up when the common mode range is exceeded, as well as freedom from oscillations.

The LM741C/LM741E are identical to the LM741/LM741A except that the LM741C/LM741E have their performance guaranteed over a 0°C to +70°C temperature range, instead of -55°C to +125°C. Datenblätter (National Semiconductors)

http://www.national.com/pf/LM/LM741.html

http://pac.lrz-muenchen.de (Proxy)

General Description TL082 These devices are low cost, high speed, dual JFET input operational amplifiers with an internally trimmed input offset voltage (BI-FET II™ technology). They require low supply current yet maintain a large gain bandwidth product and fast slew rate. In addition, well matched high voltage JFET input devices provide very low input bias and offset currents. The TL082 is pin compatible with the standard LM1558 allowing designers to immediately upgrade the overall performance of existing LM1558 and most LM358 designs. These amplifiers may be used in applications such as high speed integrators, fast D/A converters sample and hold circuits and many other circuits requiring low input offset voltage, low input bias current, high input impedance, high slew rate and wide bandwidth. The devices also exhibit low noise and offset voltage drift. Datenblätter (National Semiconductors)

http://www.national.com/pf/TL/TL082.html

General Description LF157 LF155/LF156/LF157 Series Monolithic JFET Input Operational Amplifier These are the first monolithic JFET input operational amplifiers to incorporate well matched, high voltage JFETs on the same chip with standard bipolar transistors (BI-FET™ Technology). These amplifiers feature low input bias and offset currents/low offset voltage and offset voltage drift, coupled with offset adjust which does not degrade drift or common-mode rejection. The devices are also designed for high slew rate, wide bandwidth, extremely fast settling time, low voltage and current noise and a low 1/f noise corner. Applications Precision high speed integrators

Fast D/A and A/D converters High impedance buffers Wideband, low noise, low drift amplifiers Logarithmic amplifiers Photocell amplifiers Sample and Hold circuits

Datenblätter (National Semiconductors)

http://www.national.com/pf/LF/LF157.html

232


Das einfachste Beispiel ist der invertierendeVerstärker mit Gegenkoppelung:

E21 III +=

E

EE

2

AE2

1

EE1

,

,

rUI

RUUI

RUUI

Δ=

−Δ=

Δ−=

Der Eingangsstrom ist

(8.1)

Mit dem Eingangswiderstand rE des OP wird

(8.2)

E

E

2

AE

1

EE

rU

RUU

RUU Δ

+−Δ

=Δ−

EE211

E

2

A 111 UrRRR

URU Δ⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛+++−=

Damit folgt

und

(8.4)

(8.3)

233


vUU A

E =Δ

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛+++−=

E21

A

1

E

2

A 111rRRv

URU

RU

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛++−

−=

E2121

EA 11111

rRRvRR

UU

Die Differenzspannung zwischen denbeiden Eingängen wird

Setzt man das in (8.4) ein, erhält man

Die Ausgangsspannung wird dann

(8.5)

(8.6)

(8.7)

Da die Verstärkung v >>> 1 ist, verein-facht sich diese Beziehung auf

E1

2A U

RRU −= (8.8)

Die Verstärkung hängt nicht mehr vonden individuellen Eigenschaften desOperationsverstärkers ab. Sie wird nurnoch vom Verhältnis der Widerständeder äußeren Beschaltung bestimmt.Die Verstärkerschaltung ist daherextrem linear.

.

E. Riedle PhysikLMU

Analoge integrierte Schaltungen

.

E. Riedle PhysikLMU

MOSFET Transistor

Kondensatoren

.

E. Riedle PhysikLMU

Widerstand

Spule

WIR

BE

LSC

HIC

HT

RE

AK

TO

RF

LUID

IZE

D B

ED

RE

AC

TO

R

AB

SC

HE

IDU

NG

VO

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OLY

KR

ISTA

LLIN

EM

RE

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ILIC

IUM

CH

EM

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SiH

Cl/H

32

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Qua

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ILIC

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WIRBELSCHICHTREAKTORFLUIDIZED BED REACTOR

ABSCHEIDUNG VONPOLYKRISTALLINEMREINSTSILICIUMCHEMICAL VAPORDEPOSITION OFPOLYCRYSTALLINE SILICON

GasförmigerChlorwasserstoffHydrogen Chloride

MetallurgischesSiliciumMetallurgical Silicon

TrichlorsilanTrichlorosilane

DüsenbodenNozzle Ground

SiHCl3

H2

Si

HCl

ReaktorBell Jar

Polykristallines SiliciumPolycrystalline Silicon

Trichlorsilanund WasserstoffTrichlorosilaneand Hydrogen

SiHCl /H3 2

TIEGELZIEHENCZOCHRALSKI PULLING

ZONENZIEHENFLOAT ZONE PULLING

SiliciumschmelzeSilicon Melt

QuarztiegelQuartz Crucible

ImpfkristallSeed Crystal

WiderstandsheizerResistivity Heater

Polykristallines SiliciumPolycrystalline Silicon

InduktionsspuleInduction Coil

EinkristallMonocrystal

RUNDSCHLEIFENINGOT GRINDING

TopfschleifscheibeGrinding Wheel

StabstückIngot Section

INNENLOCHSÄGENINNER DIAMETER SLICING

DRAHTSÄGETECHNIKMULTI WIRE SLICING

Aufgekittetes StabstückMounted Ingot

SlurrydüseSlurry Nozzle

DrahtführungsrollenWire Guide Rollers

SägegatterWire Web

Innenloch SägeblattInner DiameterSawing Blade

DiamantbelagDiamond Layer

StabstückIngot Section

KANTENVERRUNDENEDGE ROUNDING

UnverrundeteSiliciumscheibeAs Sawn Wafer

SchleifchuckGrinding Chuck

ProfilschleifscheibeEdge Rounding Wheel

KANTENVERRUNDENEDGE ROUNDING

LÄPPENLAPPING

UnverrundeteSiliciumscheibeAs Sawn Wafer

SchleifchuckGrinding Chuck

ProfilschleifscheibeEdge Rounding Wheel

Obere unduntere LäppscheibeUpper and LowerLapping Plate

SiliciumscheibeSilicon Wafer

LäuferscheibeLapping Carrier

REINIGEN UND ÄTZENCLEANING AND ETCHING

ReinigungsbeckenCleaning Bath

ÄtzbeckenEtch Bath

TrocknungDryer

OXID-BESCHICHTUNGOXIDE DEPOSITION

POLY-BESCHICHTUNGPOLY DEPOSITION

QuarzglockeQuartz Tube

QuarzbootQuartz

Boat


SiH4

DuschkopfShower Head


HeizblockHeater Block

SiH /N O4 2

POLIERENPOLISHING

EPITAXIEEPITAXY

LampenheizungLamp Heating

SuszeptorSusceptor

ProzessgasströmungProcess Gas Flow


PoliertuchPolishing Pad

TrägerplatteCeramic Plate

PoliertellerPolishing Platen

.

E. Riedle PhysikLMU

Ausgangsmaterial: p-dotiertes Silizium

Oxidation zu Siliziumdioxid

Aufbringen des Fotolacks

Belichten über eine Fotomaske

Entfernen des nicht belichteten Foto-lacks

.

E. Riedle PhysikLMU

Wegätzen des SiO2 an den nicht beschichteten Stellen --> Maske

Eindiffundieren von n+

Entfernen der Maske

Auswachsen einer n-Epitaxie-Schicht

.

E. Riedle PhysikLMU

Erzeugen, Maskieren, Ätzen und Reinigen einer SiO2-Schicht

Eindiffundierung eines p+-dotierten Ringes um das zukünftige Bauteil

Erzeugen, Maskieren, Ätzen und Reinigen einer SiO2-Maske für den Basisbereich

Diffundieren der Basiszone

.

E. Riedle PhysikLMU

Bipolar Transistor in Silizium Planartechnik

Erzeugen, Maskieren, Ätzen und Reinigen einer SiO2-Maske für Emitter und Kollektor-Anschluß. Diffundieren dieser Bereiche.

Metallisieren der Oberflächen

Wegätzen der überflüßigen Metal-lisierung

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