Inleiding tot analoge geïntegreerde schakelingen

Analoog circuits zijn circuits die signalen verwerken die vrij kunnen variëren van nul tot volledige voedingsspanning. Dit staat in contrast met digitaal circuits, die bijna uitsluitend "alles of niets"-signalen gebruiken:spanningen beperkt tot waarden van nul en volledige voedingsspanning, zonder geldige toestand tussen die extreme limieten. Analoge circuits worden vaak lineair genoemd circuits om de geldige continuïteit van het signaalbereik te benadrukken, verboden in digitale circuits, maar dit label is helaas misleidend.

Alleen omdat een spannings- of stroomsignaal soepel mag variëren tussen de uitersten van nul en volledige voedingslimieten, betekent dit niet noodzakelijkerwijs dat alle wiskundige relaties tussen deze signalen lineair zijn in de "rechte lijn ” of “proportioneel ” zin van het woord. Zoals u in dit hoofdstuk zult zien, zijn veel zogenaamde “lineaire ” circuits zijn vrij niet lineair in hun gedrag, hetzij door de noodzaak van fysica of door ontwerp.

De circuits in dit hoofdstuk maken gebruik van IC , of geïntegreerd circuit , componenten. Dergelijke componenten zijn in feite netwerken van onderling verbonden componenten die zijn vervaardigd op een enkele wafel van halfgeleidend materiaal. Geïntegreerde circuits die een groot aantal vooraf ontworpen functies bieden, zijn beschikbaar tegen zeer lage kosten, wat zowel studenten, hobbyisten als professionele circuitontwerpers ten goede komt.

De meeste geïntegreerde schakelingen bieden dezelfde functionaliteit als "discreet ” halfgeleiderschakelingen met een hogere betrouwbaarheid en tegen een fractie van de kosten. Gewoonlijk heeft de constructie van discrete componenten alleen de voorkeur wanneer de vermogensdissipatieniveaus te hoog zijn voor geïntegreerde schakelingen.

Operationele versterker

Misschien wel de meest veelzijdige en belangrijke analoge geïntegreerde schakeling voor de student om te beheersen is de operationele versterker of op-amp . In wezen niets meer dan een differentiële versterker met een zeer hoge spanningsversterking, op-amps zijn het werkpaard van de analoge ontwerpwereld. Door slim feedback van de uitgang van een op-amp toe te passen op een of meer van zijn ingangen, kan een breed scala aan gedragingen worden verkregen uit dit ene apparaat. Er zijn veel verschillende modellen op-amps beschikbaar tegen lage kosten, maar de circuits die in dit hoofdstuk worden beschreven, bevatten alleen algemeen beschikbare op-amp-modellen.