Перейти к содержанию

LM741 и µA741 — классический операционный усилитель

741-й — классический операционный усилитель: даташит TI на µA741 ведётся с 1970 года, а по схемам на нём до сих пор учат схемотехнике. TI выпускает и LM741, и µA741, но у обоих есть ограничения, о которых молчат учебники: нужно двухполярное питание от ±5–10 В, выход не доходит до шин на несколько вольт, а скорость — полвольта в микросекунду. Разбираем по даташитам TI.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

741 — операционный усилитель общего назначения со встроенной частотной коррекцией: по TI он устойчив без внешних элементов. Даташит TI на µA741 ведётся с ноября 1970 года. Сегодня TI выпускает его под двумя названиями — LM741 (в вариантах LM741, LM741A и LM741C) и µA741C. Для новых схем он устарел, но остаётся в учебных схемах, ремонте и старой технике.

Распиновка

LM741 и µA741, вид сверху: 1 балансировка, 2 инвертирующий вход, 3 неинвертирующий вход, 4 V−, 5 балансировка, 6 выход, 7 V+, 8 не подключёнLM7411NULL2IN−3IN+4V−5NULL6OUT7V+8NCвид сверху
LM741 и µA741 в корпусе DIP-8, вид сверху
ВыводНазначение
2, 3инвертирующий и неинвертирующий входы
6выход
7, 4плюс и минус питания
1, 5балансировка нуля (у µA741 ревизии H в корпусах SOIC и DIP — не подключены)
8не подключён

TI указывает, что LM741 по выводам заменяет старые LM709C, LM201, MC1439 и LM748 в большинстве схем, и советует ставить у выводов питания конденсаторы по 0,1 мкФ как можно ближе к корпусу.

Параметры

При питании ±15 В и 25 °C по даташитам TI:

ПараметрLM741LM741CµA741C (ревизия H)
Рекомендуемое питание±10…±22 В±10…±18 В±5…±15 В
Напряжение смещения1 мВ, до 5 мВ2 мВ, до 6 мВ0,3 мВ, до 6 мВ
Входной ток80 нА, до 500 нА80 нА, до 500 нАдо 500 нА
Синфазный диапазон входа±12–±13 В±12–±13 Вот ±12 В
Размах выхода на 2 кОмот ±10 Вот ±10 Вот ±10 В
Размах выхода на 10 кОмот ±12 Вот ±12 Вот ±12 В
Усиление без обратной связиот 50 В/мВот 20 В/мВот 20 В/мВ
Подавление синфазного сигналаот 80 дБот 70 дБот 70 дБ
Скорость нарастания0,5 В/мкс0,5 В/мкс0,5 В/мкс
Ток короткого замыкания выхода25 мА25 мА±80 мА
Ток потребления1,7 мА, до 2,8 мА1,7 мА, до 2,8 мА0,13 мА, до 2,8 мА
Температура−55…+125 °C0…70 °C0…70 °C

У LM741A, точной версии, смещение — до 3 мВ, а полоса единичного усиления — от 0,437 МГц, 1,5 МГц типично. Выход всех версий защищён от длительного замыкания.

Питание и диапазоны сигналов

Главное ограничение 741-го — он не работает «от шины до шины». При питании ±15 В вход гарантированно работает лишь в пределах ±12 В, а выход на нагрузке 2 кОм доходит только до ±10 В — на 5 В меньше питания. От однополярных 5 В рабочего диапазона почти не остаётся, и TI рекомендует для LM741 не меньше ±10 В, для µA741C — не меньше ±5 В.

Для однополярного питания 5 В подходят LM358, у которого вход работает до минуса питания, или ОУ с входом и выходом до шин вроде MCP6001.

Ещё одно ограничение — напряжение на входах. По даташитам оно не должно превышать ±15 В и при этом не больше напряжения питания. LM741 к тому же чувствителен к статике: TI указывает стойкость всего ±400 В по модели тела человека.

Скорость

Скорость нарастания 0,5 В/мкс задаёт предел частоты неискажённой синусоиды. Синус с амплитудой A и частотой f требует скорости 2π · f · A, отсюда

fmax=SR2πA=0,5 В/мкс2π⋅10 В≈8 кГц.f_\text{max} = \frac{SR}{2\pi A} = \frac{0{,}5\ \text{В/мкс}}{2\pi \cdot 10\ \text{В}} \approx 8\ \text{кГц}.

На размахе ±10 В синус начинает превращаться в треугольник уже около 8 кГц — для звука этого мало. На малых сигналах полоса шире: у LM741A полоса единичного усиления, рассчитанная по времени нарастания, — 1,5 МГц типично. Для звука и быстрых сигналов есть NE5532 и TL072.

Балансировка нуля

Напряжение смещения LM741 — до 5 мВ, а с ростом усиления оно растёт на выходе вместе с полезным сигналом. Выводы 1 и 5 TI называет выводами балансировки: подключённым к ним подстроечным резистором смещение устраняют. По даташиту LM741 диапазон подстройки при ±20 В — ±15 мВ.

У µA741 TI в ревизии H даташита (январь 2026) удалила балансировку нуля: в корпусах SOIC и DIP выводы 1 и 5 теперь не подключены, выводы подстройки в описании остались только у корпуса SO с маркировкой PS. В той же ревизии сильно изменились типовые значения: смещение — с 1 до 0,3 мВ, входной ток — с 80 нА до 10 пА, ток потребления — с 1,7 до 0,13 мА. Гарантированные пределы при этом остались прежними — до 6 мВ и до 500 нА, — поэтому схему по-прежнему рассчитывают на них. При ремонте старой платы с подстроечным резистором на выводах 1 и 5 новый µA741 в DIP подстройку не выполнит.

Другие операционные усилители — в разделе «Операционные усилители», что означает напряжение смещения — в статье о напряжении смещения.

Частые вопросы

Какая распиновка у LM741?

По даташиту TI в корпусе DIP-8: 1 — балансировка нуля, 2 — инвертирующий вход, 3 — неинвертирующий вход, 4 — минус питания V−, 5 — балансировка нуля, 6 — выход, 7 — плюс питания V+, 8 — не подключён. Такая же цоколёвка у µA741, но в новой ревизии даташита TI выводы 1 и 5 в корпусах SOIC и DIP не подключены.

Можно ли питать LM741 от 5 В?

Нет. TI рекомендует для LM741 питание от ±10 В, то есть не меньше 20 В между шинами, для µA741C — от ±5 В. Кроме того, при ±15 В вход работает лишь в пределах ±12 В, а выход на нагрузке 2 кОм гарантированно доходит только до ±10 В — по 3–5 В от каждой шины. От 5 В вход и выход почти не оставят рабочего диапазона. Для однополярного питания берут LM358 или ОУ rail-to-rail.

Как сделать балансировку нуля у 741?

Подстроечным резистором, подключённым к выводам 1 и 5, — TI называет их выводами балансировки, которыми устраняют напряжение смещения. По даташиту LM741 диапазон подстройки при ±20 В — ±15 мВ; схему подключения берут из даташита конкретного производителя. В ревизии H даташита µA741 2026 года TI убрала эту возможность: в корпусах SOIC и DIP выводы 1 и 5 теперь не подключены.

Почему 741 искажает сигнал на звуковых частотах?

Из-за малой скорости нарастания — 0,5 В/мкс по TI. Синусоида амплитудой A требует скорости 2π · f · A, и при размахе ±10 В ограничение начинается уже около 8 кГц: выше синус превращается в треугольник. Для звука берут быстрые малошумящие ОУ вроде NE5532.

Источники

  1. Texas Instruments. LM741 Operational Amplifier (SNOSC25D, revised October 2015) — разд. 5 — выводы TO-99 и DIP-8: 1 и 5 балансировка нуля, 2 инвертирующий вход, 3 неинвертирующий, 4 V−, 6 выход, 7 V+, 8 не подключён; разд. 6.1 — питание до ±22 В (LM741C ±18 В), дифференциальное напряжение входов ±30 В, вход до ±15 В, но не больше питания, защита выхода от замыкания; разд. 6.2 — ESD ±400 В HBM; разд. 6.3 — питание ±10…±22 В (LM741C ±10…±18 В); разд. 6.5–6.7 — при ±15 В: смещение 1 и до 5 мВ (LM741C 2 и до 6 мВ), подстройка ±15 мВ, входной ток 80 и до 500 нА, синфазный диапазон ±12–±13 В, размах выхода ±10–±13 В на 2 кОм и ±12–±14 В на 10 кОм, усиление от 50 В/мВ (LM741C от 20), ток замыкания 25 мА, CMRR 70–90 дБ, скорость 0,5 В/мкс, полоса LM741A 0,437–1,5 МГц, ток потребления 1,7 и до 2,8 мА; разд. 7.1 и 7.3 — одно- и двухполярное питание, защита от защёлкивания, замена LM709C, LM201, MC1439, LM748; разд. 9 — конденсаторы 0,1 мкФ у выводов питания
  2. Texas Instruments. µA741 General-Purpose Operational Amplifiers (SLOS094H, revised February 2026) — разд. 4 — в корпусе PS выводы 1 и 5 — подстройка смещения, в корпусах D и P — не подключены; разд. 5.1 — питание до ±18 В, вход до ±15 В, но не больше питания, длительное замыкание выхода на землю или питание; разд. 5.2 — питание ±5…±15 В, 0…70 °C; разд. 5.4 — при ±15 В: смещение 0,3 и до 6 мВ, входной ток до 500 нА, синфазный диапазон от ±12 В, размах выхода от ±12 В на 10 кОм и ±10 В на 2 кОм, усиление от 20 В/мВ, CMRR от 70 дБ, ток замыкания ±80 мА, ток потребления 0,13 и до 2,8 мА; разд. 5.6 — 0,5 В/мкс; разд. 10 — в ревизии H (январь 2026) удалена балансировка нуля, изменены типовые значения: смещение 1 → 0,3 мВ, входной ток 80 нА → 10 пА, ток потребления 1,7 → 0,13 мА, ток замыкания ±25 → ±80 мА

Нашли ошибку?

Смотрите также