Richi´s Lab

National Semiconductor LM741

LM741

Der LM741 ist die von National Semiconductor produzierte Variante des weit verbreiteten 741-Operationsverstärkers. Das vorliegende Bauteil wurde 1987 hergestellt.

 

LM741 Schaltplan

Das Datenblatt enthält einen Schaltplan, der den Aufbau des LM741 zeigt. Der Differenzverstärker am Eingang (gelb) ist mit einer Transistorkaskade aufgebaut, wie man sie zum Beispiel auch im OPA627 findet. Das Eingangssignal moduliert den Stromfluss über die Basis-Emitter-Strecken von Q1 und Q3 beziehungsweise Q2 und Q4. In den Kollektorpfaden der Transistoren Q3/Q4 fließt das entsprechend verstärkte Nutzsignal.
In Kombination mit einem Stromspiegel (blau) ergibt sich zwischen Q4 und Q6 ein Stromausgang, der zur nächsten Verstärkerstufe führt. An den Emitterwiderständen des Stromspiegels sind die Pins 1 und 5 angebunden, so dass darüber der Offset des Operationsverstärkers eingestellt werden kann.

Um die Arbeitspunkte der Verstärkerstufen einstellen zu können, generiert der grau markierte Pfad einen Referenzstrom. Der Stromwert bestimmt sich durch die Versorgungspannung reduziert um die Basis-Emitter-Flussspannungen der Transistoren Q12 und Q11, geteilt durch den 39kΩ-Widerstand R5. Die rosa markierten Stromspiegel übertragen den Referenzstrom in die Endstufen-Treiberstufe (Q13) und in die Verstärkerstufe am Eingang (Q10).
Der orange Stromspiegel Q8/Q9 dient nicht dazu den Referenzstrom in den Differenzverstärker einzuspeisen. Er spiegelt vielmehr den im Differenzverstärker fließenden Strom zum Transistor Q10. Es bildet sich eine Art Regelschleife. Ist der Strom im Differenzverstärker und damit aus dem Transistor Q9 noch geringer als der Referenzstrom des Transistors Q10, so fließt mehr Strom aus dem Transistorpaar Q3/Q4, was den Strom im Differenzverstärker erhöht.

Die Spannungsverstärkerstufe besteht aus dem Darlington-Transistorpaar Q15/Q17 und dem Kompensationskondensator C1 (türkis). Sie dient gleichzeitig als Treiber für die Endstufe und enthält daher auch eine Ruhestromeinstellung (dunkelgrün).

Die Endstufe (rot) besteht aus einem NPN- und einem PNP-Transistor. Beide Transistoren besitzen einen Emitterwiderstand. Im Highsidetransistor wird dieser Widerstand genutzt, um einen Überstromschutz zu realisieren. Ein zu hoher Strom erzeugt einen Spannungsabfall, der den Transistor Q15 (hellgrün) aktiviert und so die Aussteuerung des Endstufentransistors Q14 reduziert.
Für die Lowside ist der Überstromschutz indirekt über die Spannungsverstärkerstufe umgesetzt. Fließt dort ein zu hoher Strom, so aktiviert der Spannungsabfall über den Emitterwiderstand R11 den Transistor Q22 (hellgrün) und die Aussteuerung der Spannungsverstärkerstufe wird reduziert.

 

LM741 Die

Das Die trägt die Bezeichnung 741W. Links unten befindet sich die differentielle Eingangsstufe. Im rechten Bereich sind die größeren Elemente des Ausgangs zu erkennen.

Der im Datenblatt dargestellte Schaltplan scheint die tatsächliche Schaltung auf dem Die nicht vollkommen korrekt darzustellen. Wie im Rahmen des LH0042 zu sehen ist, hat National Semiconductor mindestens drei unterschiedliche 741-Schaltpläne publiziert.

 

 

LM741

Dieser LM741 ist mit einem Datecode von 1988 etwas neuer.

 

LM741

Das in diesem Package enthaltene Die trägt die Bezeichnung 741U. Das erweckt den Eindruck, dass hier wie bei den Designs von PMI neue Revisionen durch das Hochzählen von Z bis A kenntlich gemacht wurden (siehe zum Beispiel REF01). Bei dieser Variante sind an der oberen Kante auch Maskenrevisionen abgebildet. Ein funktionaler Unterschied zur oberen Variante ist nicht zu erkennen.

 

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