Der LM741 ist die von National Semiconductor produzierte Variante des weit verbreiteten 741-Operationsverstärkers. Das vorliegende Bauteil wurde 1987 hergestellt.
Das Datenblatt enthält den Schaltplan eines Operationsverstärkers. Der Schaltung entspricht aber nicht dem tatsächlichen Aufbau des LM741. Im Rahmen des LH0042 finden sich zwei weitere, unterschiedliche LM741-Schaltpläne von National Semiconductor, diese entsprechen eher der tatsächlichen Schaltung.
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.
Das Die trägt die Bezeichnung 741W. Links unten befindet sich die differentielle Eingangsstufe. Im rechten Bereich sind die größeren Elemente des Ausgangs zu erkennen.
Dieser LM741 ist mit einem Datecode von 1988 etwas neuer.
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.
Ein etwas besseres Bild der Variante U findet sich in der Referenzspannungsquelle VRE305A. Eine nicht genauer beschriftete Variante ist im Digital-Analog-Wandler DAC-HZ12 verbaut.
