Philbrick K2-W
La madre de todos los amplificadores operacionales
La madre de todos los amplificadores operacionales
Por Jan Didden (Países Bajos)
Una creencia popular entre toda una generación (Y mas de una) de usuarios de transistores en electrónica es que la aparición de los AO (Amplificadores Operacionales) vino después de que los ingenieros hubieran aprendido a poner muchos transistores dentro de un chip portador.
De hecho, los amplificadores operacionales son mucho mas antiguos que los “Chip´s”. Al igual que muchas tecnologías, el desarrollo de amplificadores operacionales fue, inicialmente, fuertemente impulsado por requerimientos militares.
La 2 ª Guerra Mundial vio la aparición y evolución de gran cantidad de artilugios mecánicos destinados a solucionar problemas matemáticos como, por ejemplo, el cálculo del objetivo en cañones antiaéreos o calcular el punto óptimo de liberación bombas sobre objetivos enemigos.
Funcionalmente, los dispositivos consistían en su mayor parte en amplificadores,
Integradores y diferenciadores; instrumentos muy complejos que incluían, por ejemplo, ruedas dentadas en arreglos de paso logarítmico.
Estos fueron eliminados poco a poco y se reemplazaron con bloques electrónicos “Amplificadores Operativos”, (Amplificador en bloque que pueden ser configurados para realizar una operación de amplificación), resumiendo, la diferenciación y la integración por nombrar sólo los más simples.
Probablemente la primera idea sobre la creación del Amplificador Operacional (AO) fue publicada por Lovell y el Parkinson de los Laboratorios Bell para la ametralladora antiaérea M9 construida bajo la dirección de Western Electric.
Más tarde, Loebe Julie en la Universidad de Columbia fue consultado por George A. Philbrick las investigaciones de la empresa (GAP/R), para desarrollar el módulo electrónico de un simulador para las fuerzas armadas EE-UU.
Fue Philbrick que vio el potencial comercial, para 1952 GAP / R ofrece sus primeros amplificadores operacionales, la Philbrick K2-W, la madre de todos los amplificadores operacionales de uso comercial.
La primera edición del dispositivo fue la K2-W
Al día de hoy es el circuito de configuración base de muchos amplificadores de alta ganancia, circuitos de entrada diferencial, acoplados por cátodo, junto con una resistencia de cátodo de gran calidad como una fuente de corriente.
Un diferencial señal de entrada desequilibra el par diferencial y provoca una diferencial de la señal de salida en el ánodos.
El segundo par de buffers en configuración de seguidores catódicos y proporciona una sola terminal de salida.
Más tarde el circuito se mejora agregando una fuente de corriente constante que elimina la resistencia y un terminal de control de biass.
Compárese este esquema con un moderno AO de audio (NE5532) y se notará claramente el origen del diseño.
La K2-W, utilizada alimentación bipolar de ± 300 V. La salida podía variar dentro de los 50V PaP, el ancho de banda es de alrededor de 100 kHz con unos 2uS de tiempo de crecimiento (Rise Time), una ganancia en lazo abierto de 15.000 y una impedancia de salida de aproximadamente 1Kohm.
Pero las propias especificaciones técnicas fueron de menor importancia en comparación con el concepto detrás de estas unidades K2-W, se construyeron como unidades enchufables que podían ser configuradas para una función específica por el usuario
Con el solo agregado de una red de realimentación, se podía lograr la función de trasferencia deseada al igual que lo Amplificadores Operacionales de hoy en día.
Después de la K2-W vino la K2-X, K2-XA y el P-K2.
La K2-XA tenian el doble de velocidad, el doble del ancho de banda, doble el swing de salida y el doble de la ganancia de la K2-W.
Estos amplificadores operacionales todos compartían la misma base de conexiones y podían ser libremente intercambiados entre si, similar a los actuales “Universal Pinouts” de los Amplificador Operacional.
La tubos utilizados en las unidades Philbrick eran triodos duales tipo 12AX7, 12AU7 12AT7 (ECC83, ECC82, ECC81).
También se agregaron algunos plug-in especializados en las unidades como interruptores mecánicos que podían tomar la señal del primer par diferencial para lograr “Detectores electrónicos” con salida electromecánica.
Philbrick seleccionaban los tubos con las más estrictas especificaciones técnicas y se los estampaba con el nombre de la empresa y la mención «computor Tube" GAP / R en esos días se empleaba la palabra "Computor” en lugar de "Computadora".
Una gran cantidad de información sobre estos y otros productos Philbrick
se puede encontrar en Joe Sousa sitio [2].
Con el éxito de estas op amplificadores, los competidores trataron, por supuesto, de “Subirse al carro”.
Uno de estos Embree Electronics Corp. ofreció la C/50/BP, muy similar a las unidades Philbrick, salvo que mecánica era diferente, podía abrirse para una eventual reparación si fuera necesario. Las unidades de Philbrick no podían ser abiertas, al parecer, había suficiente confianza en sus productos.
Creemos que la reparación no se hacía necesaria durante la vida útil de la unidad, o tal vez el precio era suficientemente bajo, por ser un artículo de consumo masivo, como sustituir directamente el componente sin preocuparse por el costo, cosa que interesaba a las fuerzas armadas para abaratar costos
Otra similitud a los modernos amplificadores operacionales IC.
GAP / R llevó el concepto un paso más allá y desarrolló una especie de unidad universal, que ocupaba a tres AO, Plug-ins más un tubo adicional, el K3.
Esta unidad ofrecía un mayor nivel de integración y se llamaba “Analog Computor ” (Computador analógico).
Con el desarrollo de los Amplificadores operacionales comenzaron a aparecer así: notas de aplicación y libros sobre el uso de ellos.
Un ingeniero de la época temprana Philbrick GAP/R, Bob Pease que hasta hace poco trabajó en National Semiconductores, escribió una serie numerada de las primeras aplicaciones y sus primeros años en GAP/R
El Capitán Clarence L Johnson, ingeniero de la Fuerza Aérea de los EE.UU.
y Profesor en el Departamento de Matemáticas del Instituto de Tecnología de la Fuerza, escribió "Técnicas de Informática Análoga” publicado en 1956.
Este libro ofrece una visión fascinante sobre el uso de amplificadores operacionales en “Realidad Simulada”, como se llamaba, (Simuladores) incluyendo problemas electromecánicos, y el uso en construcciones complejas de electrónica con amplificadores operacionales y electromecánica con servos.
La Figura muestra un circuito simple para generar una función logarítmica.
Los militares no solo impulsaron el desarrollo y evolución de los amplificadores operacionales, sino que también se valieron de ellos durante mucho, mucho tiempo.
El sistema de misiles antiaéreos Nike utiliza amplificadores operacionales a válvulas y no fueron desechados del inventario de la OTAN sino hasta finales 1990.
Se hallaron algunos NOS K2-W recogiendo polvo en un depósito de reparaciones militares en 2003.
A menudo vemos el amplificador operacional monolítico como una revolución en la electrónica. Pero el concepto se encuentra firmemente arraigado en tecnologías de tubo de vacío. El rápido desarrollo del transistor y el circuito integrado en los amplificadores operacionales monolíticos fue sólo el siguiente paso lógico en una evolución tecnológica, y quizás por debajo de un marco conceptual real avance.
Mas info:
The Philbrick Archive
www.philbrickarchive.org/k3_series_components.htm
http://www.national.com/rap/
Título original:
Philbrick K2-W, the mother of all op amps (Elektor)
Traducción:
Lo que esta bien YO
Lo que está mal Google
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