美国国家半导体(National Semiconductor,简称“国半”)已经在2011年被德州仪器(TI)收购,成为德州仪器模拟业务部门的一部分。
国半的产品(如运放、电源管理芯片等)被纳入TI产品线,部分原品牌逐步停用,TI借此进一步巩固了模拟芯片领域的领先地位。
本文考古一颗国半的功率运算放大器芯片,型号是LH0101。

芯片表面的丝印“111”,前两位“11”代表1981年,最后一位“1”代表第11周,说明这个芯片是1981年3月中旬生产的。


金色的引线键合线把不同功能的芯片模块和外围引脚连接起来,在陶瓷基板上实现了模拟信号处理与功率输出的完整功能。四周的8个大焊盘和TO-3封装的8个引脚一一对应,这种多芯片组合的方式,在当时能高效实现复杂的功率放大功能。
下图是LH0101混合集成电路内部结构与原理图的对照图。

右侧实物用天蓝色字符标注了Q1、Q2达林顿管、R3、R4电阻等关键元件,左侧原理图对应展示电路连接关系,帮助读者直观理解经典功率放大电路的设计与实现。
这颗功率运算放大器的典型应用,简单介绍3个。

第1个,单电源转双电源电路:

这个电路利用运放“虚短”和“虚断”的特性,先通过两个等值电阻R分压,在运放同相输入端获得V+/2的中点电压,再让运放接成电压跟随器,使反相输入端电压也稳定在V+/2。最后通过两个等值电阻R_SC将输出端电压拉低,让V-输出为负电压,实现了从单电源V+到对称正V+、负V-双电源的转换,能为运放、DAC等需要双极性电源的器件供电。
第2个,功率数模转换器:

它由DAC1218数模转换器和LH0101功率运放组成,DAC1218输出的电压信号经1K电阻接到LH0101的同相输入端,运放将DAC输出的小信号转换成能驱动5欧姆负载的大电流功率信号,电路里的100K电位器和1M电阻用于失调电压调整,确保输出精度。
第3个,桥式音频放大器:

核心是两个LH0101运放组成推挽输出结构,能在±20V双电源下驱动8欧姆扬声器。上方运放做同相放大,下方运放是反相放大,通过对称输出正负半周信号,在扬声器上合成完整波形,可提供更高功率输出,还能降低失真。
LH0101这颗诞生于上个世纪80年代的“老芯片”,展现着当年模拟电子技术的匠心与智慧。
如今,国半已并入TI,TO-3封装的金属外壳渐渐淡出主流舞台,但这颗芯片上的金色键合线、陶瓷基板上的元件布局,依然在诉说着模拟电路时代“精益求精”的技术信仰。

希望这篇“考古”能让你在枯燥的运放公式之外,触摸到电子元器件的温度——每一颗芯片都承载着时代的技术探索,每一段电路都藏着工程师的巧思与坚守。愿我们在追逐前沿技术的同时,也能回望这些经典,从过往的智慧中汲取力量,在电子技术的道路上,始终保持对细节的敬畏、对创新的热爱。
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