Как проверить операционный усилитель мультиметром: Методы проверки операционного усилителя | Техника и Программы — ИНВЕСТИЦИОННЫЙ ПОРТАЛ ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

03.07.2021

Содержание

Методы проверки операционного усилителя | Техника и Программы

April 10, 2011 by admin Комментировать »

Существует большое разнообразие данных микросхем, и они несовместимы между собой по расположению выводов. Эти микросхемы можно проверить, задав рабочий режим, что можно сделать на специально собранном для конкретного случая стенде, куда микросхема подключается при помощи универсальной контактной панельки, либо же проверку проводить уже в составе собранной на них схеме. Второе более удобно, так как требуег меньше времени.

Теперь непосредственно о проверке. Прежде всего, надо измерить уровни питающих напряжений, напряжения на входах микросхемы, атакже на выходе (цифровым вольтметром). Обычно, если известны номиналы резисторов отрицательной обратной связи, то, посчитав коэффициентусиления, можно сделать выводы о том, что должно быть на выходе и с каким знаком, конечно, если это линейный усилитель.

Сомнения могут возникнуть при проверке более сложных схем (интеграторов, автогенераторов и др.). В этом случае можно воспользоваться другим методом. Как вы знаете, любой операционный усилитель легко заставить работать в режиме компаратора. Для этого мы можем временно подать поочередно на прямой и инверсный входы микросхемы от внешнего источника небольшое напряжение через ограничивающий ток резистор (рис. 6.17). Напряжение на выходе «операционника» при этом надо контролировать цифровым вольтметром или осциллографом (при нормальной работе мы увидим переключение выхода).

Рис. 6.17. Принцип проверки операционных усилителей

Осциллограф для проведения таких измерений более удобен, так как он дает возможность обнаружить не только изменение уровней на выходе, но и наличие непредусмотренного самовозбуждения каскадов (автогенерацию).

Источник: Радиолюбителям: полезные схемы. Книга 6. — M / СОЛОН-Пресс, 2005. 240 с.

Как проверить операционный усилитель мультиметром.

Методы проверки операционного усилителя

В радиолюбительской практике нередко приходится применять ОУ, извлеченные из старых конструкций или печатных плат. Как показывает практика, совсем нелишней оказывается проверка и микросхем, приобретенных на радиорынке.
Первый метод тестирования основан на использовании ОУ как повторителя напряжения. Рассмотрим его на примере простейшего ОУ с внутренней коррекцией LM358N.

Подключение внешних выводов показано на рис. 1 а на рис.2 — схема тестирования. Для установки ОУ используется панелька DIP-8, но можно использовать и DIP-14/I6. Все детали подлаивают к панельке по возможности короткими выводами. Поскольку в одном корпусе LM358N содержится два ОУ, первоначально проверяют первый (выводы 1, 2, 3). а далее второй (5, 6, 7). Конденсатор СЗ монтируют непосредственно на панельке. Далее собирают тест-схему рис.2, подают на нее питание. Резистор R2 используется в случае, если в применяемом БП отсутствует регулировка тока защиты.

ЧТОБЫ УВЕЛИЧИТЬ (УМЕНЬШИТЬ) СХЕМУ, НАЖМИТЕ НА КАРТИНКУ

Если же она есть, то R2 не устанавливают, но ток защиты БП включают на важность тока к.з. 10…20 мА. К выходу ОУ подключают вольтметр постоянного напряжения PV с пределом 20 В. В ряде случаев элементы R1, CI, C2 можно не устанавливать. После включения переводим SA1 из одного положения в другое и наблюдаем за вольтметром. Если ОУ исправен, то в положении «1» переключателя вольтметр должен показывать почти напряжение питания, а в положении «О» — близкое к нулю.
Второй метод тестирования базируется на основе схемы включения ОУ как компаратора, т.е. сравнения двух напряжений (рис.3). К монтажу этой схемы предъявляются те же требования, что и предыдущей. С помощью R1 устанавливают напряжение в несколько волы, которое контролируют высокоомным вольтметром PV1. Примерно такое же напряжение надобно установить и резистором R2, контролируемое также высокоомным PV2.

ЧТОБЫ УВЕЛИЧИТЬ (УМЕНЬШИТЬ) СХЕМУ, НАЖМИТЕ НА КАРТИНКУ

Напряжение на выходе ОУ контролируют вольтметром PV3, причем для исправного ОУ оно будет скачкообразно изменяться от практически питающего до почти нуля при небольшом перемещении движка R1 в ту или другую сторону.

Номиналы резисторов R1, R2 можно избирать любые в диапазоне от 10 кОм до 1 МОм, но они должны быть одинаковыми. Разумеется, совсем необязательно применять в рассмотренной схеме три вольтметра, это может быть один, подключаемый попеременно в три точки.
В заключение отметим, что вторая схема более универсальна, т.к. позволяет испытывать ОУ, не содержащие встроенной коррекции («противовозбудной»), без установки последней внешними элементами.

Владислав Артеменко, UT5UDJ, г Киев

Операционный усилитель (ОУ) англ. Operational Amplifier (OpAmp), в народе – операционник, является усилителем постоянного тока (УПТ) с очень большим коэффициентом усиления. Словосочетание «усилитель постоянного тока» не означает, что операционный усилитель может усиливать только постоянный ток. Имеется ввиду, начиная с частоты в ноль Герц, а это и есть постоянный ток.

Термин «операционный» укрепился давно, так как первые образцы ОУ использовались для различных математических операций типа интегрирования, дифференцирования, суммирования и тд. Коэффициент усиления ОУ зависит от его типа, назначения, структуры и может превышать 1 млн!

Схема операционного усилителя

На схемах операционный усилитель обозначается вот так:

или так

Чаще всего ОУ на схемах обозначаются без выводов питания

Вход со знаком «плюс» называют НЕинвертирующий, а вход со знаком «минус» инвертирующий. Не путайте эти два знака с полярностью питания! Они НЕ говорят о том, что надо в обязательном порядке подавать на инвертирующий вход сигнал с отрицательной полярностью, а на НЕинвертирующий сигнал с положительной полярностью, и далее вы поймете почему.

Питание операционных усилителей

Если выводы питания не указаны, то считается, что на ОУ идет двухполярное питание +E и -E Вольт. Его также помечают как +U и -U, V CC и V EE , Vc и V E . Чаще всего это +15 и -15 Вольт. Двухполярное питание также называют биполярным питанием. Как это понять – двухполярное питание?

Давайте представим себе батарейку

Думаю, все вы в курсе, что у батарейки есть “плюс” и есть “минус”. В этом случае “минус” батарейки принимают за ноль, и уже относительно нуля считают батарейки. В нашем случае напряжение батарейки равняется 1,5 Вольт.

А давайте возьмем еще одну такую батарейку и соединим их последовательно:

Итак, общее напряжение у нас будет 3 Вольта, если брать за ноль минус первой батарейки.

А что если взять на ноль минус второй батарейки и относительно него уже замерять все напряжения?

Вот здесь мы как раз и получили двухполярное питание.

Идеальная и реальная модель операционного усилителя

Для того, чтобы понять суть работы ОУ, рассмотрим его идеальную и реальную модели.

1) идеального ОУ бесконечно большое.

В реальных ОУ значение входного сопротивления зависит от назначения ОУ (универсальный, видео, прецизионный и т.п.) типа используемых транзисторов и схемотехники входного каскада и может составлять от сотен Ом и до десятков МОм. Типовое значение для ОУ общего применения – несколько МОм.

2) Второе правило вытекает из первого правила. Так как входное сопротивление идеального ОУ бесконечно большое, то входной будет равняться нулю.

На самом же деле это допущение вполне справедливо для ОУ с на входе, у которых входные токи могут быть меньше пикоампер. Но есть также ОУ с на входе. Здесь уже входной ток может быть десятки микроампер.

3) Выходное сопротивление идеального ОУ равняется нулю.

Это значит, что напряжение на выходе ОУ не будет изменяться при изменении тока нагрузки. В реальных ОУ общего применения составляет десятки Ом (обычно 50 Ом).
Кроме того, выходное сопротивление зависит от частоты сигнала.

4) Коэффициент усиления в идеальном ОУ бесконечно большой. В реальности он ограничен внутренней схемотехникой ОУ, а выходное напряжение ограничено напряжением питания.

5) Так как коэффициент усиления бесконечно большой, следовательно, разность напряжений между входами идеального ОУ равняется нулю. Иначе если даже потенциал одного входа будет больше или меньше хотя бы на заряд одного электрона, то на выходе будет бесконечно большой потенциал.

6) Коэффициент усиления в идеальном ОУ не зависит от частоты сигнала и постоянен на всех частотах. В реальных ОУ это условие выполняется только для низких частот до какой-либо частоты среза, которая у каждого ОУ индивидуальна. Обычно за частоту среза принимают падение усиления на 3 дБ или до уровня 0,7 от усиления на нулевой частоте (постоянный ток).

Схема простейшего ОУ на транзисторах выглядит примерно вот так:

Принцип работы операционного усилителя

Давайте рассмотрим, как работает ОУ

Принцип работы ОУ очень прост. Он сравнивает два напряжения и на выходе уже выдает отрицательный, либо положительный потенциал питания. Все зависит от того, на каком входе потенциал больше. Если потенциал на НЕинвертирующем входе U1 больше, чем на инвертирующем U2, то на выходе будет +Uпит, если же на инвертирующем входе U2 потенциал будет больше, чем на НЕинвертирующем U1, то на выходе будет -Uпит.

Вот и весь принцип;-).

Давайте рассмотрим этот принцип в симуляторе Proteus. Для этого выберем самый простой и распространенный операционный усилитель LM358 (аналоги 1040УД1, 1053УД2, 1401УД5) и соберем примитивную схему, показывающую принцип работы

Подадим на НЕинвертирующий вход 2 Вольта, а на инвертирующий вход 1 Вольт. Так как на НЕинвертирующем входе потенциал больше, то следовательно, на выходе мы должны получить +Uпит. Мы получили 13,5 Вольт, что близко к этому значению

Но почему не 15 Вольт? Виновата во всем сама внутренняя схемотехника ОУ. Максимальное значение ОУ не всегда может равняться положительному либо отрицательному напряжению питания. Оно может отклоняться от 0,5 и до 1,5 Вольт в зависимости от типа ОУ.

Но, как говорится, в семье не без уродов, и поэтому на рынке уже давно появились ОУ, которые могут выдавать на выходе допустимое напряжение питания, то есть в нашем случае это значения, близкие к +15 и -15 Вольтам.

Такая фишка называется Rail-to-Rail, что в дословном переводе с англ. “от рельса до рельса”, а на языке электроники “от одной шины питания и до другой”.

Давайте теперь на инвертирующий вход подадим потенциал больше, чем на НЕинвертирущий. На инвертирующий подаем 2 Вольта, а на НЕинвертирующий подаем 1 Вольт:

Как вы видите, в данный момент выход “лег” на -Uпит, так как на инвертирующем входе потенциал был больше, чем на НЕинвертирующем.

Чтобы не качать лишний раз программный комплекс Proteus, можно в онлайне с помощью программы Falstad сэмулировать работу идеального ОУ. Для этого выбираем вкладку Circuits—Op-Amps—>OpAmp. В результате на вашем экране появится вот такая схемка:

На правой панели управления увидите бегунки для добавления напряжения на входы ОУ и уже можете визуально увидеть, что получится на выходе ОУ при изменении напряжения на входах.

Итак, мы рассмотрели случай, когда напряжение на входах может различаться. Но что будет, если они будут равны? Что нам покажет Proteus в этом случае? Хм, показал +Uпит.

А что покажет Falstad? Ноль Вольт.

Кому верить? Никому! В реале, такое сделать невозможно, чтобы на два входа загнать абсолютно равные напряжения. Поэтому такое состояние ОУ будет неустойчивым и значения на выходе могут принимать значения или -E Вольт, или +E Вольт.

Давайте подадим синусоидальный сигнал амплитудой в 1 Вольт и частотой в 1 килоГерц на НЕинвертирующий вход, а инвертирующий посадим на землю, то есть на ноль.

Смотрим, что имеем на виртуальном осциллографе:

Что можно сказать в этом случае? Когда синусоидальный сигнал находится в отрицательной области, на выходе ОУ у нас -Uпит, а когда синусоидальный сигнал находится в положительной области, то и на выходе имеем +Uпит. Также обратите внимание на то, что напряжение на выходе ОУ не может резко менять свое значение. Поэтому, в ОУ есть такой параметр, как скорость нарастания выходного напряжения V Uвых .

Этот параметр показывает насколько быстро может измениться выходное напряжение ОУ при работе в импульсных схемах. Измеряется в Вольт/сек. Ну и как вы поняли, чем больше значение этого параметра, тем лучше ведет себя ОУ в импульсных схемах. Для LM358 этот параметр равен 0,6 В/мкс.

При участии Jeer

Всем привет. Сегодня предлагаю вашему вниманию краткую заметку по покупке OPA627U.
Бродя по ebay и прицениваясь к качественным ОУ, наткнулся на достаточно дешёвые OPA627U (2шт/лот), в состоянии б/у.
Так как это вполне ходовой и при этом дорогой ОУ, китайцы подделывают его не стесняясь. Вот например разбор такой ситуации:

В связи с этим, брать в таких местах дорогие компоненты, будь это операционник или например мощный драйвер для Mosfet, стрёмно (проверено на собственном негативном опыте).

При этом, продавцы либо продают ОУ за бесценок (тут 99% подделка), либо очень дорого (тогда какой смысл тогда брать у них, если в оффлайне цена примерно такая же?). Про Aliexpress лучше промолчать… Хоть и выиграешь диспут, но время потратишь.

Цена на новый ОУ, в надёжных магазинах, около 25$ за штуку: , здесь же два за 6.5$ (доставка платная 4$).

Сабж привлёк меня тем что он вроде как б/у, и при этом у продавца достаточно много заказов без негативных отзывов.
Продавец шлёт сразу два ОУ, что весьма удобно. Судя по всему, они у него уже заканчиваются.

Итак, что же прислали (извиняюсь за плохенькое качество фото):

Насколько можно видеть, ОУ действительно б/у, по крайней мере паянные (на глаз кстати сложно заметить), но в очень хорошем состоянии. Насколько я понимаю, год выпуска — 2000.

Проверка ОУ.

В поисках информации о проверке оригинальности таких ОУ, я наткнулся на следующий топик с вегалаба:

Наверное, самым правильным способом проверки тут было бы тестирование на заявленные шумы, с использованием осциллографа (насколько я понимаю с учётом шумов по питанию). К сожалению, у меня такой возможности пока нет.
В итоге проверил сопротивление между 1 и 5 ногами микросхемы, на каждом ОУ, вот что получилось:

Как видим, в сопротивление в районе 50кОм, типо оригинал).

Данные ОУ, я проверил, они работают нормально. Про аудио тесты я писать не стану, дабы не разводить споры, да и не успел я ещё их погонять серьёзно, только проверил работоспособность.

Кроме этого, пока что жду переходники под них (to DIP8): , что бы погонять этот хвалёный ОУ в разных тестах, именно при прослушивании музыки.

Надеюсь, тем кто искал этот ОУ за вменяемые деньги эта заметка поможет, так как сабж похож на оригинал.

Планирую купить +13 Добавить в избранное Обзор понравился +26 +42

Рис. 6.17. Принцип проверки операционных усилителей

Источник: Радиолюбителям: полезные схемы. Книга 6. — M / СОЛОН-Пресс, 2005. 240 с.

В табл. 1.4 и 1.5 представлены электрические характеристики солнечных модулей и батарей. Таблица 1.4. Электрические характеристики солнечных модулей отечественного производства ФСМ-50 50 21 2,95 10720 ФСМ-55 55 21 3,15 1028x450x28…….

В исправном элементе при прозвонке между силовыми цепями должно быть бесконечно большое сопротивление, а между управляющим электродом и одним из выводов (катодом у тиристо- pa) небольшое сопротивление (от 30 до…….

Чтобы в труднодоступных местах быстро закрутить маленькие винты (и не потерять их при отвинчивании) потребуется отвертка с магнитом. Такую отвертку несложно сделать из обычной. Достаточно намотать на стержень отвертки 100-200…….

Будьте осторожны, обезопасьте себя от ударов током или разъединения разъемов и частей стиральной машины при поиске неисправностей. Соблюдайте меры электробезопасности! Прежде всего, проверьте соединения каждого разъема. Если вы заменяете PWB…….

дистанционного управления (ПДУ) В пультах 90% занимают дефекты двух типов: 1) некоторые кнопки не работают (обычно те, которые часто нажимали). В этом случае необходимо вырезать кусочек фольги и…….

При налаживании различных схем с применением операционных усилителей (ОУ) возникает необходимость предварительно, до установки на плату, проверить ОУ на работоспособность по принципу годен.негоден. Как видно из схемы, приведенной на рис.1, проверяемый ОУ включен повторителем напряжения, на неинвертирующий вход которого с выхода усилителя подается напряжение через трехзвенный цепочечный RC-четырехполюсник с нулевым сдвигом фазы.

Этот генератор вырабатывает колебания, близкие по форме к прямоугольным. Так как выходной ток ОУ широкого применения обычно недостаточен для яркого свечения светодиодов, то на выходе ОУ включен усилитель тока, выполненный по двухконтактной схеме на транзисторах с разным типом проводимости. При исправном ОУ светодиоды поочередно светятся. Если горит один из светодиодов, то такой усилитель негоден.
Для питания схемы использован двуполярный источник питания с номинальным напряжением для большинства типов ОУ.
В данной схеме можно проверить операционные усилители КР140УД608 (К140УД6), КР140УД708 (К140УД7), К140УД18, К544УД1, а также другие с учетом их цоколевки и при необходимости цепей частотной коррекции.
Схему проверки можно смонтировать на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размерами 55х42,5 мм и толщиной 1,5 мм. Расположение токопроводящих дорожек на плате и радиоэлементов показано на рис.2. Пассивные элементы любого типа, например, конденсаторы С1.С3 типа К73-17, конденсаторы С4, С5 типа К10-17, резисторы мощностью 0,125 или 0,25 Вт. Светодиоды любого типа видимого излучения с любым цветом свечения. Яркость свечения их устанавливают подбором R4.
Данную схему можно использовать как «мигалку» даже с лампами накаливания.
Для этого при необходимости транзисторы VT1, VT2 выполняют составными и подбирают напряжение питания под тип применяемых ламп.
Литература РАДІОАМАТОР 6.2000

Похожие статьи

Войти с помощью:

Случайные статьи

05.10.2014
Данный предусилитель прост и имеет хорошие параметры. Эта схема основана на TCA5550, содержащий двойной усилитель и выходы для регулировки громкости и выравнивания ВЧ, НЧ, громкости, баланса. Схема потребляет очень малый ток. Регуляторы необходимо как можно ближе расположить к микросхеме, чтобы уменьшить помехи, наводки и шум. Элементная база R1-2-3-4=100 Kohms C3-4=100nF …
16.11.2014
На рисунке показана схема простого 2-х ваттного усилителя (стерео). Схема проста в сборке и имеет низкую стоимость. Напряжение питания 12 В. Сопротивление нагрузки 8 Ом. Схема усилителя Рисунок печатной платы (стерео)
20.09.2014
Его смысл pазличен для pазных моделей винчестеpов. В отличие от высокоуpовневого фоpматиpования — создания pазделов и файловой стpуктуpы, низкоуpовневое фоpматиpование означает базовую pазметку повеpхностей дисков. Для винчестеpов pанних моделей, котоpые поставлялись с чистыми повеpхностями, такое фоpматиpование создает только инфоpмационные сектоpы и может быть выполнено контpоллеpом винчестеpа под упpавлением соответствующей пpогpаммы. …

Как проверить на оригинальность операционный усилитель OPA627U

ru/company/zeptobars/blog/218571/

Цена на новый ОУ, в надёжных магазинах, около 25$ за штуку: www.digikey.com/product-detail/en/texas-instruments/OPA627AU/OPA627AU-ND/301329, здесь же два за 6.5$ (доставка платная 4$).

Итак, что же прислали (извиняюсь за плохенькое качество фото):

Проверка ОУ.

В поисках информации о проверке оригинальности таких ОУ, я наткнулся на следующий топик с вегалаба:
forum.vegalab.ru/showthread.php?t=58594

Как видим, в сопротивление в районе 50кОм, типо оригинал).

Кроме этого, пока что жду переходники под них (to DIP8): ebay.com/itm/322480866704, что бы погонять этот хвалёный ОУ в разных тестах, именно при прослушивании музыки.

Надеюсь, тем кто искал этот ОУ за вменяемые деньги эта заметка поможет, так как сабж похож на оригинал.

Схема пробника для проверки годности операционных усилителей (ОУ)

Для того чтобы быть уверенными в пригодности операционного усилителя для радиоэлектронного устройства и не мучиться с налаживанием, его следует проверить хотя бы с помощью пробника, схема которого представлена на рис. 1.

Принципиальная схема

С помощью пробника можно проверить практически все наиболее часто используемые в практике радиолюбителя ОУ, кроме тех, выходное сопротивление которых сравнимо или больше сопротивления резистора R7, например, микромощные ОУ К140УД12, К153УД4.

Рис. 1. Принципиальная схема пробника для проверки работоспособности операционных усилителей (ОУ).

Проверяемый операционный усилитель подключается к гнездам разъема XS1, например, как ОУ К140УД2 на схеме. В результате получаем релаксационный генератор, который вырабатывает прямоугольные импульсы (меандр) с частотой 1…2 Гц.

Питание генератора осуществляется от параметрического стабилизатора Rl, D1. Если ОУ годный, то заработает генератор и начнет вспыхивать в такт с частотой генерируемых импульсов светодиод HL1.

В противном случае генератор работать не будет, а светодиод в зависимости от причины неисправности будет либо гореть непрерывно, либо вовсе не вспыхнет.

Детали и печатная плата

В пробнике можно применить такие детали, кроме указанных на схеме, транзисторы КТ312А…КТ312В, КТ315А, КТ315В…КТ315И, КТ503А…КТ503Е, диоды КД521А…КД521Г, КД103Б, стабилитрон Д814Г или ему подобный. В качестве разъема XS1 используется монтажная панель для микросхем, тип корпуса 2103.16.

Все детали устройства монтируются на печатной плате размером 60×40 мм, вырезанной из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1…1,5 мм (рис. 2).

Рис. 2. Печатная плата (а) и монтаж на ней деталей (б) пробника для проверки ОУ.

Налаживание

Правильно собранный пробник особой наладки не требует.

Литература: В.М. Пестриков. Энциклопедия радиолюбителя.

Lm324n как проверить исправность — Яхт клуб Ост-Вест

Операционные усилители очень широко применяются в современных схемотехнических решениях. ОУ используются в качестве усилителей, компараторов, повторителей, сумматоров и т.п. Широко распространенные ОУ 741, TL071, CA3130, CA3140 и их отечественные аналоги (544УД2, КР1409УД1 и др.) имеют корпус 8DIP с одинаковым расположением выводов.

Пин 1, 5 – Баланс
Пин 2 – Инвертирующий вход
Пин 3 – Неинвертирующий вход
Пин 4 – Минус питания
Пин 6 – Выход
Пин 7 – Плюс питания
Пин 8 – Не используется

Представленная ниже схема тестера операционных усилителей отличается простотой изготовления и поможет быстро проверить работоспособность ОУ.

Испытуемый ОУ вставляется в 8-выводной сокет для DIP-корпусов. Второй вывод ОУ ( инвертирующий вход) подключается к делителю напряжения R2, R3 и т.о. на входе получается половина напряжения питания, т.е. 4.5 Вольта. Третий вывод ОУ (неинвертирующий вход) подключается к плюсу питания через резистор R1 и кнопку. Шестой вывод ОУ (выход) подключается через токоограничительный резистор R4 к светодиоду LED, который индицирует исправность ОУ.

Операционный усилитель здесь включен по схема компаратора напряжения. Вставьте испытуемый ОУ в сокет, при этом соблюдайте ключ (точечка или выемка возле первого вывода). В режиме компаратора, на выходе операционного усилителя появиться положительный потенциал, при условии, что на входе 3 напряжение будет больше, чем на 2-ом входе ОУ. При исправном ОУ, на 2-ом выводе ОУ будет напряжение 4.5 Вольта, а на 3-ем выводе ОУ будет 0 Вольт. Т.о. на выходе операционного усилителя будет 0 Вольт и светодиод гореть не будет. Как только нажимается кнопка S1, напряжение на 3-ем выводе ОУ ( неинвертирующий вход) будет выше, чем на 2-ом, следовательно на выходе появиться напряжение, от которого загорится светодиод LED. Это будет означать, что операционный усилитель работает правильно.

В ремонте техники и сборке схем всегда нужно быть уверенным в исправности всех элементов, а иначе вы зря потратите время. Микроконтроллеры тоже могут сгореть, но как его проверить, если нет внешних признаков: трещин на корпусе, обугленных участков, запаха гари и прочего? Для этого нужно:

Источник питания со стабилизированным напряжением;

Внимание:

Полная проверка всех узлов микроконтроллера трудна – лучший способ заменить заведомо исправным, или на имеющийся прошить другой программный код и проверить его выполнение. При этом программа должна включать как проверку всех пинов (например, включение и отключение светодиодов через заданный промежуток времени), а также цепи прерываний и прочего.

Теория

Микроконтроллер – это сложное устройство в нём многофункциональных узлов:

интерфейсы и прочее.

Поэтому при диагностике микроконтроллера возникают проблемы:

Работа очевидных узлов не гарантирует работу остальных составных частей.

Прежде чем приступать к диагностике любой интегральной микросхемы нужно ознакомиться с технической документацией, чтобы её найти напишите в поисковике фразу типа: «название элемента datasheet», как вариант – «atmega328 datasheet».

На первых же листах вы увидите базовые сведения об элементе, для примера рассмотрим отдельные моменты из даташита на распространенную 328-ю атмегу, допустим, она у нас в dip28 корпусе, Нужно найти цоколевки микроконтроллеров в разных корпусах, рассмотрим интересующий нас dip28.

Первое на что мы обратим внимание – это то, что выводы 7 и 8 отвечают за плюс питания и общий провод. Теперь нам нужно узнать характеристики цепей питания и потребление микроконтроллера. Напряжение питания от 1.8 до 5.5 В, ток потребляемый в активном режиме – 0.2 мА, в режиме пониженного энергопотребления – 0.75 мкА, при этом включены 32 кГц часы реального времени. Температурный диапазон от -40 до 105 градусов цельсия.

Этих сведений нам достаточно, чтобы провести базовую диагностику.

Основные причины

Микроконтроллеры выходят из строя, как по неконтролируемым обстоятельствам, так и из-за неверного обращения:

1. Перегрев при работе.

2. Перегрев при пайке.

3. Перегрузка выводов.

4. Переполюсовка питания.

5. Статическое электричество.

6. Всплески в цепях питания.

7. Механические повреждения.

8. Воздействие влаги.

Рассмотрим подробно каждую из них:

1. Перегрев может возникнуть, если вы эксплуатируете устройство в горячем месте, или если вы свою конструкцию поместили в слишком маленький корпус. Температуру микроконтроллера может повысить и слишком плотный монтаж, неверная разводка печатной платы, когда рядом с ним находятся греющиеся элементы – резисторы, транзисторы силовых цепей, линейные стабилизаторы питания. Максимально допустимые температуры распространенных микроконтроллеров лежат в пределах 80-150 градусов цельсия.

2. Если паять слишком мощным паяльником или долго держать жало на ножках вы можете перегреть мк. Тепло через выводы дойдёт до кристалла и разрушит его или соединение его с пинами.

3. Перегрузка выводов возникает из-за неверных схемотехнических решений и коротких замыканий на землю.

4. Переполюсовка, т.е. подача на Vcc минуса питания, а на GND – плюса может быть следствием неправильной установки ИМС на печатную плату, или неверного подключения к программатору.

5. Статическое электричество может повредить чип, как при монтаже, если вы не используете антистатическую атрибутику и заземление, так и в процессе работы.

6. Если произошел сбой, пробило стабилизатор или еще по какой-то причине на микроконтроллер было подано напряжение выше допустимого – он вряд ли останется цел. Это зависит от продолжительности воздействия аварийной ситуации.

7. Также не стоит слишком усердствовать при монтаже детали или разборке устройства, чтобы не повредить ножки и корпус элемента.

8. Влага становится причиной окислов, приводит к потере контактов, короткого замыкания. Причем речь идет не только о прямом попадании жидкости на плату, но и о длительной работе в условиях с повышенной влажностью (возле водоёмов и в подвалах).

Проверяем микроконтроллер без инструментов

Начните с внешнего осмотра: корпус должен быть целым, пайка выводов должна быть безупречной, без микротрещин и окислов. Это можно сделать даже с помощью обычного увеличительного стекла.

Если устройство вообще не работает – проверьте температуру микроконтроллера, если он сильно нагружен, он может греться, но не обжигать, т.е. температура корпуса должна быть такой, чтобы палец терпел при долгом удерживании. Больше без инструмента вы ничего не сделаете.

Проверка мультиметром

Проверьте, приходит ли напряжение на выводы Vcc и Gnd. Если напряжение в норме нужно замерить ток, для этого удобно разрезать дорожку, ведущую к выводу питания Vcc, тогда вы сможете локализоровать измерения до конкретной микросхемы, без влияния параллельно подключенных элементов.

Не забудьте зачистить покрытие платы до медного слоя в том месте, где будете прикасаться щупом. Если разрезать аккуратно, восстановить дорожку можно каплей припоя, или кусочком меди, например из обмотки трансформатора.

Как вариант можно запитать микроконтроллер от внешнего источника питания 5В (или другого подходящего напряжения), и замерить потребление, но дорожку резать все равно нужно, чтобы исключить влияние других элементов.

Для проведения всех измерений нам достаточно сведений из даташита. Не будет лишним посмотреть, на какое напряжение рассчитан стабилизатор питания для микроконтроллера. Дело в том, что разные микроконтроллерные схемы питаются от разных напряжений, это может быть и 3.3В, и 5В и другие. Напряжение может присутствовать, но не соответствовать номиналу.

Если напряжения нет – проверьте, нет ли КЗ в цепи питания, и на остальных ножках. Чтобы быстро это сделать отключите питание платы, включите мультиметр в режим прозвонки, поставьте один щуп на общий провод платы (массу).

Обычно она проходит по периметру платы, а на местах крепления с корпусом имеются залуженные площадки или на корпусах разъёмов. А вторым проведите по всем выводам микросхемы. Если он где-то запищит – проверьте что это за пин, прозвонка должна сработать на выводе GND (8-й вывод на atmega328).

Если не сработала – возможно, оборвана цепь между микроконтроллером и общим проводом. Если сработала на других ножках – смотрите по схеме, нет ли низкоомных сопротивлений между пином и минусом. Если нет – нужно выпаять микроконтроллер и прозвонить повторно. То же самое проверяем, но теперь между плюсом питания (с 7-м выводом) и выводами микроконтроллера. При желании прозваниваются все ножки между собой и проверяется схема подключения.

Проверка осциллографом

Осциллограф – глаза электронщика. С его помощью вы можете проверить наличие генерации на резонаторе. Он подключается между выводами XTAL1,2 (ножки 9 и 10).

Но щуп осциллографа имеет ёмкость, обычно 100 пФ, если установить делитель на 10 ёмкость щупа снизится до 20 пФ. Это вносит изменения в сигнал. Но для проверки работоспособности это не столь существенно, нам нужно увидеть есть ли колебания вообще. Сигнал должен иметь форму наподобие этой, и частоту соответствующую конкретному экземпляру.

Если в схеме используется внешняя память, то проверить можно очень легко. На линии обмена данными должны быть пачки прямоугольных импульсов.

Это значит, что микроконтроллер исправно выполняет код и обменивается информацией с памятью.

Используем программатор

Если выпаятьмикроконтроллер и подключить его к программатору можно проверить его реакцию. Для этого в программе на ПК нажмите кнопку Read, после чего вы увидите ID программатора, на AVR можно попробовать читать фьюзы. Если нет защиты от чтения, вы можете считать дамп прошивки, загрузить другую программу, проверить работу на известном вам коде.Это эффективный и простой способ диагностики неисправностей микроконтроллера.

Программатор может быть как специализированным, типа USBASP для семейства АВР:

Так и универсальный, типа Miniprog.

Схема подключения USBASP к atmega 328:

Заключение

Как таковая проверка микроконтроллера не отличается от проверки любой другой микросхемы, разве что у вас появляется возможность использовать программатор и считать информацию микроконтроллера. Так вы убедитесь в его возможности взаимосвязи с ПК. Тем не менее, случаются неисправности, которые нельзя детектировать таким образом.

Вообще управляющее устройство редко выходит из строя, чаще проблема заключается в обвязке, поэтому не стоит сразу же лезть к микроконтроллеру со всем инструментарием, проверьте всю схему, чтобы не получить проблем с последующей прошивкой.

Интересно, подумал тогда, либо перегрел его когда паял, что вряд ли, либо купил неисправный. Снова пошёл в магазин, купил ещё один, но решил проверить его перед тем как запаивать и о чудо, этот то же неисправный, но теперь его хоть можно вернуть продавцу, судя по всему, у него таких целая партия.

Но разбираться времени не было, пошёл в другой магазин и купил такой же ОУ, но уже за 4$, при покупке договорились, что если он не заработает то, принесу его обратно. Пришёл домой, проверил — работает, запаял — работает. Вывод из этого можно сделать следующий, после покупки детали, перед тем как её запаивать желательно проверить, а продавец, скорее всего, заказал партию этих ОУ с Китая и когда получил, не проверил, это и понятно когда у тебя целый магазин с радиодеталями проверять все устанешь.

К чему всё это писал, после этого поискал эти ОУ на али и когда нашёл их был приятно удивлён, на те деньги, которые потратил у себя в городе чтобы купить исправный ОУ(4$) в Китае можно было купить 5 штук, но они были в корпусе soic8, а имея негативный опыт, описанный выше, конечно же, хотелось их проверить когда они придут. Решить этот вопрос можно было несколькими способами, вытравить макетку, в которую можно было впаивать ОУ каждый раз, с другой стороны, чтобы не впаивать можно было просто прижимать ОУ к плате прищепкой, уже лучше, но есть вариант ещё интереснее, так как часто приходиться иметь дело с soic8, решил поискать ZIF адаптер soic8 – dip8, тогда можно будет собрать схему на breadboard, что значительно ускорит процесс.

LM358 схема включения | Практическая электроника

Говоря операционный усилитель, я зачастую подразумеваю LM358. Так как если нету каких-то особых требований к быстродействию, очень широкому диапазону напряжений или большой рассеиваемой мощности, то LM358 хороший выбор.

Какие же характеристики LM358 принесли ему такую популярность:

низкая стоимость;
никаких дополнительных цепей компенсации;
одно или двуполярное питание;
широкий диапазон напряжений питания от 3 до 32 В;
Максимальная скорость нарастания выходного сигнала: 0,6 В/мкс;
Ток потребления: 0,7 мА;
Низкое входное напряжение смещения: 0,2 мВ.

LM358 цоколевка

Так как LM358 имеет в своем составе два операционных усилителя, у каждого по два входа и один выход (6 — выводов) и два контакта нужны для питания, то всего получается 8 контактов.

LM358 корпусируются как в корпуса для объемного монтажа (LM358N — DIP8), так и в корпуса для поверхностного монтажа (LM358D — SO8). Есть и металлокерамическое исполнение для особо тяжелых условий работы.
Я применял LM358 только для поверхностного монтажа – просто и удобно паять.

Аналоги LM358

Полные аналоги LM358 от разных производителей NE532, OP04, OP221, OP290, OP295, OPA2237, TA75358P, UPC358C.
Для LM358D — KIA358F, NE532D, TA75358CF, UPC358G.

Вместе с LM358 выпускается большое количество похожих операционных усилителей. Например LM158, LM258, LM2409 имеют аналогичные характеристики, но разный температурный диапазон работы.

Тип	Минимальная температура, °C	Максимальная температура, °C	Диапазон питающих напряжений, В
LM158	-55	125	от 3(±1,5) до 32(±16)
LM258	-25	85	от 3(±1,5) до 32(±16)
LM358	0	70	от 3(±1,5) до 32(±16)
LM358	-40	85	от 3(±1,5) до 26(±13)

Если диапазона 0..70 градусов не хватает, то стоит применить LM2409, однако следует учитывать что у неё диапазон питания уже:

Кстати если нужен только один операционный усилитель в компактном 5 выводном корпусе SOT23-5 то вполне можно применить LM321, LMV321 (аналоги AD8541, OP191, OPA337).
Наоборот, если нужно большое количество рядом расположенных операционных усилителей, то можно применить счетверенные LM324 в 14 выводном корпусе. Можно вполне сэкономить пространство и конденсаторы по цепям питания.

LM358 схема включения: неинвертирующий усилитель

Коэффициент усиления этой схемы равен (1+R2/R1).
Зная сопротивления резисторов и входное напряжение можно посчитать выходное:
Uвых=Uвх*(1+R2/R1).
При следующих значениях резисторов коэффициент усиления будет равен 101.

DA1 – LM358;
R1 – 10 кОм;
R2 – 1 MОм.

LM358 схема включения: мощный неинвертирующий усилитель

DA1 – LM358;
R1 – 910 кОм;
R2 – 100 кОм;
R3 – 91 кОм.

Для этой схемы коэффициент усиления по напряжению равен 10, в общем случае коэффициент усиления этой схемы равен (1+R1/R2).
Коэффициент усиления по току определяется соответствующим коэффициентом транзистора VT1.

LM358 схема включения: преобразователь напряжение — ток

Выходной ток этой схемы будет прямо пропорционален входному напряжению и обратно пропорционален значению сопротивления R1.
I=Uвх/R, [А]=[В]/[Ом].
Для сопротивления резистора R1 равного 1 Ом, каждый Вольт входного напряжения будет давать, один Ампер выходного напряжения.

LM358 схема включения: преобразователь ток — напряжение

А эта схема нужна для преобразования малых токов в напряжение.
Uвых = I * R1, [В]= [А]*[Ом].
Например при R1 = 1 МОм, ток через 1 мкА, превратиться в напряжение 1В на выходе DA1.

LM358 схема включения: дифференциальный усилитель

Эта схема дифференциального усилителя с высоким входным сопротивление, может применятся для измерения напряжении источников с высоким внутренним сопротивлением.
При условии, что R1/R2=R4/R3, выходное напряжение можно рассчитать как:
Uвых = (1+R4/R3)(Uвх1 – Uвх2).
Коэффициент усиления соответственно будет равен: (1+R4/R3).
Для R1 = R2 = R3 = R4 = 100 кОм, коэффициент усиления будет равен 2.

LM358 схема включения: дифференциальный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления

Стоит отметить, что предыдущая схема не позволяет подстраивать коэффициент усиления, так как требует одновременного изменения двух резисторов. Если необходимо иметь возможность регулировки коэффициента усиления в дифференциальном усилителе, то можно воспользоваться схемой на трех операционных усилителях.
В данной схеме подстройка коэффициента усиления осуществляется за счет регулировки резистора R2.
Для этой схемы нужно соблюсти условия равенства значений сопротивлений резисторов: R1 = R3 и R4 = R5 = R6 = R7.
Тогда коэффициент усиления будет равен: (1+2*R1/R2).
Uвых = (1+2*R1/R2)(Uвх1 – Uвх2).

LM358 схема включения: монитор тока

Еще одна интересная схема позволяющая измерять ток в питающем проводе и состоящая из шунта R1, операционного усилителя npn – транзистора и двух резисторов.

DA1 – LM358;
R1 – 0,1 Ом;
R2 – 100 Ом;
R3 – 1 кОм.

Напряжение питания операционного усилителя должно быть минимум на 2 В, выше напряжения нагрузки.

LM358 схема включения: преобразователь напряжение – частота

И напоследок схема которую можно использовать в качестве аналого-цифрового преобразователя. Нужно только подсчитать период или частоту выходных сигналов.

C1 – 0,047 мкФ;
DA1 – LM358;
R1 – 100 кОм;
R2 – 50 кОм;
R3,R4,R5 – 51 кОм;
R6 — 100 кОм;
R7 — 10 кОм.

Тестер поддельных операционных усилителей (с Aliexpress) — Eddy site

Недавно на форуме vrtp.ru известный энтузиаст строительства металлодетекторов с ником DELAMORTO пожаловался, что в схеме моего импульсного детектора «Питон» работают очень не многие операционные усилители. Для меня это было сюрпризом — аппарат я разрабатывал ставя перед собою цель сделать максимально простой и легкий для повторения металлоискатель, который работает сразу после безошибочной сборки. Выяснение подробностей навело на мысль, что наши китайские коллеги, склонные к чрезмерной экономии и оптимизации производства, могли под видом необходимых для повторения «Питона» усилителей TL072 — TL082 продавать перемаркированные операционные усилители других моделей, более дешевых. На моё предложение выслать мне образцы сбойных деталей уважаемый DELAMORTO выразил согласие и я получил образцы (фото одного из них как раз я разместил в качестве ссылки на этот пост). При хорошем увеличении видно, что надпись сделана кустарным способом с помощью лазерного гравера из DVD (на Али они продаются примерно за $100). Оригинальное фото одной из микросхем со следами перемаркировки тут или тут. Почитав даташиты производителей и проведя ряд экспериментов с полученными перемаркированными операционными усилителями, я убедился, что по своим электрическим характеристикам они соответствуют широко распространенным LM358, которые стоят значительно дешевле, чем TL072.
Результатом экспериментов стал этот тестер, позволяющий проверить скоростные параметры операционных усилителей.

Вот что внутри поддельных микросхем находится (можно воспользоваться переводчиком Google):
https://halestrom.net/darksleep/blog/038_fakeopamp/

Схема прибора очень проста и не содержит дефицитных деталей. При сборке без ошибок начинает работать сразу. Для тестирования усилителя, вызывающего сомнения, необходимо вставить его в панельку устройства и подать питание более 7в на входные контакты 78L05 (в походных условиях на рынке или магазине для этого хорошо подойдет батарея типа «Крона»). Прибор примерно за пару секунд проводит необходимые тесты и отображает светодиодами результат.

Если загорелся зеленый светодиод, в панельке устройства оригинальный TL072 или TL082.
Если зеленый светодиод мигает двойными вспышками, то в панельке более медленный операционный усилитель, близкий по скоростным параметрам к TL062.
Если зеленый светодиод медленно зажигается и гаснет, то в панельке что-то близкое по параметрам к LM358.
Если зеленый и красный светодиоды быстро перемаргиваются, то либо в панельке неисправный операционный усилитель, либо при сборке устройства была допущена ошибка.

Файл с прошивкой и платами тестера операционных усилителей можно скачать тут

Если у Вас возникнут вопросы или Вы захотите связаться со мной, сделайте это с помощью формы на страничке «Обратная связь»

Тестирование операционных усилителей

Операционный усилитель может работать множеством различных способов, поэтому он может быть определяющим элементом в электронных схемах любой сложности. Приложения выходят далеко за рамки усиления. Поскольку они являются почти идеальными усилителями постоянного тока, операционные усилители подходят для фильтрации, преобразования сигналов и для выполнения таких математических операций, как сложение, вычитание, дифференцирование и интегрирование.

Операционные усилители

имеют практически бесконечный входной импеданс, а это означает, что ток, протекающий на их входах, исчезающе близок к нулю.Устройство проверяет напряжение на этих контактах, а затем решает, что делать с единственным выходным контактом, который имеет практически нулевой выходной импеданс.

Принимая во внимание разницу в сигнальном напряжении на входных клеммах, операционный усилитель умножает ее на коэффициент усиления, присущий конкретному устройству. Особенностью операционного усилителя является то, что это усиление, когда устройство находится в конфигурации с разомкнутым контуром, удивительно велико — до миллиона. Этот параметр существенно снижается, когда устройство используется в замкнутой конфигурации с отрицательной обратной связью. Тем не менее, с таким высоким коэффициентом усиления остается много места как для отрицательной обратной связи, так и для усиления.

Когда операционный усилитель подключен извне в конфигурации с отрицательной обратной связью, всегда будут применяться два простых принципа:

• Выход будет реагировать на разницу напряжений между двумя входами, чтобы сделать его нулевым. Важно понимать, что фактическое напряжение на входах не изменяется. Что происходит, так это то, что устройство принимает к сведению состояния напряжения на входах, а затем регулирует выходной терминал так, чтобы внешняя сеть пыталась сместить разность напряжений на входах до нуля.

• Входы с бесконечным сопротивлением не потребляют ток.

Из двух входов с высоким импедансом один известен как инвертирующий терминал, отмеченный знаком минус, а другой — неинвертирующий терминал, отмеченный знаком «плюс». Важно понимать, что эти контакты не обязательно должны быть положительными или отрицательными по отношению друг к другу, как контакты источника питания. Знаки обозначают только инвертирующий (-) и неинвертирующий (+), поскольку они относятся к (обычно) одиночному выходу.

Выходная клемма может потреблять или подавать напряжение или ток. Выходной сигнал равен входному сигналу, умноженному на усиление. В зависимости от состояния входа и выхода существует четыре возможных режима работы:
• Напряжение, когда входное и выходное напряжения меняются. Это, безусловно, наиболее распространенный режим работы.
• Ток, когда входной и выходной токи меняются.
• Крутизна при изменении входного напряжения и выходного тока.
• Трансопротивление, когда входной ток и выходное напряжение меняются.
Некоторые из распространенных приложений для операционных усилителей:

• В качестве буфера: между цепями или каскадами можно вставить операционный усилитель в качестве повторителя напряжения, чтобы выполнять функцию буферизации с единичным усилением. Нет инверсии или усиления сигнала. Единственная цель — обеспечить изоляцию и предотвратить нагрузку на цепь. В этой конфигурации выход напрямую подключен к входу, поэтому V _{на входе} = V _{на выходе}. Если бы в этой линии был резистор или какой-либо импеданс, коэффициент усиления был бы большим, и схема не работала бы в качестве буфера.

• В качестве инвертора: Когда вход + подключен к земле, а вход — подключен к средней точке резистивного делителя напряжения, конечные точки которого находятся в _{В на входе} и на выходе _В. Эта схема инвертирует сигнал, но не усиливает его, то есть коэффициент усиления = 1, когда два резистора равны.

• В качестве неинвертирующего усилителя: Когда выходной сигнал подключен к неинвертирующему (+) входу, а инвертирующий вход подключен к средней точке резистивного делителя напряжения, проходящего от земли к выходу.Есть усиление без инверсии.

• В качестве инвертирующего усилителя: когда вход + заземлен, а вход — подключен к средней точке аналогичного делителя напряжения.

• Как мостовой усилитель: В этой интересной схеме инвертирующая и неинвертирующая схемы усилителя объединяются в мостовой усилитель. Два выхода подключены к нагрузочному резистору.

В идеальном операционном усилителе с разомкнутым контуром усиление бесконечно, но всегда есть внутренняя внутренняя обратная связь, поэтому этот бесконечный уровень на самом деле никогда не возникает.Реальная сумма, вероятно, будет равняться 100000. Тем не менее, это астрономия по сравнению с миром транзисторов.

Входное сопротивление операционного усилителя также бесконечно, но этот параметр изменяется входным током утечки, иногда в миллиамперном диапазоне. Этого высокого значения достаточно, чтобы предотвратить нагрузку на предыдущую схему, что является одним из главных преимуществ операционного усилителя.
Точно так же низкий (идеальный нулевой) выходной импеданс во всей его неограниченной полосе пропускания означает общую стабильность и надежность оборудования.

Две важные реализации операционных усилителей — это усилитель-дифференциатор и усилитель-интегратор. Дифференциация — это математическая операция, в которой зависимая переменная прямо пропорциональна скорости изменения независимой переменной во времени. Придерживаясь этого определения, если вход заменяется независимой переменной, а выход заменяется зависимой переменной, мы можем построить электронную схему, которая будет имитировать математическую операцию, описанную выше, — дифференциатор, построенный с использованием операционного усилителя.

Параллельная ситуация существует в отношении интегрирования, математического процесса, реализуемого в электронном виде, при котором выход реагирует на изменения входных данных с течением времени. Интеграцию можно легко продемонстрировать графически, нарисовав форму сигнала, отображаемую на экране осциллографа, во временной области. Амплитуда представлена относительно оси Y, а время — относительно оси X. Интеграция — это процесс измерения площади под результирующей кривой. При этом мы находим произведение амплитуды и времени.

Схема интегратора аналогична инвертирующему усилителю на операционном усилителе, за исключением того, что чисто резистивный элемент обратной связи заменен частотно-зависимым импедансом, то есть конденсатором. Поскольку интегрирование зависит от времени, RC-цепь, которая находится в цепи отрицательной обратной связи, создает интегрирующую функцию.

Дифференцирующий усилитель аналогичен интеграционному усилителю, за исключением того, что емкость находится перед инвертирующим входом. Дифференциатор операционного усилителя по своей природе нестабилен на высоких частотах и подвержен гармоникам и шумам, исходящим от предыдущего каскада.

Если на вход дифференциатора на базе ОУ подается синусоидальная волна, на выходе будет косинусоидальная волна. Прямоугольная волна на входе дает пики там, где происходят входные переходы, а треугольная волна проявляется на выходе как прямоугольная волна.

Существует множество важных параметров операционного усилителя. Они включают ток смещения, напряжение и ток смещения, а также передаточную функцию операционного усилителя. В частности, измерения передаточной функции операционного усилителя можно настроить с помощью осциллографа, генератора сигналов или произвольных функций, а также простой схемы. AWG генерирует треугольную волну, используемую в качестве входа для тестируемого операционного усилителя (DUT) и для управления горизонтальным отклонением осциллографа. Выход ИУ подается на вертикальный вход осциллографа.

ИУ управляется треугольной волной 16 Гц ± 2,5 мВ, полученной из выходного сигнала ± 5 В генератора AWG с помощью резисторов делителя напряжения. Другой операционный усилитель в схеме работает как повторитель напряжения и как интегратор. Когда S1 замкнут, на 0,1

появляется напряжение. Типичная передаточная функция для операционного усилителя, определенная испытательной схемой.Конденсатор

мкФ равен напряжению смещения усилителя, умноженному на коэффициент усиления контура обратной связи. Когда переключатель размыкается, заряд, накопленный на конденсаторе, продолжает обеспечивать напряжение смещения. Операционный усилитель также суммирует треугольный тестовый сигнал с напряжением коррекции смещения и подает эту сумму на вход ИУ через схему ослабляющих резисторов. Этот вход разворачивает вход ИУ на ± 2,5 мВ вокруг напряжения смещения.

Результирующий дисплей осциллографа представляет собой график зависимости V _в от V _{на выходе} и предоставляет информацию об усилении, линейности усиления и размахе выходного сигнала.Коэффициент усиления отображается как наклон ΔV _из / ΔV _в передаточной функции. Линейность усиления — это изменение крутизны V _out / V _{на дисплее} в зависимости от выходного напряжения. Такой дисплей полезен для обнаружения кроссоверных искажений в выходном каскаде класса B. Размах выходного сигнала измеряется как вертикальное отклонение передаточной функции на крайних горизонтальных точках дисплея.

Усилитель подключается как неинвертирующий усилитель с единичным усилением.Выход усилителя управляет дифференциальными входными резисторами для ИУ. Усилитель выполняет две функции; для обеспечения коррекции напряжения смещения на входе DUT и для подачи на вход DUT треугольной волны ± 2,5 мВ с центром относительно напряжения смещения.

В схеме есть еще несколько компонентов. Резистор и два диода необходимы для управления функцией интегратора, когда тестируемое устройство отсутствует или если оно неисправно. Резистор обеспечивает обратную связь по постоянному току в отсутствие тестируемого устройства и сбрасывает интегратор
на ноль.Два диода ограничивают вход интегратора примерно до ± 0,7 В, если ИУ неисправно.

Практические рекомендации по операционному усилителю

| Операционные усилители

Настоящие операционные усилители имеют некоторые недостатки по сравнению с «идеальной» моделью. Настоящее устройство отличается от идеального усилителя разности. Один минус один не может быть нулем. У него может быть смещение, как у аналогового измерителя, которое не обнулено. Входы могут потреблять ток. Характеристики могут изменяться с возрастом и температурой. Усиление может уменьшаться на высоких частотах, а фаза может сдвигаться от входа к выходу.Эти недостатки могут не вызывать заметных ошибок в одних приложениях и неприемлемых ошибок в других. В некоторых случаях эти ошибки можно компенсировать. Иногда требуется более качественное и дорогое устройство.

Синфазное усиление

Как указывалось ранее, идеальный дифференциальный усилитель усиливает только разность напряжений между двумя своими входами. Если два входа дифференциального усилителя должны быть закорочены вместе (тем самым обеспечивая нулевую разность потенциалов между ними), выходное напряжение не должно измениться ни при какой величине напряжения, приложенного между этими двумя закороченными входами и землей:

Напряжение, которое является общим между любым из входов и землей, как в данном случае «В _{синфазное напряжение}», называется синфазным напряжением .При изменении этого общего напряжения выходное напряжение идеального дифференциального усилителя должно оставаться абсолютно стабильным (без изменения выходного сигнала при любом произвольном изменении синфазного входа). Это означает, что коэффициент усиления синфазного напряжения равен нулю.

Операционный усилитель, будучи дифференциальным усилителем с высоким дифференциальным усилением, в идеале также должен иметь нулевое синфазное усиление. Однако в реальной жизни этого добиться нелегко. Таким образом, синфазные напряжения неизменно будут оказывать некоторое влияние на выходное напряжение операционного усилителя.

Производительность реального операционного усилителя в этом отношении обычно измеряется с точки зрения его дифференциального усиления по напряжению (насколько он усиливает разницу между двумя входными напряжениями) по сравнению с его синфазным усилением по напряжению (насколько он усиливает обычное напряжение). режим напряжения). Отношение первого ко второму называется коэффициентом отклонения синфазного сигнала , сокращенно CMRR:

Идеальный операционный усилитель с нулевым синфазным усилением имел бы бесконечный CMRR. Реальные операционные усилители имеют высокий CMRR, вездесущий 741 имеет что-то около 70 дБ, что составляет чуть более 3000 с точки зрения отношения.

Поскольку коэффициент подавления синфазного сигнала в типичном операционном усилителе очень высок, синфазное усиление обычно не вызывает большого беспокойства в схемах, где операционный усилитель используется с отрицательной обратной связью. Если синфазное входное напряжение схемы усилителя внезапно изменится, что приведет к соответствующему изменению на выходе из-за синфазного усиления, это изменение на выходе будет быстро скорректировано как отрицательная обратная связь и дифференциальное усиление ( намного больше больше, чем коэффициент усиления синфазного сигнала) работал, чтобы вернуть систему в равновесие.Конечно, на выходе можно увидеть изменение, но оно будет намного меньше, чем вы могли бы ожидать.

Однако следует помнить о синфазном усилении в схемах дифференциальных операционных усилителей, таких как инструментальные усилители. За пределами герметичного корпуса операционного усилителя и чрезвычайно высокого дифференциального усиления мы можем обнаружить синфазное усиление, вызванное дисбалансом номиналов резисторов. Чтобы продемонстрировать это, мы запустим SPICE-анализ на инструментальном усилителе с закороченными вместе входами (без дифференциального напряжения), наложив синфазное напряжение, чтобы увидеть, что произойдет.Сначала мы проведем анализ выходного напряжения идеально сбалансированной цепи. Следует ожидать, что выходное напряжение не изменится при изменении синфазного напряжения:

инструментальный усилитель v1 1 0 rin1 1 0 9e12 rjump 1 4 1e-12 rin2 4 0 9e12 e1 3 0 1 2 999k e2 6 0 4 5 999k e3 9 0 8 7 999k rload 9 0 10k r1 2 3 10k rgain 2 5 10k r2 5 6 10k r3 3 7 10k r4 7 9 10k r5 6 8 10k r6 8 0 10k .dc v1 0 10 1 .print dc v (9) .end

v1 v (9) 0.000E + 00 0.000E + 00 1.000E + 00 1.355E-16 2.000E + 00 2.710E-16 3.000E + 00 0.000E + 00 Как видите, выходное напряжение v (9) 4.000E + 00 5.421E-16 практически не меняется при обычном -режим 5.000E + 00 0.000E + 00 входное напряжение (v1), которое изменяется от 0 6.000E + 00 0.000E + 00 до 10 вольт. 7.000E + 00 0. 000E + 00 8.000E + 00 1.084E-15 9.000E + 00 -1.084E-15 1.000E + 01 0.000E + 00

За исключением очень небольших отклонений (на самом деле из-за причуд SPICE, а не реального поведения схемы) выход остается стабильным там, где он должен быть: при 0 вольт, с нулевым дифференциалом входного напряжения.Однако давайте внесем в схему дисбаланс резисторов, увеличив значение R ₅ с 10 000 Ом до 10 500 Ом, и посмотрим, что произойдет (список соединений для краткости опущен — единственное, что изменилось, это значение R _5).):

v1 v (9) 0.000E + 00 0.000E + 00 1.000E + 00 -2.439E-02 2.000E + 00 -4.878E-02 3.000E + 00 -7.317E-02 На этот раз мы видим значительное изменение 4.000E + 00 -9.756E-02 (от 0 до 0,2439 вольт) в выходном напряжении 5.000E + 00 -1.220E-01 в качестве синфазного входного напряжения 6.000E + 00 -1.463E-01 от 0 до 10 вольт, как и раньше. 7.000E + 00 -1.707E-01 8.000E + 00 -1.951E-01 9.000E + 00 -2.195E-01 1.000E + 01 -2.439E-01

Наш дифференциал входного напряжения по-прежнему равен нулю, но выходное напряжение значительно изменяется при изменении синфазного напряжения. Это указывает на синфазное усиление, чего мы пытаемся избежать. Более того, это наше собственное усиление синфазного сигнала, не имеющее ничего общего с недостатками самих операционных усилителей. При сильно регулируемом дифференциальном усилении (фактически равном 3 в этой конкретной схеме) и отсутствии отрицательной обратной связи за пределами схемы, это синфазное усиление не будет проверяться в приложении сигнала прибора.

Есть только один способ скорректировать это синфазное усиление — сбалансировать все значения резисторов. При проектировании инструментального усилителя из дискретных компонентов (вместо того, чтобы покупать один в интегрированном корпусе), разумно предусмотреть некоторые средства выполнения точной настройки хотя бы одного из четырех резисторов, подключенных к конечному операционному усилителю, чтобы иметь возможность « обрезать ”любое такое усиление синфазного сигнала. Предоставление средств для «подгонки» резисторной сети также имеет дополнительные преимущества.Предположим, что все номиналы резисторов в точности такие, какими должны быть, но синфазное усиление существует из-за несовершенства одного из операционных усилителей. С помощью регулировки сопротивление можно уменьшить, чтобы компенсировать это нежелательное усиление.

Одна из особенностей некоторых моделей операционных усилителей — выход с фиксацией , обычно вызываемый синфазным входным напряжением, превышающим допустимые пределы. Если синфазное напряжение выходит за пределы, указанные производителем, выход может внезапно «защелкнуться» в высоком режиме (насыщаться при полном выходном напряжении).В операционных усилителях с JFET-входом фиксация может произойти, если синфазное входное напряжение слишком близко к отрицательному напряжению шины питания. Например, на операционном усилителе TL082 это происходит, когда синфазное входное напряжение находится в пределах 0,7 В от отрицательного напряжения шины питания. Такая ситуация может легко возникнуть в схеме с однополярным питанием, где отрицательная шина питания заземлена (0 вольт), а входной сигнал может свободно колебаться до 0 вольт.

Блокировка также может быть вызвана синфазным входным напряжением , превышающим напряжения шины питания, отрицательные или положительные.Как правило, вы никогда не должны допускать, чтобы входное напряжение поднималось выше положительного напряжения шины питания или опускалось ниже отрицательного напряжения шины питания, даже если рассматриваемый операционный усилитель защищен от защелкивания (как 741 и 1458 моделей операционных усилителей). По крайней мере, поведение операционного усилителя может стать непредсказуемым. В худшем случае тип фиксации, вызванный входным напряжением, превышающим напряжения источника питания, может быть разрушительным для операционного усилителя.

Хотя может показаться, что этой проблемы легко избежать, ее вероятность более вероятна, чем вы думаете.Рассмотрим случай схемы операционного усилителя при включении питания. Если схема получает полное напряжение входного сигнала до того, как ее собственный источник питания успевает зарядить конденсаторы фильтра, синфазное входное напряжение может легко превысить напряжение шины питания на короткое время. Если операционный усилитель получает напряжение сигнала от цепи, питаемой от другого источника питания, и его собственный источник питания выходит из строя, напряжение (я) сигнала может превышать напряжения шины питания на неопределенное время!

Напряжение смещения

Еще одна практическая проблема для производительности операционного усилителя — это смещение напряжения .То есть эффект наличия выходного напряжения, отличного от нуля вольт, когда две входные клеммы закорочены вместе. Помните, что операционные усилители — это прежде всего дифференциальные усилители: они должны усиливать разницу в напряжении между двумя входными соединениями и ничего более. Когда эта разница входного напряжения составляет ровно ноль вольт, мы (в идеале) ожидаем, что на выходе будет ровно ноль вольт. Однако в реальном мире такое случается редко. Даже если рассматриваемый операционный усилитель имеет нулевое синфазное усиление (бесконечный CMRR), выходное напряжение может отличаться от нуля, когда оба входа закорочены вместе.Это отклонение от нуля называется смещением .

Идеальный операционный усилитель выдавал бы ровно ноль вольт, если бы оба входа были закорочены вместе и заземлены. Тем не менее, большинство имеющихся в продаже операционных усилителей доводят свои выходы до уровня насыщения, либо отрицательного, либо положительного. В показанном выше примере выходное напряжение насыщено положительным значением 14,7 В, что немного меньше + В (+15 В) из-за положительного предела насыщения этого конкретного операционного усилителя. Поскольку смещение в этом операционном усилителе приводит выход к точке полного насыщения, невозможно определить, сколько смещения напряжения присутствует на выходе.Если бы разделенный источник питания + V / -V имел достаточно высокое напряжение, кто знает, возможно, из-за эффекта смещения выходное напряжение могло бы составить несколько сотен вольт в одну или другую сторону!

По этой причине напряжение смещения обычно выражается через эквивалентную величину перепада напряжения на входе , вызывающего этот эффект. Другими словами, мы представляем себе, что операционный усилитель идеален (никакого смещения), и небольшое напряжение подается последовательно с одним из входов, чтобы заставить выходное напряжение в ту или иную сторону от нуля.Поскольку дифференциальное усиление операционного усилителя настолько велико, величина «входного напряжения смещения» не должна быть большой, чтобы учесть то, что мы видим с закороченными входами:

Напряжение смещения может привести к небольшим ошибкам в любой схеме операционного усилителя. Так как же нам это компенсировать? В отличие от синфазного усиления, производитель обычно предусматривает обрезку смещения корпусного операционного усилителя. Обычно две дополнительные клеммы на корпусе операционного усилителя зарезервированы для подключения внешнего «подстроечного» потенциометра.Эти точки подключения помечены как смещение нуля и используются в общем случае:

В одиночных операционных усилителях, таких как 741 и 3130, точки подключения нулевого смещения — это контакты 1 и 5 на 8-контактном корпусе DIP. Другие модели операционных усилителей могут иметь соединения нулевого смещения, расположенные на других выводах, и / или требовать немного отличающейся конфигурации соединения подстроечного потенциометра. Некоторые операционные усилители вообще не имеют нулевых выводов со смещением! За подробностями обращайтесь к спецификациям производителя.

Ток смещения

Входы операционного усилителя имеют чрезвычайно высокое входное сопротивление. То есть входные токи, входящие или выходящие из двух соединений входных сигналов операционного усилителя, чрезвычайно малы. Для большинства целей анализа схем операционных усилителей мы рассматриваем их так, как будто их вообще не существует. Мы анализируем схему так, как если бы на входе или выходе из входных соединений был абсолютно нулевой ток. Однако эта идиллическая картина не совсем верна. Операционные усилители, особенно операционные усилители с биполярными транзисторными входами, должны пропускать через свои входные соединения некоторое количество тока, чтобы их внутренние цепи были правильно смещены.Эти токи логически называются токами смещения . При определенных условиях токи смещения операционного усилителя могут быть проблематичными. Следующая схема иллюстрирует одно из этих проблемных состояний:

На первый взгляд, видимых проблем с этой схемой мы не видим. Термопара, генерирующая небольшое напряжение, пропорциональное температуре (на самом деле, напряжение, пропорциональное разнице в температуре между измерительным спаем и «эталонным» спаем, образующимся, когда провода термопары из сплава соединяются с медными проводами, ведущими к операционному усилителю. ) управляет операционным усилителем либо положительно, либо отрицательно.Другими словами, это своего рода схема компаратора, сравнивающая температуру между концевым спаем термопары и опорным спаем (рядом с операционным усилителем). Проблема заключается в следующем: проволочная петля, образованная термопарой, не обеспечивает путь для обоих входных токов смещения, потому что оба тока смещения пытаются пройти одинаковым путем (либо в операционный усилитель, либо из него).

Чтобы эта схема работала должным образом, мы должны заземлить один из входных проводов, тем самым обеспечивая путь к земле (или от нее) для обоих токов:

Не обязательно очевидная проблема, но вполне реальная!

Другой способ, которым входные токи смещения могут вызвать проблемы, — это падение нежелательных напряжений на сопротивлениях цепи.Возьмем, к примеру, эту схему:

Мы ожидаем, что схема повторителя напряжения, подобная приведенной выше, будет точно воспроизводить входное напряжение на выходе. Но как насчет сопротивления, включенного последовательно с источником входного напряжения? Если через неинвертирующий (+) вход вообще есть какой-либо ток смещения, он упадет на некоторое напряжение на R _в, таким образом, напряжение на неинвертирующем входе станет неравным фактическому значению V _в. Токи смещения обычно находятся в диапазоне микроампер, поэтому падение напряжения на R _в не будет очень большим, если только R _в не будет очень большим.Одним из примеров применения, в котором входное сопротивление (R _в) будет очень большим, является сопротивление электродов датчика pH, где один электрод содержит проницаемый для ионов стеклянный барьер (очень плохой проводник с сопротивлением в миллионы Ом. ).

Если бы мы действительно создавали схему операционного усилителя для измерения напряжения электрода pH, мы, вероятно, хотели бы использовать входной операционный усилитель на полевых транзисторах или МОП-транзисторах (IGFET) вместо одного, построенного на биполярных транзисторах (для меньшего входного тока смещения).Но даже в этом случае небольшие токи смещения могут вызвать ошибки измерения, поэтому мы должны найти способ их смягчить за счет хорошей конструкции.

Один из способов сделать это основан на предположении, что два входных тока смещения будут одинаковыми. На самом деле они часто близки к тому, чтобы быть одинаковыми, разница между ними называется входным током смещения . Если они одинаковы, то мы сможем нейтрализовать влияние падения напряжения на входном сопротивлении, вставив такое же сопротивление последовательно с другим входом, например:

С добавлением дополнительного сопротивления в схему выходное напряжение будет ближе к _{В в}, чем раньше, даже если есть некоторое смещение между двумя входными токами.

Как для инвертирующих, так и для неинвертирующих схем усилителя, резистор компенсации тока смещения включен последовательно с неинвертирующим (+) входом для компенсации падений напряжения смещения в цепи делителя:

В любом случае значение компенсирующего резистора определяется путем вычисления значения параллельного сопротивления R ₁ и R ₂. Почему значение , параллельное , эквивалентно ₁ рандов и ₂ рандов? При использовании теоремы суперпозиции для определения того, какое падение напряжения будет произведено инвертирующим (-) входным током смещения, мы рассматриваем ток смещения, как если бы он исходит от источника тока внутри операционного усилителя, и закорачиваем все источники напряжения. (V _в и V _из).Это дает два параллельных пути для тока смещения (через R ₁ и через R ₂, оба на землю). Мы хотим дублировать влияние тока смещения на неинвертирующий (+) вход, поэтому значение резистора, которое мы выбираем для последовательного включения с этим входом, должно быть равно R ₁ параллельно с R ₂.

Связанная проблема, с которой иногда сталкиваются студенты, которые только учатся строить схемы операционного усилителя, вызвана отсутствием общего заземляющего соединения с источником питания. Обязательно для правильной работы операционного усилителя, чтобы некоторые клеммы источника питания постоянного тока были общими для «заземляющего» соединения входного сигнала (ов). Это обеспечивает полный путь для токов смещения, тока (ов) обратной связи и тока нагрузки (выходного). Возьмем, к примеру, эту схему, на которой показан правильно заземленный источник питания:

Здесь стрелками обозначен путь прохождения электронов через батареи источника питания, как для питания внутренней схемы операционного усилителя («потенциометр» внутри него, который контролирует выходное напряжение), так и для питания контура обратной связи резисторов R ₁ и _{рэнд 2}.Предположим, однако, что заземление для этого «раздельного» источника питания постоянного тока необходимо удалить. Эффект от этого огромен:

Электроны не могут входить или выходить из выходной клеммы операционного усилителя, потому что путь к источнику питания является «тупиковым». Таким образом, электроны не проходят через заземление слева от R ₁, ни через контур обратной связи. Это фактически делает операционный усилитель бесполезным: он не может поддерживать ток ни через контур обратной связи, ни через заземленную нагрузку, поскольку нет соединения ни от одной точки источника питания с землей.

Токи смещения также останавливаются, потому что они зависят от пути к источнику питания и обратно к входному источнику через землю. На следующей диаграмме показаны токи смещения (только), когда они проходят через входные клеммы операционного усилителя, через базовые клеммы входных транзисторов и, в конечном итоге, через клеммы источника питания и обратно на землю.

Без заземления на источнике питания токи смещения не будут иметь полного пути для цепи, и они остановятся.Поскольку транзисторы с биполярным переходом являются устройствами с управлением по току, это также делает бесполезным входной каскад операционного усилителя, поскольку оба входных транзистора будут принудительно отключены из-за полного отсутствия тока базы.

ОБЗОР:

Входы операционных усилителей обычно проводят очень малые токи, называемые токами смещения , необходимые для правильного смещения первого каскада транзисторного усилителя, внутреннего по отношению к схеме операционных усилителей. Токи смещения малы (в диапазоне микроампер), но достаточно велики, чтобы вызывать проблемы в некоторых приложениях.
Токи смещения на обоих входах должны иметь пути для прохождения либо к одной из «шин» источника питания, либо к земле. Недостаточно просто иметь токопроводящий путь от одного входа к другому.
Чтобы отменить любые напряжения смещения, вызванные током смещения, протекающим через сопротивления, просто добавьте эквивалентное сопротивление последовательно с другим входом операционного усилителя (называемым компенсирующим резистором ). Эта корректирующая мера основана на предположении, что два входных тока смещения будут равны.
Любое неравенство между токами смещения в операционном усилителе составляет то, что называется входным током смещения .
Для правильной работы операционного усилителя важно, чтобы на каком-либо выводе источника питания была ссылка на землю, чтобы сформировать полные пути для токов смещения, тока (ов) обратной связи и тока нагрузки.

Дрейф

Будучи полупроводниковыми приборами, операционные усилители подвержены незначительным изменениям в поведении при изменении рабочей температуры. Любые изменения производительности операционного усилителя в зависимости от температуры подпадают под категорию дрейфа операционного усилителя .Параметры дрейфа могут быть указаны для токов смещения, напряжения смещения и т.п. Обратитесь к листу технических данных производителя, чтобы узнать подробности о каждом конкретном операционном усилителе.

Чтобы минимизировать дрейф операционного усилителя, мы можем выбрать операционный усилитель с минимальным дрейфом, и / или мы можем сделать все возможное, чтобы поддерживать рабочую температуру как можно более стабильной. Последнее действие может включать обеспечение некоторой формы контроля температуры внутри оборудования, в котором находится операционный усилитель (операционные усилители). Это не так странно, как может показаться на первый взгляд.Например, иногда известно, что в стандартных прецизионных генераторах опорного напряжения используются «печи» для поддержания их чувствительных компонентов (таких как стабилитроны) при постоянной температуре. Если требуется чрезвычайно высокая точность по сравнению с обычными факторами стоимости и гибкости, возможно, стоит обратить внимание на этот вариант.

ОБЗОР:

Операционные усилители, будучи полупроводниковыми приборами, чувствительны к колебаниям температуры. Любые отклонения в характеристиках усилителя, вызванные изменениями температуры, известны как дрейф .Дрейф лучше всего минимизировать с помощью контроля температуры окружающей среды.

Частотная характеристика

Обладая невероятно высоким коэффициентом усиления по дифференциальному напряжению, операционные усилители являются первыми кандидатами на явление, известное как колебание обратной связи . Вы, вероятно, слышали эквивалентный звуковой эффект, когда громкость (усиление) на громкоговорителе или другой системе микрофонного усилителя была слишком высокой: этот высокий визг, возникающий из-за звуковой волны, «возвращающейся» через микрофон, чтобы снова усилиться. .Схема операционного усилителя может проявлять тот же эффект, при этом обратная связь происходит электрически, а не слышно.

Пример этого можно увидеть в операционном усилителе 3130, если он подключен как повторитель напряжения с минимальным количеством проводных соединений (два входа, выход и подключения источника питания). Выход этого операционного усилителя будет автоколебательным из-за его высокого коэффициента усиления, независимо от входного напряжения. Для борьбы с этим небольшой компенсационный конденсатор должен быть подключен к двум специально предусмотренным клеммам на операционном усилителе.Конденсатор обеспечивает путь с высоким импедансом для возникновения отрицательной обратной связи в схеме операционного усилителя, уменьшая, таким образом, усиление переменного тока и подавляя нежелательные колебания. Если операционный усилитель используется для усиления высокочастотных сигналов, этот компенсационный конденсатор может не понадобиться, но он абсолютно необходим для работы с сигналами постоянного или низкочастотного переменного тока.

Некоторые операционные усилители, такие как модель 741, имеют встроенный компенсационный конденсатор, чтобы свести к минимуму потребность во внешних компонентах. Эта улучшенная простота не обходится без затрат: из-за наличия конденсатора внутри операционного усилителя отрицательная обратная связь имеет тенденцию усиливаться с увеличением рабочей частоты (реактивное сопротивление этого конденсатора уменьшается с увеличением частоты).В результате дифференциальное усиление по напряжению операционного усилителя уменьшается с увеличением частоты: он становится менее эффективным усилителем на более высоких частотах.

Производители операционных усилителей опубликуют кривые частотных характеристик для своих продуктов. Поскольку достаточно высокий дифференциальный коэффициент усиления абсолютно необходим для хорошей работы обратной связи в схемах операционного усилителя, коэффициент усиления / частотная характеристика операционного усилителя эффективно ограничивает его «полосу пропускания». Разработчик схемы должен учитывать это, если необходимо поддерживать хорошие характеристики в требуемом диапазоне частот сигнала.

ОБЗОР:

Из-за емкости внутри операционных усилителей их дифференциальное усиление по напряжению имеет тенденцию к уменьшению с увеличением входной частоты. Кривые АЧХ для операционных усилителей можно получить у производителя.

Фазовый сдвиг от входа к выходу

Чтобы проиллюстрировать фазовый сдвиг от входа к выходу операционного усилителя (ОУ), OPA227 был протестирован в нашей лаборатории. OPA227 имеет типичную неинвертирующую конфигурацию (рисунок ниже).

OPA227 Неинвертирующий каскад

Конфигурация схемы требует усиления сигнала 34 В / В или 50 дБ. Входное возбуждение при Vsrc было установлено на 10 мВпик и три интересующие частоты: 2,2 кГц, 22 кГц и 220 МГц. На рисунке ниже показаны зависимости коэффициента усиления и фазы OPA227 от частоты в разомкнутом контуре.

A _{График В} и Φ в зависимости от частоты

Чтобы помочь предсказать фазовый сдвиг замкнутого контура от входа к выходу, мы можем использовать коэффициент усиления разомкнутого контура и фазовую кривую.Поскольку конфигурация схемы требует усиления с обратной связью, или 1 / β, 50 дБ, кривая усиления с обратной связью пересекает кривую усиления без обратной связи примерно на 22 кГц. После этого пересечения кривая усиления с обратной связью спадается на типичных 20 дБ / декаду для усилителей с обратной связью по напряжению и следует кривой усиления без обратной связи.

На самом деле здесь работает отрицательная обратная связь от замкнутого контура, изменяющая отклик разомкнутого контура. Замыкание контура с помощью отрицательной обратной связи устанавливает полюс замкнутого контура на частоте 22 кГц.Подобно доминирующему полюсу на фазовой кривой разомкнутого контура, мы ожидаем сдвига фазы в ответе замкнутого контура. Какой сдвиг фазы мы увидим?

Поскольку новый полюс теперь находится на частоте 22 кГц, это также точка -3 дБ, поскольку полюс снова начинает скатываться по замкнутому контуру со скоростью 20 дБ за декаду, как указано ранее. Как и в случае любого полюса в базовой теории управления, фазовый сдвиг начинается на одну декаду по частоте перед полюсом и заканчивается на 90 ^o фазового сдвига на одну декаду по частоте после полюса.Так что же это предсказывает ответ замкнутого контура в нашей схеме?

Это будет предсказывать фазовый сдвиг, начиная с 2,2 кГц, с 45 ^o фазового сдвига в точке -3 дБ на 22 кГц и, наконец, заканчивая 90 ^o фазовым сдвигом на 220 кГц. Три рисунка, показанные ниже, представляют собой снимки осциллографа на частотах, представляющих интерес для нашей схемы OPA227. Рисунок ниже настроен на 2,2 кГц, и заметного фазового сдвига нет. Рисунок ниже настроен для 220 кГц, и записывается фазовый сдвиг 45 ^o.Наконец, на рисунке ниже установлено значение 220 МГц, и записывается ожидаемый фазовый сдвиг 90 ^o. Графики были сняты с помощью волнообразного серфера LeCroy 44x. На последнем графике осциллографа использовался датчик x1 с триггером, установленным на отклонение HF.

OPA227 Av = 50 дБ при 2,2 кГц

OPA227 Av = 50 дБ при 22 кГц

OPA227 Av = 50 дБ при 220 кГц

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Основы, структура усилителя, тестирование 741 IC

Усилитель — это схема, которая может создавать выходное напряжение, которое является произведением входного напряжения на величину, называемую усилением по напряжению.Операционный усилитель (операционный усилитель ) представляет собой разновидность схемы усилителя, которая может выполнять операцию (сложение, вычитание и т. Д.) С входными напряжениями, помимо простого усиления входного.

Операционный усилитель (операционный усилитель) представляет собой электронную схему, состоящую из нескольких активных устройств (транзисторов) и пассивных устройств (резистор, конденсаторы) и т. Д., Которая способна реализовать следующие общие характеристики:

— чрезвычайно высокое усиление напряжения

-может усилить входной ток на выходе

-может инвертировать входное напряжение на выходе

— может выдавать сумму входных напряжений на выходе

— может производить сумму входных токов на выходе

История ОУ

Для каждого значительного изобретения в истории должно быть время до такого изобретения, когда в этом была необходимость.До операционных усилителей тоже были усилители. Но они были рассчитаны только на постоянную выгоду. Они были сделаны с использованием электронных ламп и других компонентов. Более того, максимальное усиление конкретного усилителя было ограничено характеристиками вакуумной лампы.

Это действительно была проблема, особенно в первой телефонной сети. Раньше телефонные линии имели длину в тысячи метров, и для усиления сигнала необходимо использовать усилители. Усилители того времени имели меньшее усиление и были очень чувствительны к температуре и влажности.В каждой точке сети отдельно были спроектированы и реализованы усилители с разным усилением.

Телефонные инженеры в лабораториях Bell пытались найти решение этой проблемы. В конце концов инженеру по имени Гарри Блэк пришла в голову идея. Разработайте общую схему усилителя с усилением, во много раз превышающим любое из нормальных требований, а затем уменьшите усиление до требуемых уровней, используя систему отрицательной обратной связи с этим усилителем. Лаборатории Bell успешно разработали такую схему с использованием электронных ламп до 1940-х годов.Эта гениальная идея положила начало эре операционных усилителей.

Термин op-amp впервые появился в патенте, выданном Карлом Д. Шварцелем из Bell Labs в 1941 году. Этот усилитель был способен выполнять операцию суммирования входных напряжений.

Рис. 1: Принципиальная схема первого в истории операционного усилителя

История операционных усилителей Продолжение…

Вышеупомянутая схема была способна складывать входные напряжения, отмеченные как A, B и C.Отрицательная обратная связь подавалась через переменный резистор, обозначенный на схеме цифрой 16. В этой схеме операционного усилителя была только одна входная клемма, инвертирующая вход. Мы обсудим инвертирующий вход и неинвертирующий вход позже в этой статье.

В 1947 году Лебе Джули разработал операционный усилитель с двумя входными клеммами (инвертирующий и неинвертирующий), как мы видим в современных операционных усилителях. Первый коммерческий операционный усилитель был выпущен компанией GAP / R incorporated на основе дизайна Loebe Julie. Название модели было GAP / R K2-W.

Рис. 2: Изображение первого коммерческого OP-AMP

Ранние аналоговые компьютеры работали на основе суммирования напряжений, и операционные усилители широко использовались в них для операций с напряжением. Это сделало термин операционный усилитель очень популярным в электронной промышленности.

После изобретения транзисторов заменили электронные лампы во всех возможных схемах. Следовательно, и в операционных усилителях громоздкие электронные лампы были заменены транзисторами.Это было началом проектирования схем ОУ , модулей . Они были построены на печатной плате небольшого размера, которую можно легко вставить в другие печатные платы большего размера. Это приводит к рассмотрению операционного усилителя как самого электронного компонента, даже если он построен с помощью других основных компонентов. Компания GAP / R также производила коммерческие твердотельные операционные усилители, название модели было GAP / R P45.

Рис. 3: Изображение первого коммерческого твердотельного OP-AMP

Позже было обнаружено, что несколько транзисторов могут быть объединены в один кремниевый кристалл и, таким образом, размер всей схемы может быть уменьшен в несколько раз.Примерно в 1960-х годах были разработаны интегральные микросхемы (IC) на основе транзисторов. Операционные усилители были самой ранней схемой на основе транзисторов, встроенной в ИС. Именно Fairchild Semiconductor выпустила первую коммерческую микросхему операционного усилителя? A702. Это был 1968 год, классическая и самая успешная микросхема ОУ всех времен? A741 была выпущена Fairchild. Он был разработан Дэйвом Фуллагаром. Даже сегодня такая же конструкция производится Fairchild и другими производителями.

Фиг.4: Изображение UA741 OPAMP IC

Основные функциональные блоки операционного усилителя

Базовые функциональные блоки операционного усилителя

Как мы уже упоминали, даже несмотря на то, что операционный усилитель считается электронным компонентом, на самом деле он состоит из нескольких других основных электронных компонентов, таких как транзисторы, резисторы, конденсаторы и т. Д. Практически все ИС операционных усилителей внутренне имеют те же основные функциональные блоки, построенные из основных электронных компонентов.Этими функциональными блоками являются

— Входной дифференциальный усилитель

— Усилитель напряжения

— Усилитель выходной мощности

Входной дифференциальный усилитель

Дифференциальный усилитель — это самый важный модуль внутри операционного усилителя. Входные напряжения прикладываются к контактам блока дифференциального усилителя. Давайте подробно обсудим дифференциальный усилитель.

Обычный усилитель усиливает все напряжение сигнала относительно земли и подается на выход.И эти усилители обычно имеют один вход и, очевидно, один выход. Например, если мы подадим 5 В в качестве входа относительно земли на нормальный усилитель, а коэффициент усиления по напряжению усилителя, скажем, равен 2, то на выходе будет 10 В при условии, что на схему подается напряжение питания более 10 В.

Рис.5: Блок-схема усилителя напряжения

В схеме, показанной выше, вы можете увидеть усилитель, который подключен к источнику питания 20 В и имеет коэффициент усиления по напряжению 2.Когда на единственный входной контакт подается напряжение 5 В, на выходе будет 10 В. GND считается общей точкой отсчета как для входного, так и для выходного напряжения.

Дифференциальный усилитель, с другой стороны, усиливает только разницу между двумя входными напряжениями. Например, если коэффициент усиления дифференциального усилителя, скажем, равен 2, и если мы подадим напряжение 3 В на один из его входных выводов, а на другой вывод, мы дадим напряжение, скажем, 5 В. Теперь разница между этими двумя напряжениями i.е. (3 ~ 5 = 2) усиливается и будет доступен на выходе. Следовательно, выходное напряжение составляет 2 В * 2 = 4 В.

Таким образом, типичный дифференциальный усилитель подавляет или маскирует влияние синфазного напряжения на своем выходе. Синфазное напряжение означает напряжение, общее для обоих входных контактов. Например, если мы подадим напряжение 5 В на один вход и 3 В на другой входной контакт, то синфазное напряжение составит 3 В.

Следовательно, если входные напряжения равны,

Входное напряжение1, V1 = 5 В,

Входное напряжение2, V2 = 3 В, затем

Синфазное напряжение = 3 В и

Разность напряжений = 5 ~ 3 = 2 В

Фиг.6: Блок-схема, показывающая разность напряжений

Дифференциальный усилитель просто отклоняет синфазное напряжение и усиливает только разностное напряжение.

Рис.7: Блок-схема дифференциального усилителя

Дифференциальные усилители в основном имеют два источника питания, два входа и два выхода. Затем два выхода объединяются в один выход с помощью схемы, называемой токовыми зеркалами.Напряжения на входных контактах называются дифференциальным входным напряжением, а напряжение на двух выходных контактах — дифференциальными выходами.

Рис. 8: Принципиальная схема транзисторного дифференциального усилителя

Входной дифференциальный усилитель, продолжение…

В приведенной выше схеме есть две входные клеммы, обозначенные как Vin + и Vin-. Выходное напряжение получается дифференциально на коллекторах двух транзисторов.

Два выходных контакта могут быть объединены с одним выходным контактом с помощью дифференциального преобразования в несимметричный. Мы называем такую схему преобразования токовым зеркалом.

Рис. 9: Принципиальная схема токового зеркала в дифференциальном усилителе

Инвертирующий вход создает на своем выходе усиленное отрицательное напряжение, а неинвертирующий вход создает на своем выходе усиленное положительное напряжение. Дифференциально-несимметричный преобразователь преобразует это дифференциальное напряжение в несимметричное напряжение.

Рис.10: Блок-схема одностороннего преобразования

Рассмотрим пример на рисунке: 7. Предположим, что 5 В подается на неинвертирующий вывод, а 3 В подается на инвертирующий вывод дифференциального усилителя. Коэффициент усиления усилителя равен 2, и, следовательно, неинвертирующий вывод дает выходное напряжение 2 * 5 = 10 В, а инвертирующий вывод дает напряжение -2 * 3 = -6 В. После несимметричного преобразования выходное напряжение будет 10-6 мк.е. 4В.

Рис. 11: Изображение, показывающее пример одностороннего преобразования

Как показано на Рисунке 6 и Рисунке 7, одним из основных преимуществ дифференциального усилителя среди обычных усилителей является подавление синфазного напряжения. Предположим, у нас есть двухлинейный вход, и мы подключаем две входные линии к входным контактам дифференциального усилителя. Предположим, что каким-то образом шум попадает во входные линии и одинаково влияет на обе линии.Поскольку шум является общим для обоих входов, он будет подавляться на усиленном выходе. Таким образом, мы получаем на выходе усиленный сигнал без шума.

Поскольку дифференциальный усилитель выдает только напряжение сигнала на выходе, мы можем избежать использования громоздкого конденсатора связи на выходе.

Дифференциальный усилитель обычно реализуется с использованием BJT или MOSFET с двумя идентичными устройствами, и мы называем их дифференциальной парой

Усилитель напряжения

Усилитель — это устройство, которое может просто создавать выходное напряжение или ток, которые являются произведением входного напряжения или тока со значением, называемым усилением.Следовательно, усилитель напряжения — это усилитель, который может обеспечивать усиление напряжения на выходе. Коэффициент усиления представляет собой отношение выходного напряжения к заданному входному напряжению и выражается в децибелах (дБ).

усиление = выходное напряжение / входное напряжение

усиление = 10log (выходное напряжение / входное напряжение) дБ

В операционном усилителе выход дифференциального усилителя усиливается с помощью усилителя с очень высоким коэффициентом усиления, обычно используются усилители типа А.

Усилитель выходной мощности

Усилитель выходной мощности

На выходе усилителя напряжения может быть усиленное напряжение, но сила тока у них намного меньше. Такие сигналы легко загрузятся на выходе. Поэтому необходимо усиливать их мощность за счет усиления тока, поддерживая такое же напряжение на выходе. Такие усилители называются усилителями тока, буферными усилителями, эмиттерными повторителями и т. Д. В 741 используется двухтактный эмиттерный повторитель класса AB.

Внутренняя архитектура 741

Рис.12: Схема внутренних цепей 741 OPAMP IC

На приведенном выше рисунке вы можете видеть входные контакты, неинвертирующий вход и инвертирующий вход, являющиеся частью входного дифференциального усилителя. Этот раздел отмечен внутри прямоугольника синего цвета.

Выходной контакт формируется двухтактным усилителем мощности на транзисторах Q14 и Q20.Этот раздел отмечен прямоугольником голубого цвета. Усилитель напряжения отмечен внутри прямоугольника пурпурного цвета. Красный прямоугольник, который включает транзисторы от Q8 до Q13, выделяет токовые зеркала.

Символ операционного усилителя и двойной источник питания

Символ операционного усилителя

Самым важным функциональным блоком операционного усилителя является дифференциальный усилитель. Уместно сказать, что операционный усилитель — это не что иное, как дифференциальный усилитель с очень высоким коэффициентом усиления.Следовательно, символ для операционного усилителя — это тот же символ, который мы используем для обозначения дифференциального усилителя. Следующий символ используется как для дифференциального усилителя, так и для операционных усилителей.

Рис.13: Обозначение рабочего усилителя

Двойной источник питания

Из самого рисунка выше видно, что используются два блока питания. + Vsupply представляет собой положительное напряжение, а –Vsupply — отрицательное напряжение.Предполагается, что эти напряжения источника питания должны иметь одинаковую величину относительно общей точки (земля GND), но противоположную полярность. Мы называем такой блок питания двойным блоком питания.

Большинству микросхем операционных усилителей для правильной работы требуется двойной источник питания.

Итак, прежде чем мы начнем с любой схемы операционного усилителя, мы должны разработать двойной источник питания. Давайте посмотрим, как разработать двойной источник питания.

Имейте в виду, что двойной источник питания не только имеет положительное и отрицательное напряжение, но также имеет клемму заземления.Также величина положительного и отрицательного напряжения относительно земли должна быть одинаковой.

Мы можем реализовать такую схему, используя простой делитель потенциала, как показано ниже.

Рис.14: Принципиальная схема простого двойного источника питания

Резисторы должны быть одного типа и номинала. Единственная проблема с приведенной выше схемой — это эффект нагрузки. Если положительная или отрицательная сторона нагружены слишком сильно по сравнению с другой стороной, цепь может стать несбалансированной.

Также, если вам интересно, откуда взять эти положительные и отрицательные напряжения питания, давайте посмотрим на следующую схему. Он имеет понижающий трансформатор, выпрямитель и интегральные схемы положительного и отрицательного стабилизаторов.

Схема стабилизированного двойного источника питания показана на следующем рисунке

Рис.15: Схема регулируемого двойного питания +/- 5 В

Характеристики компонентов:

T1 = понижающий трансформатор, 7.5-0-7,5, 1А

C1 = C2 = C3 = C4 = 100 мкФ, 25 В электролитический

R1 = R2 = 1KE, 1 / 4W

U1 = LM7805

U2 = LM7905

D1 = светодиод (красный), 3 мм

D2 = светодиод (зеленый), 3 мм

Значение компонента

Значение компонента:

T1: Если вы используете трансформатор с выходным напряжением более 7,5 В, например 9 В, 12 В и т. Д., Вы получите большее регулирование напряжения. ИС 7805 можно безопасно использовать с трансформатором до 14 В.Если вы используете трансформатор с номинальным током, превышающим 1 А, например 2 А, 3 А и т. Д., Вы можете управлять большей нагрузкой.

C1 — C5: Регулировку мощности можно улучшить, увеличив номинал этих конденсаторов. Чрезвычайную стабильность можно получить, используя конденсаторы емкостью 1000 мфд.

R1, R2: Яркость светодиодных индикаторов можно увеличить, уменьшив номинал этих резисторов. Светодиоды можно безопасно использовать с сопротивлением выше 220 Ом при питании 5 В.

U1, U2: Если нам нужно другое напряжение на выходе, просто замените эти микросхемы.Регулируемые ИС обычно доступны до 12 В, 7812 и 7912.

Для всей статьи + 5V соответствует VCC, а -5V соответствует VEE

Рис.16: Изображение регулируемого двойного источника питания +/- 5 В

На изображении выше изображен созданный мной двойной источник питания. Схема точно такая же. Дело в том, что я построил схему внутри распределительной коробки с выключателем питания и точкой подключения, чтобы она была безопасной и простой в обращении.

Новичкам следует учесть, что просто подключить схему в соответствии с принципиальной схемой и заставить ее работать — это одно, а встроить схему в форму продукта — это совсем другое. В этом уроке я покажу вам только базовую рабочую схему и изображение или видео готового прототипа, а остальное зависит от читателя.

На следующем изображении показано, как я подключаю блок питания к макетной плате с помощью соединительных проводов.

Фиг.17: Изображение, показывающее регулируемый двойной источник питания +/- 5 В, обеспечивающий питание макетной платы

Характеристики ОУ 741

Характеристики ОУ 741

741 — это универсальная ИС операционного усилителя, и это лучшая ИС операционного усилителя для начинающих. Дизайн был впервые выпущен Fairchild и все еще находится в производстве. Сегодня другие производители также производят операционные усилители IC с тем же названием и дизайном.

Обычно выпускаемый 741 представляет собой восьмиконтактную двухканальную ИС операционного усилителя в корпусе.Внутри него только один модуль операционного усилителя, и он требует двойного источника питания.

Рис.18: Изображение 741 OPAMP IC

Распиновка

Распиновка операционного усилителя 741 показана ниже. Контакты 2 и 3 являются входными контактами, а контакт 6 — выходным контактом. Контакты 4 и 7 предназначены для двойного источника питания.

Рис.19: Схема выводов 741 OPAMP IC

Предполагается, что операционный усилитель имеет нулевое выходное напряжение, когда входное дифференциальное напряжение равно нулю.Но практически этого добиться сложно из-за определенного несоответствия тока на входных клеммах. 741 имеет две клеммы для установки нулевого выходного напряжения, когда входное напряжение равно нулю. Выводы, предусмотренные для этой функции, называются нулевым смещением.

В этой статье нас не интересует использование этих нулевых выводов со смещением. Современные операционные усилители имеют внутренний механизм для регулировки напряжения смещения.

Среди входных контактов контакт 2 называется инвертирующим входом, а контакт 3 — неинвертирующим входом.Эти термины очень важны для операционного усилителя, и мы обсудим их подробно в следующих разделах.

Тестирование 741 IC

Тестирование 741 IC

Перед тем, как приступить к дальнейшим экспериментам, важно убедиться, что имеющийся у нас операционный усилитель работает нормально. Вот простой метод тестирования микросхемы 741 с минимальным количеством компонентов и схемой подключения

.
.
Рис.20: Принципиальная схема для проверки неинвертирующего контакта LM741 IC
Здесь мы закоротили контакты 6 и 2 операционного усилителя.Эту схему обычно называют повторителем напряжения. Напряжение подается на вывод 3 операционного усилителя через переменный резистор (10 кОм). Все, что нам нужно сделать, это проверить, одинаковы ли напряжения V1 и V2. Проверьте их с помощью мультиметра. Если они точно совпадают, то у вас есть идеально работающий операционный усилитель, и теперь он готов для дальнейших экспериментов.
Такая же проверка может быть выполнена путем подачи входного напряжения V1 также на инвертирующий вывод и проверки выходного напряжения V2, как показано ниже.
Рис.21: Принципиальная схема для проверки инвертирующего штифта LM741 IC
Тестирование 741 IC Продолжение…
Изображения для выполненного теста показаны на следующих рисунках.
Рис. 22: Изображение схемы, используемой для тестирования неинвертирующего контакта LM741 IC
Рис.23: Изображение схемы, используемой для тестирования инвертирующего штифта LM741 IC
В рубрике: Учебники
С тегами: 741, усилитель, операционный усилитель
Основы работы с операционными усилителями (часть 1): 9 шагов
Если вам действительно не важна теория, лежащая в основе операционных усилителей хотите прочитать прямо сейчас, пропустите этот шаг.Здесь не будет сложной математики, просто подведем итоги. Я рекомендую вам найти время, чтобы прочитать о них, поскольку они очень полезны во многих приложениях. Некоторые действительно хорошие образовательные / учебные материалы доступны здесь, в главе 5.
Операционные усилители обычно представляют собой устройства с двумя входами и одним выходом, с дополнительными контактами для источников питания +/-. Глядя на разницу между двумя входами и используя источники +/- напряжения в качестве максимальных / минимальных выходных значений, операционный усилитель будет выдавать опорное значение напряжения, которое может быть во много раз выше, чем входное.Величина усиления называется усилением и часто измеряется в децибелах (дБ). Независимо от того, что вы усиливаете, будь то напряжение, ток или мощность, разделение выхода на вход даст вам общее усиление. Различные конструкции операционных усилителей имеют разные максимальные значения, которые они могут достичь для усиления, но для подавляющего большинства приложений вы можете выбрать уровень усиления, который хотите применить к входному дифференциалу. Вы также можете выбрать, должен ли вывод быть инверсным входному или совпадать с входным.Входы помечены как «инвертирующий» и «неинвертирующий», и есть два уравнения для определения значения усиления вашей конструкции операционного усилителя: одно для неинвертирующей конфигурации, а другое — для инвертирующей конфигурации. Обратите внимание, что для неинвертирующего уравнения у вас есть дополнительный коэффициент усиления 1, которого вы не можете избежать. Если, например, вы подключите неинвертирующий вывод к GND, а инвертирующий вывод к вашему сигналу, выходной сигнал будет сдвинут по фазе на 180 градусов и усилен коэффициентом усиления. На графике он будет полностью перевернут вверх ногами по оси x (см. Изображение 2).Если вы переключите входы и подключите инвертирующий контакт к земле, а неинвертирующий контакт к вашему сигналу, выход будет выглядеть так же, как вход (см. Изображение 3).
Операционные усилители обычно имеют встроенное по умолчанию чрезвычайно высокое усиление, которое пользователь не может изменить, и если вы не создадите обратную связь в системе, вы очень быстро насытите операционный усилитель и достигнете одного из значений напряжения. подача рельсов. Это означает, что операционный усилитель без обратной связи будет функционировать как компаратор, а это означает, что если есть разница в напряжении между двумя входами (+ или -), даже на минимальную величину, выход будет соответствовать значению соответствующего напряжение питания рейки.С логической точки зрения вы получите 1 или 0. Это может быть полезно в определенных приложениях, например, при генерации прямоугольной волны из синусоидальной или треугольной волны, но не во всех случаях. Часто вы хотите, чтобы результат был масштабированной версией ввода, идентичной, за исключением величины. Чтобы управлять усилением, вы должны реализовать обратную связь, подключив один или другой вход к выходу через один или несколько пассивных компонентов, таких как резисторы, конденсаторы или катушки индуктивности.
Некоторые применения операционных усилителей включают буферы / повторители напряжения, фильтры низких, высоких и полосовых частот, компараторы, интеграторы, дифференциаторы, пиковые детекторы, регуляторы напряжения / тока, аналого-цифровые преобразователи и цифро-аналоговые преобразователи. аналоговые преобразователи.Я рассмотрю некоторые из этих вариантов использования на более поздних этапах.
Операционные усилители также имеют множество различных вариантов конструкции, поэтому выбор подходящего может быть затруднительным. Что использовать: OP37 или LM741? Вы решили, что хотите действительно высокую скорость, и выбрали OP37. Но какая версия? OP37A, C, E, F, G, N, NT, GT или GR? Вам понадобится больше одного в вашем дизайне? Если да, следует ли использовать одиночные, парные или квадроциклы? Конечно, у каждого из них есть своя таблица данных, поэтому легко провести сравнение может быть непросто.Чтобы дать вам представление, я включил электронную таблицу Excel с несколькими перечисленными параметрами, чтобы показать широкий спектр доступных ИС. Это не исчерпывающий список всех спецификаций, это лишь некоторые основные данные.
Сравнивая некоторые данные, мы видим, что операционный усилитель 741 не является очень быстродействующим (низкая скорость нарастания напряжения), и при этом он не имеет высокого произведения коэффициента усиления и полосы пропускания (GBP). OP37, однако, имеет гораздо (намного, намного) более высокую скорость нарастания и GBP, поэтому его можно использовать в гораздо более широком диапазоне частот, чем 741.Все остальные микросхемы попадают где-то в спектре скорости, надежности и … всего, что вы хотите сравнить. У каждого из них есть собственное приложение, и вам решать, как вы хотите его использовать. Однако для большинства приложений подойдет практически любой операционный усилитель. Если вы разрабатываете что-то экстремальное (например, высокую скорость, высокое напряжение, высокое усиление), просмотрите таблицы данных, чтобы найти то, что лучше всего соответствует вашим потребностям. Как уже упоминалось, я покажу несколько простых схем операционного усилителя, которые могут быть построены с использованием любого из этих чипов, но в некоторых моментах я укажу на сильные / слабые стороны определенных чипов.Для получения дополнительной информации об операционных усилителях посетите этот веб-сайт.
OP-AMP COOKBOOK — Часть 4
В первом эпизоде этой серии «операционных усилителей», состоящей из четырех частей, описываются основные принципы работы обычных дифференциальных операционных усилителей напряжения (типичным примером является тип 741) и показаны некоторые базовые конфигурации схем, в которых они могут использоваться.
В заключительном выпуске этого месяца рассматриваются практические способы использования таких операционных усилителей в различных контрольно-измерительных приборах, включая прецизионные выпрямители, преобразователи переменного / постоянного тока, электронные аналоговые драйверы счетчиков, а также цепи переменного опорного напряжения и постоянного тока. .
При чтении этого эпизода обратите внимание, что большинство практических схем показаны на основе стандартных операционных усилителей типа 741, 3140 или LF351 и работают от двух источников питания 9 В, но эти схемы обычно работают (без модификаций) с большинством напряжений — дифференциальные операционные усилители и от любого источника постоянного тока в пределах рабочего диапазона этого операционного усилителя. Также обратите внимание, что все схемы на базе 741 имеют очень ограниченную частотную характеристику, которую можно значительно улучшить, используя альтернативный тип «широкополосного» операционного усилителя.
ЦЕПИ ЭЛЕКТРОННОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ
Простые диоды являются плохими выпрямителями сигналов переменного тока низкого уровня и не начинают проводить до тех пор, пока приложенное напряжение не превысит определенное значение «изгиба»; Кремниевые диоды имеют значение излома около 600 мВ и, таким образом, дают незначительное выпрямление напряжения сигнала ниже этого значения. Эту слабость можно преодолеть, подключив диод к цепи обратной связи операционного усилителя таким образом, чтобы эффективное изгибное напряжение уменьшалось в раз, равном коэффициенту усиления напряжения разомкнутой цепи операционного усилителя; комбинация затем действует как почти идеальный выпрямитель, который может реагировать на входные сигналы с малыми долями милливольта.На рисунке 1 показан простой однополупериодный выпрямитель этого типа.
РИСУНОК 1. Схема простого однополупериодного выпрямителя.

Схема (рис. 1) подключена как неинвертирующий усилитель с обратной связью, подаваемой через кремниевый диод D1, и с выходным сигналом схемы, принимаемым через нагрузочный резистор R1. Когда на схему подаются положительные входные сигналы, выход операционного усилителя также становится положительным; входного сигнала всего в несколько микровольт достаточно, чтобы довести выход операционного усилителя до «излома» 600 мВ напряжения D1, после чего D1 становится смещенным в прямом направлении.Отрицательная обратная связь через D1 затем заставляет инвертирующий вход (и, следовательно, выход схемы) точно следовать всем положительным входным сигналам, превышающим несколько микровольт. Таким образом, схема действует как повторитель напряжения для положительных входных сигналов.
Когда входной сигнал отрицательный, на выходе операционного усилителя происходит отрицательное и обратное смещение D1. В этом случае сопротивление обратной утечки D1 (обычно сотни МОм) действует как делитель потенциала с R1 и определяет отрицательное усиление напряжения схемы; как правило, с указанными значениями компонентов отрицательное усиление составляет примерно -60 дБ.Таким образом, схема «следует» за положительными входными сигналами, но отклоняет отрицательные и, следовательно, действует как выпрямитель почти идеального сигнала.
РИСУНОК 2. Детектор пиков с буферизованным выходом.

На рис. 2 показано, как приведенную выше схему можно изменить для работы в качестве детектора пикового напряжения, подключив C1 параллельно с R1. Этот конденсатор быстро заряжается через D1 до пикового положительного значения входного сигнала, но медленно разряжается через R1, когда сигнал падает ниже пикового значения.IC2 используется в качестве буферного каскада, следующего за напряжением, чтобы гарантировать, что R1 не шунтируется из-за воздействия внешней нагрузки.
Обратите внимание, что каждая из базовых схем Рис. 1 и 2 имеет очень высокий входной импеданс. В большинстве практических приложений входной сигнал должен быть связан по переменному току, а контакт 3 операционного усилителя должен быть подключен к общей шине через резистор 100 кОм.
ПРЕЦИЗИОННЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ ЦЕПИ
Схема выпрямителя Рис. 1 имеет довольно ограниченную частотную характеристику и может давать небольшой отрицательный выходной сигнал, если D1 имеет плохие характеристики обратного сопротивления. На рис. 3 показан альтернативный тип схемы однополупериодного выпрямителя, который имеет значительно улучшенные характеристики выпрямителя за счет значительно уменьшенного входного импеданса.
РИСУНОК 3. Прецизионный однополупериодный выпрямитель.

На рис. 3 операционный усилитель подключен как инвертирующий усилитель с входным сопротивлением 10 кОм (= R1). Когда входной сигнал отрицательный, выходной сигнал операционного усилителя становится положительным, смещая D1 в прямом направлении и создавая выходной сигнал на R2.В этом случае коэффициент усиления по напряжению равен (R2 + R _D) / R1, где R _D — активное сопротивление этого диода. Таким образом, когда D1 работает ниже своего порогового значения, его сопротивление велико, и схема дает высокий коэффициент усиления, но когда D1 работает выше своего порогового значения, его сопротивление очень низкое, а коэффициент усиления схемы равен R2 / R1. Таким образом, схема действует как прецизионный выпрямитель, инвертирующий отрицательные входные сигналы.
Когда входной сигнал становится положительным, выходной сигнал операционного усилителя изменяется в отрицательную сторону, но отрицательный размах ограничивается до -600 мВ через D2, а выход на переходе D1-R2 при этом условии незначительно смещается от нуля.Таким образом, эта схема выдает положительный полуволновой выпрямленный выходной сигнал. Базовую схему можно сделать так, чтобы она давала отрицательный полуволновой выпрямленный выход, просто поменяв полярность двух диодов на обратную.
РИСУНОК 4. Прецизионный двухполупериодный выпрямитель.

На рис. 4 показано, как вариант вышеупомянутой схемы с отрицательным выходом может быть объединен с инвертирующим «сумматором» для создания прецизионного двухполупериодного выпрямителя.Здесь IC2 инвертирует и дает усиление x2 (через R3-R5) полуволновому выпрямленному сигналу IC1, а также инвертирует и дает единичное усиление (через R4-R5) исходному входному сигналу (E _в). Таким образом, при подаче отрицательных входных сигналов выход IC1 равен нулю, поэтому выход IC2 равен + E _в. Когда применяются положительные входные сигналы, IC1 дает отрицательный выходной сигнал, поэтому IC2 генерирует выход + 2E _в через IC1 и -E _в через исходный входной сигнал, таким образом давая фактический выход + E _в.Таким образом, выход этой схемы положительный и всегда имеет значение, равное абсолютному значению входного сигнала.
ЦЕПИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ AC / DC
Цепи , рис. 3, и 4, можно заставить функционировать как прецизионные преобразователи переменного / постоянного тока, сначала предоставив им значения коэффициента усиления по напряжению, подходящие для коррекции форм-фактора, а затем интегрируя их выходы для получения переменного / постоянного тока. преобразование, как показано на рисунках 5 и 6 , соответственно.Обратите внимание, что эти схемы предназначены для использования только с синусоидальными входными сигналами.
РИСУНОК 5. Прецизионный однополупериодный преобразователь переменного тока в постоянный.

В полуволновом преобразователе переменного / постоянного тока в , рис. 5 , схема дает усиление по напряжению x2,22 через R2 / R1, чтобы обеспечить коррекцию форм-фактора, а интегрирование выполняется через C1-R2 . Обратите внимание, что эта схема имеет высокий выходной импеданс, и выход должен быть буферизован, если он будет подаваться на нагрузки с низким импедансом.
РИСУНОК 6. Прецизионный двухполупериодный преобразователь переменного тока в постоянный.

В двухполупериодном преобразователе переменного тока в постоянный на рис. 6 схема имеет усиление по напряжению x1,11 для коррекции форм-фактора, а интегрирование выполняется через C1-R5. Эта схема имеет выход с низким сопротивлением.
ЦЕПИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ DVM
Модули прецизионных 3-1 / 2-разрядных цифровых вольтметров (DVM)
доступны по умеренной цене и могут быть легко использованы в качестве основы для индивидуально созданных многодиапазонных и многофункциональных измерителей.Эти модули обычно питаются от батареи 9 В и имеют базовую чувствительность при полномасштабных измерениях 200 мВ постоянного тока и почти бесконечное входное сопротивление. Их можно сделать так, чтобы они действовали как многодиапазонные вольтметры постоянного тока, просто подав испытательное напряжение на модуль через подходящий «умножитель» (резистивный аттенюатор), или как многодиапазонные измерители постоянного тока, подав испытательный ток на модуль через переключаемый токовый шунт.
РИСУНОК 7.Преобразователь переменного / постоянного тока для использования с модулем DVM.

Модуль DVM может использоваться для измерения напряжения переменного тока путем подключения подходящего преобразователя переменного / постоянного тока к его входным клеммам, как показано на рис. 7 . Этот конкретный преобразователь имеет почти бесконечное входное сопротивление. Операционный усилитель используется в неинвертирующем режиме с обратной связью по постоянному току через R2 и обратной связью по переменному току через C1-C2 и цепь диод-резистор.
Коэффициент усиления преобразователя изменяется в ограниченном диапазоне (для коррекции форм-фактора) через RV1, а выпрямленный выход схемы интегрируется через R6-C3 для преобразования постоянного тока.Клемма COMMON модуля DVM имеет внутреннее смещение примерно на 2,8 В ниже напряжения V _DD (положительная клемма питания), а операционный усилитель CA3140 использует клеммы V _DD, COMMON и V _SS модуля модуль в качестве точек подачи.
РИСУНОК 8. Пятидиапазонный преобразователь вольтметра переменного тока для использования с модулями DVM.

На рисунке 8 показана простая схема аттенюатора с частотной компенсацией, используемая в сочетании с вышеуказанным преобразователем постоянного / переменного тока для преобразования стандартного модуля DVM в пятидиапазонный вольтметр переменного тока, и
РИСУНОК 9.Пятидиапазонный преобразователь измерителя переменного тока для использования с модулями DVM.

Рисунок 9 показывает, как переключаемую шунтирующую сеть можно использовать для преобразования модуля в пятидиапазонный измеритель переменного тока.
РИСУНОК 10. Пятидиапазонный преобразователь омметра для использования с модулями DVM.

На рисунке 10 показана схема, которую можно использовать для преобразования модуля DVM в пятидиапазонный омметр.Эта схема фактически функционирует как многодиапазонный генератор постоянного тока, в котором постоянный ток подается (от коллектора Q1) в R _X, и в результате происходит падение напряжения R _X (которое прямо пропорционально R _X) считывается модулем DVM.
Здесь Q1 и операционный усилитель соединены как составной повторитель напряжения, в котором эмиттер Q1 точно следует напряжению, установленному на ползунке RV1. На практике это напряжение устанавливается ровно на 1V0 ниже V _DD, а токи эмиттера и коллектора (R _X) Q1, таким образом, равны 1V0, деленному на значение резистора диапазона от R3 до R7, т.е.g., 1 мА с R3 в цепи и т. д. Фактический модуль DVM считывает полную шкалу, когда напряжение R _X равно 200 мВ, и это показание получается, когда R _X имеет значение, составляющее одну пятую от значения резистора диапазона. , например, 200R в диапазоне 1 или 2M0 в диапазоне 5 и т. д.
ЦЕПИ АНАЛОГОВОГО СЧЕТЧИКА
Операционный усилитель можно легко использовать для преобразования стандартного измерителя с подвижной катушкой в чувствительный аналоговый измеритель напряжения, тока или сопротивления, как показано в практических схемах , рисунки 11, –, 16, .Все шесть цепей работают от двух источников питания 9 В и спроектированы на основе операционного усилителя с полевым транзистором LF351, который имеет очень высокий входной импеданс и хорошие характеристики дрейфа. Все схемы имеют функцию обнуления смещения, чтобы показания счетчика могли быть установлены точно на нуль с нулевым входом, и предназначены для работы с измерителем с подвижной катушкой с базовой чувствительностью 1 мА полной шкалы.
При желании эти схемы могут использоваться вместе с диапазоном 1 мА постоянного тока существующего мультиметра, и в этом случае эти схемы функционируют как «преобразователи диапазона».Обратите внимание, что каждая схема имеет резистор 2 кОм, включенный последовательно с выходом его операционного усилителя, чтобы ограничить доступный выходной ток до пары миллиампер и, таким образом, обеспечить измеритель автоматической защитой от перегрузки.
РИСУНОК 11. Схема милливольтметра постоянного тока.

На рисунке 11 показан простой способ преобразования измерителя 1 мА в милливольтметр постоянного тока с фиксированным диапазоном и полной шкалой чувствительности 1 мВ, 10 мВ, 100 мВ или 1 В0.Схема имеет входную чувствительность 1 МОм / вольт, и в таблице показано соответствующее значение R1 для различных значений чувствительности полной шкалы. Чтобы настроить схему изначально, закоротите ее входные клеммы вместе и отрегулируйте RV1, чтобы получить нулевое отклонение на измерителе. После этого схема готова к использованию.
РИСУНОК 12. Измеритель постоянного напряжения или тока.

На рисунке 12 показана схема, которая может использоваться для преобразования измерителя 1 мА в вольтметр постоянного тока с фиксированным диапазоном и любой полной шкалой чувствительности в диапазоне от 100 мВ до 1000 В или в измеритель постоянного тока с фиксированным диапазоном. с полной чувствительностью в диапазоне от 1 мкА до 1 А.В таблице показаны альтернативные значения R1 и R2 для разных диапазонов.
РИСУНОК 13. Милливольтметр постоянного тока с четырьмя диапазонами.

На рисунке 13 показано, как можно модифицировать приведенную выше схему для создания четырехдиапазонного милливольтметра постоянного тока с диапазонами полной шкалы 1 мВ, 10 мВ, 100 мВ и 1 В0 и . На рисунке 14 показано, как это можно изменить. сделать четырехдиапазонный микроамперметр постоянного тока с диапазонами полной шкалы 1 мкА, 10 мкА, 100 мкА и 1 мА.Резисторы диапазона, используемые в этих схемах, должны иметь точность 2% или лучше.
РИСУНОК 14. Четырехдиапазонный микроамперметр постоянного тока.

На рисунке 15 показана схема простого, но очень полезного четырехдиапазонного милливольтметра переменного тока. Входной импеданс схемы равен R1 и изменяется от 1k0 в режиме 1 мВ полной шкалы до 1M0 в режиме 1В полной шкалы. Схема обеспечивает полезные характеристики на частотах примерно до 100 кГц при использовании в режимах от 1 мВ до 100 мВ полной шкалы.В режиме 1V fsd частотная характеристика простирается до нескольких десятков кГц. Такой хороший частотный отклик обеспечивается операционным усилителем LF351, который имеет очень хорошие характеристики полосы пропускания.
РИСУНОК 15. Милливольтметр переменного тока с четырьмя диапазонами.

Наконец, На рис. 16 показана схема пятидиапазонного омметра с линейной шкалой, чувствительность которого в диапазоне от 1k0 до 10M. Резисторы диапазона от R5 до R9 определяют точность измерения.Q1-ZD1 и связанные с ним компоненты просто прикладывают фиксированное значение 1V0 (номинальное) к « общей » стороне цепи резисторов диапазона, а коэффициент усиления схемы операционного усилителя определяется соотношениями выбранного резистора диапазона и R _X и равняется единице, когда эти компоненты имеют равные значения. В этом состоянии измеритель показывает полную шкалу, поскольку он откалиброван для индикации полной шкалы, когда на клеммах R _X появляется 1V0 (номинал).
РИСУНОК 16.Пятидиапазонный омметр с линейной шкалой.

Для первоначальной настройки цепи Рис. 16 установите SW1 в положение 10k и замкните клеммы R _X вместе. Затем отрегулируйте регулятор RV1 «установить ноль», чтобы обеспечить нулевое отклонение измерителя. Затем удалите короткое замыкание, подключите точный резистор 10 кОм в положение R _X и отрегулируйте RV2, чтобы обеспечить точное отклонение на полную шкалу на измерителе. После этого схема готова к использованию и не требует дополнительной настройки в течение нескольких месяцев.
ОПОРНЫЕ ЦЕПИ НАПРЯЖЕНИЯ
Операционный усилитель можно использовать в качестве источника постоянного или переменного напряжения, подключив его как повторитель напряжения и подав соответствующий источник опорного напряжения на его вход. Операционный усилитель имеет очень высокий входной импеданс при использовании в режиме «повторителя» и, таким образом, потребляет почти нулевой ток от входного опорного сигнала, но имеет очень низкий выходной импеданс и может подавать ток в несколько миллиампер на внешнюю нагрузку. Изменения выходной нагрузки вызывают небольшое изменение значения выходного напряжения.
РИСУНОК 17. Переменное положительное опорное напряжение.

На рисунке 17 показан практический положительный источник опорного напряжения с выходом, полностью регулируемым от + 0,2 В до + 12 В через RV1. Стабилитрон ZD1 генерирует стабильное напряжение 12 В, которое подается на неинвертирующий вход операционного усилителя через RV1. Здесь используется операционный усилитель CA3140, потому что его вход и выход могут отслеживать сигналы с точностью до 200 мВ от отрицательного напряжения шины питания.Вся схема питается от нерегулируемого несимметричного источника питания 18 В.
РИСУНОК 18. Опорное переменное отрицательное напряжение.

На рисунке 18 показано отрицательное опорное напряжение, которое дает полностью регулируемый выход от -0,5 В до -12 В через RV1. В этой конструкции используется операционный усилитель LF351, поскольку его вход и выход могут отслеживать сигналы с точностью до 0,5 В от положительного значения шины питания.Обратите внимание, что операционные усилители, используемые в этих двух схемах регуляторов, являются широкополосными устройствами, а R2 используется для повышения стабильности их схем.
ЦЕПИ РЕГУЛЯТОРА НАПРЯЖЕНИЯ
Базовые схемы на рис. 17, , и 18, могут быть использованы в качестве силовых цепей с регулируемым напряжением (питанием) путем подключения транзисторных сетей с повышенным током к их выходам.
РИСУНОК 19. Простой источник питания с регулируемым напряжением.

На Рисунке 19 показано, как можно модифицировать схему Рисунок 17 , чтобы она работала как источник переменного тока от 1 В до 12 В с допустимым выходным током (ограниченным номинальной мощностью Q1) около 100 мА. Обратите внимание, что переход база-эмиттер Q1 включен в контур отрицательной обратной связи, чтобы минимизировать эффекты смещения. Схема может быть сделана так, чтобы выдавать выходной сигнал, регулируемый вплоть до нуля вольт, путем подключения контакта 4 операционного усилителя к источнику питания с отрицательным напряжением не менее 2 В.
РИСУНОК 20. Стабилизированный блок питания от 3 до 15 В, от 0 до 100 мА.

На рисунке 20 показан альтернативный тип схемы источника питания, в которой выходное напряжение изменяется от 3 В до 15 В при токах до 100 мА.
В этом случае фиксированное опорное напряжение 3 В подается на неинвертирующий входной терминал операционного усилителя 741 через ZD1 и сеть R2-C1-R3, а операционный усилитель плюс Q1 подключен как неинвертирующий усилитель. с переменным усилением через RV1.
Когда ползунок RV1 установлен в верхнее положение, схема дает единичное усиление и выдает выходной сигнал 3 В; когда ползунок RV1 установлен в нижнее положение, схема дает усиление x5 и, таким образом, дает выходное напряжение 15 В. Усиление полностью варьируется между этими двумя значениями. RV2 позволяет установить максимальное выходное напряжение точно на 15 В.
РИСУНОК 21. Стабилизированный блок питания от 3 до 30 В, от 0 до 1 А.

На рисунке 21 показано, как приведенную выше схему можно изменить, чтобы она работала как стабилизированный блок питания (PSU) от 3 до 30 В, от 0 до 1 А.Здесь доступный выходной ток усиливается парой транзисторов Q1-Q2, подключенных по Дарлингтону, коэффициент усиления схемы полностью регулируется от единицы до x10 через RV1, а стабильность входного опорного напряжения 3 В на операционный усилитель повышается за счет Сеть предварительного регулятора ZD1.
РИСУНОК 22. Стабилизированный блок питания от 3 до 30 В с защитой от перегрузки.

На рисунке 22 показано, как можно дополнительно модифицировать приведенную выше схему для включения автоматической защиты от перегрузки.Здесь R6 определяет величину выходного тока, и когда она превышает 1 А, результирующее падение напряжения начинает смещать Q3, тем самым шунтируя ток основного возбуждения Q1 и автоматически ограничивая выходной ток схемы.
РИСУНОК 23. Простой блок питания от 0 до 30 В с центральным отводом.

Наконец, На рис. 23 показана схема простого блока питания с центральным отводом от 0 до 30 В, который может обеспечивать максимальные выходные токи около 50 мА.Блок питания имеет три выходных терминала и может обеспечивать от 0 до + 15 В между общим и + ve и от 0 до -15 В между общим и -ve терминалом или от 0 до 30 В между отрицательными и + ve терминалами. Схема работает следующим образом: ZD1 и R2-RV1 подают регулируемый потенциал от 0 до 5 В на вход IC1. IC1 и Q1 подключены как неинвертирующий усилитель x3 и, таким образом, генерируют полностью регулируемое напряжение от 0 до 15 В на клемме + ve блока питания.
Это напряжение также подается на вход схемы IC2-Q2, которая подключена как инвертирующий усилитель с единичным усилением и, таким образом, генерирует выходное напряжение идентичной величины, но противоположной полярности на клемме -ve блока питания.
Выходной ток каждой клеммы ограничен примерно 50 мА номинальными мощностями Q1 и Q2, но может быть легко увеличен путем замены этих компонентов силовыми транзисторами Дарлингтона (Super-Alpha) соответствующей полярности. NV
Операционные усилители для ваших проектов Arduino
Операционные усилители для вашего проекта Arduino s
Введение: измерение напряжений с помощью Arduino
Операционные усилители — это просто устройства, которые усиливают разницу между двумя входами.Однако эти простые устройства можно использовать в комбинации для создания множества полезных схем — даже очень мощных АНАЛОГОВЫХ компьютеров! Если вы хотите измерить напряжение сигнала с помощью Arduino, вы можете столкнуться с некоторыми из проблем, описанных здесь; часто может помочь простая схема с использованием операционного усилителя.
Давайте посмотрим на эти проблемы.
Arduino Uno имеет входы АЦП, которые могут измерять напряжения в диапазоне от 0 до 5 В.
(другие серии доступны в разных версиях)
Итак, если ваш сигнал находится за пределами этого диапазона — как оранжевая и синяя линии на этой диаграмме — вы не можете измерить его напрямую.Инвертирующий усилитель позволит вам создать положительное напряжение того же значения, которое затем можно измерить.
Также ваш сигнал может быть слишком слабым для измерения; (зеленая линия), и в этом случае может помочь неинвертирующий усилитель , как описано ниже. Таким образом, если сигнал изменяется от 0,1 до 0,2 В, усилитель с коэффициентом усиления 20 выдаст сигнал в диапазоне 2–4 В, что соответствует диапазону измерения Arduino.
Голубая линия немного отличается. Предположим, сигнал меняется между 3.4 и 3,6В — значит изменение 0,2В; мы могли бы усилить его в десять раз, но тогда оно изменилось бы между 34 В и 36 В — все равно ничего хорошего. Однако, используя дифференциальный усилитель (см. Ниже), мы можем взять 3,4–3,6, ВЫЧИТАТЬ 3,2 и умножить на десять, что даст хорошо измеряемый сигнал в диапазоне 2–4 вольт.
Схемы операционного усилителя, описанные ниже, позволят вам выполнить это «преобразование сигнала».
Другие возможные проблемы заключаются в том, что ваш сигнал слишком велик для прямого измерения, и его необходимо уменьшить в размере или «ослабить», как для светло-зеленой синусоидальной волны, показанной здесь;
Или в сигнале много шума, который необходимо удалить с помощью «фильтрации».
Мы рассмотрим, как использовать операционные усилители для ослабления или фильтрации сигнала позже.
ПРИМЕЧАНИЕ: в большинстве случаев измеряемый сигнал должен находиться в пределах мощности питания Arduino или операционного усилителя, которые используются для его измерения. Линии +12 В и -12 В показывают диапазон входов, которые можно использовать с операционным усилителем, питаемым от напряжения ± 15 В.
Что такое операционный усилитель?
Операционный усилитель — это … усилитель; однако у него есть особые характеристики, которые позволяют очень легко разрабатывать схемы для конкретных приложений.
По сути, он принимает два входа, показанные здесь как Va, Vb, и дает выходное напряжение Vo, которое больше, чем РАЗНИЦА между Va и Vb.
Vo = Avol (Va — Vb), где Avol — «коэффициент усиления по напряжению разомкнутого контура» усилителя
«Идеальный» операционный усилитель — это дифференциальный усилитель со следующими характеристиками:

в нем
бесконечное усиление
бесконечное входное сопротивление (нет тока на входных клеммах)
нулевой выходной импеданс (без ограничения тока на выходе)
бесконечная полоса пропускания (без ограничения скорости ответа)
Есть еще несколько мелких «хитростей», которые мы представим позже, но.. эти четыре, с пониманием закона Ома, позволяют нам очень легко проектировать и понимать схемы операционных усилителей — как вы увидите в основных схемах, которые описаны ниже.
NB: для упрощения схематических диаграмм подключения источника питания к операционным усилителям иногда могут быть опущены на схеме — как в следующих ниже — или показаны отдельно. Но, конечно, им нужны блоки питания!
Компаратор.
«Компаратор» сравнивает два входных напряжения и выдает на выходе + Vcc, если Va> Vb, и -Vcc в противном случае.
Обычно компаратор используется для обеспечения цифрового выхода от аналогового входа. Итак, мы используем один источник питания, как показано здесь.
Помните, что для идеального операционного усилителя V0 = «бесконечность», умноженная на Va — Vb
, однако выход не может быть выше + Vcc или ниже -Vcc, поэтому здесь он ограничен + 5V или 0V
, значит, если Va> Vb Vo = 5V; и если Va!> Vb Vo = 0V
Это позволяет нам изменять логический уровень, если входное напряжение Va превышает пороговое напряжение Vb.
Компараторы — важная часть преобразователя АЦП.
По многим причинам операционные усилители не являются хорошими компараторами, и лучше там, где это возможно, использовать специальный компаратор.
Буфер усиления Unity.
«Буфер единичного усиления» дает выходное напряжение, такое же, как входное
«Большое дело», скажете вы. Важно то, что на входе нет тока. Его можно использовать для измерения напряжений без нагрузки на измеряемую цепь.Давайте посмотрим, как это работает.
Анализ:
Буфер единичного усиления очень легко анализировать, основываясь только на характеристиках идеального операционного усилителя.
Поскольку усилитель имеет бесконечное усиление
из # 1: — разница напряжений между входами + и — должна быть равна нулю.
R1 и R2 просто обеспечивают защиту входов усилителя. По ним течет «нет» тока.
так Vo = Va
Какая польза от усилителя с коэффициентом усиления 1?
Хорошо, помните 2: и 3: выше: он имеет бесконечное входное сопротивление и нулевое выходное сопротивление.
Неинвертирующий усилитель
Как и буфер единичного усиления, эта схема не нагружает вход, но обеспечивает точную величину усиления по напряжению, установленную резисторами R1 и R2.
Vout = Vin (R2 + R1 / R1) или Vout / Vin = 1 + (R2 / R1)
Входное сопротивление ОЧЕНЬ ВЫСОКОЕ (в идеале «бесконечное»)
Анализ: Помните, что для любого конечного напряжения на выходе разность напряжений на входе должна быть равна нулю.
Давайте проанализируем эту схему, просто используя идеальные характеристики операционного усилителя, и вы увидите, насколько это просто. Мы будем использовать реальные числа.
Предположим, что Vo = 10V и R1 = 2k, R2 = 18k
R1 + R2 = 20 кОм, поэтому через цепь резисторов протекает ток 10 В / 20 кОм = 0,5 мА.
НИ ОДИН из этого тока не течет на инвертирующий вход. ( 2: ) (I2 = I1)
Таким образом, напряжение на R1 составляет 0,5 мА * 2k = 1 В
, но с 1: Vb = Va.. следовательно, коэффициент усиления по напряжению Vo / Va = 10V / 1V = 10.
Мы можем игнорировать любой эффект нагрузки, который цепочка резисторов накладывает на выход из-за 3:
И с 4: любое изменение на входе НЕМЕДЛЕННО повлияет на выход без задержки или изменения фазы.
Инвертирующий усилитель
Эта схема позволяет нам преобразовывать отрицательное напряжение в положительное (или наоборот) для измерения.
Vout = — Vin R2 / R1 или Vout / Vin = — R2 / R1 (Примечание: эта формула отличается от формулы для неинвертирующего усилителя)
Входное сопротивление Rin равно R1.Однако с современными операционными усилителями мы можем использовать резисторы большого номинала.
Анализ: еще раз, помните (1 🙂 разность напряжений между входами + и — должна быть равна нулю: поэтому
соединение R1 и R2 находится на 0 В.
(мы называем это «виртуальной землей»)
Vo = I2 R2
Также (2 🙂 ток на входные клеммы не течет — поэтому I1 = I2
Va = — I1 R1 = — I2 R1.
Vo / Va = I2 R2 / — I2 R1 = — R2 / R1
Важное примечание: в отличие от схем на рис. 1 и 2, эта схема включает ток, протекающий через входную цепь, поэтому усиление БУДЕТ зависеть от сопротивления источника.Обычный способ избежать этого — использовать на входе буфер единичного усиления.
Разностный усилитель
Он просто измеряет РАЗНИЦУ между двумя входами и умножает ее на коэффициент усиления.
Так V0 = (Vb — Va) (R2 / R1);
Если R2 = R1, выходное напряжение — это РАЗНИЦА между двумя входными напряжениями.
Выбирая разные значения, мы можем добавить немного усиления;
, поэтому, если R2 = 10M и R1 = 1M, мы получим десятикратный выигрыш.
Теперь входное сопротивление для этой цепи просто R1 + R2
, поэтому, если вы не хотите загружать цепь, которую вы измеряете, R1 и R2 должны быть большими — и вам нужно будет выбрать операционный усилитель с низким входным током смещения * . (подробнее об этом позже)
Инструментальный усилитель
Если мы добавим неинвертирующий усилитель на каждый вход дифференциального усилителя, мы преодолеем ограничение входного сопротивления.Подобный усилитель имеет множество применений и обладает некоторыми особыми свойствами. Вы найдете полную схему и описание на следующей странице.
Но наши реальные операционные усилители не «идеальны»
Нет, но современные операционные усилители могут быть очень хорошим приближением к «идеальному» операционному усилителю, если вы выберете правильный для своего приложения. В качестве примера рассмотрим, возможно, самую важную особенность — бесконечное усиление. UA709 — ранний операционный усилитель на ИС — имел «коэффициент усиления по напряжению разомкнутого контура» равный 10 000.Современные операционные усилители могут иметь прирост более 1 миллиона. Вездесущий «741» также имеет низкую производительность по сравнению с более современными операционными усилителями — см. «747» — двойной 741 — в таблице ниже.
Однако у реальных операционных усилителей
есть ограничения; например
выходное напряжение не может превышать напряжения питания; и
выходное сопротивление, хотя и низкое, налагает ограничение на ток, который они могут подавать.
Мы добавим некоторые «поправки» к нашим идеальным характеристикам операционных усилителей, чтобы отразить их реальные ограничения:
В произвольном порядке: (эти термины объясняются ниже)
Напряжение смещения нулевого входа
Отсутствие шума
Нулевой входной ток смещения
Бесконечный коэффициент подавления синфазного сигнала
Бесконечный коэффициент отклонения от источника питания.
В следующей таблице вы найдете значения наиболее важных характеристик некоторых «реальных» операционных усилителей, которые помогут вам выбрать один из них для вашего проекта. Чтобы «сократить» это для простых приложений, просто перейдите к приведенным ниже рекомендациям.
Разные «ароматы» ОУ
Чтобы обеспечить рабочие характеристики, соответствующие широкому спектру приложений, операционные усилители производятся с использованием различных транзисторных технологий (биполярные, полевые транзисторы или полевые МОП-транзисторы).У каждого есть свои преимущества и ограничения; например, биполярные операционные усилители могут иметь более высокое усиление, более низкое входное напряжение смещения, более высокую характеристику и быть более надежными. Операционные усилители на полевых МОП-транзисторах могут обеспечивать работу «от шины к шине» (но см. Ниже) с очень низкими входными токами смещения и высоким (почти бесконечным) входным сопротивлением (но с некоторой входной емкостью). Некоторые операционные усилители сочетают в себе полевые транзисторы и биполярные секции для «лучшего из обоих миров».
Однако, чтобы решить, подходит ли конкретный операционный усилитель для вашего приложения, вам, как правило, необходимо обратиться к техническим характеристикам.
«Шорт-лист» популярных операционных усилителей
Существует так много операционных усилителей, что вы никогда не сможете выбрать «правильный». Итак, вот список, который я составил, охватывает наиболее распространенные приложения. Я их все проверил. Критерии, которые я использовал при выборе, следующие:
.
Доступно из разных источников (например, Mouser, RS Components)
Доступен в DIP-корпусе, подходящем для макетов или розеток (на случай, когда вы их взорвете).
Обычное и недорогое (в основном менее 1 доллара США)
И в основном два операционных усилителя в одном 8-выводном корпусе — хотя обычно будут и другие варианты.
ПРИМЕЧАНИЯ ::
В верхней половине таблицы перечислены операционные усилители с биполярной входной схемой, поэтому они, как правило, НЕ принимают входы или выходы Rail-Rail. Вы увидите, что они обычно имеют более низкое входное напряжение смещения и НАМНОГО выше входной ток смещения, чем входные операционные усилители на полевых транзисторах в нижней половине.
Входные каскады MOS
допускают чрезвычайно высокие входные сопротивления, в то время как выходные каскады MOS допускают ПОЧТИ выходное напряжение рельса-рельса.
Я выделил LM747 — двойной 741. Популярный выбор, который действительно мало что может рекомендовать по сравнению с более современными операционными усилителями.
Устройства в зеленых секциях подходят для работы от одного источника питания. Однако немногие операционные усилители будут работать с источниками питания значительно ниже 5 В.
MCP6042 — это операционный усилитель на микромощности, предназначенный для приложений с очень низкими частотами — следовательно, GBw всего 14 кГц — это НЕ опечатка!
Для однополярного питания от 5 В или 3 В на вашей Arduino.Питание 3В,
MPC6002 — обычно хороший выбор; если вам нужен более быстрый ответ, используйте MPC6022.
Для двойного питания от ± 5 В до ± 15 В
Обычно подходит TL072. Для более требовательных приложений хорошим выбором может стать AD823.
Одиночная или раздельная подача и «по железной дороге»?
Наиболее важным критерием является то, что входы вашей цепи не должны выходить за пределы блоков питания .
Так, например, на рис. 5a, если вы используете + 15–15 В для питания, вы можете разумно применить синусоиду PEAK 10 В, и вы увидите то же самое на выходе.
Вы можете использовать ТО ЖЕ операционный усилитель с одним источником питания (рис. 5b) + 30V — 0V
… , и он не будет работать — и вы, вероятно, повредите ИС — потому что отрицательное отклонение входа переменного тока выходит за пределы диапазона источников питания.
Биполярным операционным усилителям обычно требуется небольшой запас мощности , поэтому, например, на Рис. 5a с питанием ± 15 В переменный ток должен быть ограничен до 12 В пик — пик.
Разделенное питание не обязательно должно быть симметричным , пока входные и ожидаемые выходы остаются в пределах границ источников .
Обычно операционные усилители CMOS могут с радостью принимать входные сигналы «rail-to-rail». Однако , когда вы читаете, предлагает рельсовые выходы, вам следует быть осторожными, . Схема выдает выходные сигналы на несколько мВ выше нуля или ниже напряжения питания + Vcc, но только при очень высоком импедансе нагрузки.
Важные характеристики объяснены
Входной ток смещения, Входной ток смещения, Входное напряжение смещения и «запас»
На рис. 6 представлен входной каскад обычного биполярного операционного усилителя.Вы можете видеть, что входы Vin +, Vin- должны обеспечивать ток базы Ib1, Ib2 для транзисторов. Это входной ток смещения .
Если коэффициенты усиления транзисторов не идентичны, они не будут принимать одинаковый базовый ток. Разница между ними — входной ток смещения .
Предположим, что Vin + = Vin-; тогда Vout ДОЛЖЕН быть равен нулю. Однако, если транзисторы не идеально согласованы, будет разница в их Vbe — это входное напряжение смещения .
«перемычка »
Посмотрев на эту схему, вы увидите, что если бы Vin + или Vin- были на -Vcc, транзисторы были бы выключены, и схема не могла бы работать; для большинства операционных усилителей требуется, чтобы входные напряжения находились в пределах значений напряжения питания — и, в частности, для операционных усилителей
с биполярными входными каскадами — как это — обычно требуется, чтобы Vin не превышал -Vcc или + Vcc примерно на 3 В.
Давайте посмотрим, как эти характеристики влияют на работу реальной схемы.
Предположим, мы создаем инвертирующий усилитель с единичным усилением, который позволит нам использовать Arduino для измерения напряжения от 0 до -5 В.
Мы знаем, что вольтметр не должен загружать цепь, которую он измеряет , поэтому нам нужен высокий входной импеданс.
Сначала мы будем использовать «741» — половину LM747. Он имеет входной ток смещения 0,08 мкА
У нас есть резисторы R1, R2 на 10 МОм, что дает нам входное сопротивление 10 МОм. Измеряемое нами напряжение будет иметь ошибку, потому что Ib1 питается от сопротивления 5 МОм (10 МОм // 10 МОм), а Ib2 питается от нулевого сопротивления.
Ошибка из-за входного тока смещения 0,08 мкА составляет Verror = 0,08 мкА * 5M = 0,4 В!
Теперь давайте заменим «741» на TL071 — Ibias составляет 0,065 нА; так что Verror = 0,065 нА * 5 м = 0,3 милливольт!
Однако мы также должны учитывать его входное напряжение смещения — все еще всего 3 мВ.
Произведение на коэффициент усиления и скорость нарастания
Оба они относятся к частотной характеристике усилителя.Некоторые операционные усилители будут иметь очень широкую полосу пропускания — в основном около 5–10 МГц.
Предположим, вы построили усилитель с использованием NE5532, у которого коэффициент усиления-пропускная способность равен 10 МГц, и установили для него коэффициент усиления 100, полоса пропускания усилителя будет 10 МГц / 100 = 100 кГц.
Скорость нарастания — это скорость, с которой выходное напряжение может изменяться в ответ на мгновенное скачкообразное напряжение на его входе. Посмотрев на таблицу, вы увидите, что для получения высокой скорости нарастания вам нужен усилитель с хорошим GBW-продуктом.
Быстрее не всегда лучше
Очень быстрые операционные усилители, подобные описанному выше AD797, полезны в определенных приложениях, но могут оказаться менее стабильными и склонными к колебаниям, иногда требуя тщательной развязки и компоновки ПК.С операционными усилителями с полосой пропускания 1–10 МГц легче работать, а для сигналов, которые только медленно меняются, рассмотрите операционные усилители с полосой пропускания менее 1.
Дополнительная литература
В двух следующих разделах дается более подробный анализ и объяснение использования операционных усилителей.
Дифференциальный усилитель
Операционный усилитель — это дифференциальный (разностный) усилитель с двумя входами и одним выходом. На диаграмме это можно отобразить так:
Имеется два входа напряжения:
«неинвертирующий» вход Va
«инвертирующий» вход Vb.
«Лето» (кружок)
измеряет РАЗНИЦУ напряжения Va -Vb, чтобы получить Vi;
«Блок усиления» (квадрат)
усиливает Vi на Av — «усиление напряжения».
Таким образом, на выходе получается Vo = Av * (Va — Vb)
Однако такой простой дифференциальный усилитель имеет проблему; для каждого усилителя коэффициент усиления будет разным в зависимости от конструкции усилителя.
Эта проблема может быть решена путем введения «отрицательной обратной связи», как описано ниже.
Введение отрицательной обратной связи
В 1934 году Гарри Блэк понял, что с помощью «отрицательной обратной связи» можно контролировать и стабилизировать поведение усилителя.
Коэффициент усиления напряжения Vo / Va с отрицательной обратной связью равен (R1 + R2) / R1
Доказательство: (TL; DR) цепь резисторов R2 R1 действует как делитель напряжения, поэтому
Vb = Vo * R1 / R1 + R2
Традиционно, чтобы упростить расчет, мы называем возвращаемую сумму «фракцией обратной связи», обозначаемой β.
Итак, β = R1 / R1 + R2
Vo = Av (Va — βVo) так (Vo / Av) + βVo = Va
Vo / Va = Av / 1+ β Av = 1 / ((1 / Av) + β) … и если Av большое, Vo / Va = 1 / β
Таким образом, если Av большое, коэффициент усиления этой схемы будет Vo / Va = R1 + R2 / R1
, и обратите внимание, что теперь усиление НЕ ЗАВИСИТ от коэффициента усиления Av самого усилителя, при условии, что оно достаточно велико — как в современных операционных усилителях.
как проверить выход усилителя с помощью мультиметра
19 фев как проверить выход усилителя с помощью мультиметра
Отправлено в 02:40 в без категории от Чтобы настроить мультиметр, поверните центральную ручку на значение силы тока, подходящее для розетки.Первое, что вам нужно сделать, чтобы узнать, как проверить выход усилителя с помощью мультиметра, — это настроить мультиметр. Выходной сигнал синфазного усилителя идеального операционного усилителя должен быть нулевым, но в реальном интегрированном операционном усилителе выход вряд ли будет иметь компонент синфазного сигнала. Включите головное устройство, отрегулируйте громкость на половину регулировки усиления и посмотрите, слышите ли вы какой-либо звук. Ваш входной сигнал обычно исходит от низковольтных проводов RCA. Я впервые ощутил блаженство от домашнего сабвуфера, когда посмотрел фильм в домашнем кинотеатре друга.Он может быть горячим только при работающем автомобиле или постоянно. Этот усилитель может быть очень интересным в кастомных системах и похоронен где угодно в машине, но в большинстве стандартных автомобилей усилитель прикреплен к головному устройству магнитолы (то есть к тому устройству, на котором есть кнопки, которые вы нажимаете). Подключите выводы мультиметра к выходным портам динамика усилителя. Ваш электронный адрес не будет опубликован. Но что касается старых, их можно быстро найти. Зачем нужно знать, как проверить выход усилителя с помощью мультиметра? При необходимости вы можете заменить предохранитель.Вы можете найти точное местоположение усилителя из инструкции. Аналоговые мультиметры используют микроамперметр с движущимся указателем для отображения показаний. Мы хотим убедиться, что все провода подключены правильно. Для этого теста вы можете рассматривать транзистор как два диода, подключенных, как показано на рисунке ниже, для транзисторов npn и pnp. Важно, чтобы вы знали, как найти проблему в зависимости от типа проблемы вашего усилителя. Подключите телефон к разъему для наушников и слушайте музыку, пока ваш усилитель включен.Вы также должны перепроверить источник напряжения и пройти через систему проводки. Шаг 2. Также следует проверить предохранитель аккумулятора. Это часто вызывает физическую деформацию трансформатора или окружающей его области. Я хочу знать полярность выходящих из усилителя проводов. Однако что делать, если стереосистема и усилитель автомобиля не используются по максимуму? вы думаете, что все подключено правильно, но усилитель не работает, я обычно использую 100 Гц. Ваш усилитель можно разместить где угодно — под приборной панелью, в багажнике или за одним из сидений.Вы всегда должны использовать одну и ту же частоту или, по крайней мере, обращать внимание на частоту, используемую во время теста. Начнем с проверки целостности цепи мультиметром. Подключите черный щуп к COM (общему) порту мультиметра. Процесс настройки мультиметра совсем не сложен даже для новичков. На других устройствах настройки могут выглядеть иначе, но вы должны помнить, что вся работа выполняется в одном процессе. Если ваш усилитель имеет надлежащее напряжение 12 В и заземление, но не включает провод дистанционного управления, следует проверить предохранители.Чтобы проверить это, вы должны проверить выход усилителя, отсоединив проводку динамика. Если тестовый динамик работает на всех каналах, значит, это что-то после усилителя. Усилитель состоит из трех основных частей, на которых вы должны сосредоточиться. Это потому, что не все усилители подходят для всех типов динамиков и устройств. Как исправить незакрепленную электрическую розетку, 2. Что касается красного провода, вам необходимо вставить его в розетку с меткой A.… Если на дисплее отображается напряжение ниже 10 вольт, это может нанести вред вашему усилителю. ; следовательно, это требует внимания эксперта.К ним относятся тестирование мощности с помощью клещей, тестирование компонентов (транзисторов, конденсаторов, резисторов и т. Д.). Настройка должна соответствовать розетке. Есть набор щупов, которые вы можете получить для мультиметра, обычно они заканчиваются банановой вилкой, что упрощает их подключение / отключение. Для проверки выходной частоты вам просто нужно вставить провод мультиметра в выходной канал. © 2021 ForAudioGeeks.Com — Все права защищены, Автомобильная аудиосистема, Морская аудиосистема и обзоры автомобильных деталей, один из этих разъемов для наушников на входах RCA, Ремонт сабвуфера: ремонт или замена сабвуфера в домашнем кинотеатре, Как заработать больше с Lyft и Uber — Обновление звуковой системы, Как остановить сабвуфер из грохочущего дома — Сабвуфер заглушает звук.Другой провод поможет вам включить усилитель. После двойной проверки вставьте тестовый компакт-диск с синусоидальным тестовым тоном на уровне 0 дБ в диапазоне частот от 50 Гц до 60 Гц для усилителя сабвуфера или 1000 Гц для усилителя среднего уровня. На мультиметре и усилителе есть настройки A и mA, но если вы найдете только одну настройку A на шкале, вы можете проверить руководство. Это позволяет вам измерять напряжение переменного тока на усилителе. Если динамики работают, вы можете определить, что что-то не так с проводкой динамика, работает или плохое соединение.МОП-транзисторы — выдающиеся устройства, когда дело доходит до усиления или переключения различных видов нагрузок. Как проложить провод низкого напряжения под тротуаром, ваш адрес электронной почты не будет опубликован. Усилитель требует положительной входной мощности и отрицательной выходной мощности. Советы и предложения по использованию мультиметра для проверки автомобильных усилителей. Настоятельно рекомендуется отключить питание перед подключением измерителя. Это предохранит мультиметр от перегораний. Я предполагаю, что они могут быть около 2000 микрофарад и иметь номинальное напряжение, скажем, от 30 до 60 В.И сделать это можно с помощью мультиметра. Когда вы его найдете, вы можете проверить схему подключения, чтобы узнать, какие провода вам следует проверить, и их характеристики. Процесс настройки не очень сложный. Есть две розетки, одна из которых рассчитана на большую силу тока, а другая более чувствительна. Выход — через выходной провод вы будете получать свои основные объекты. Это зависит от года выпуска и модели вашего автомобиля. Также используйте вольтметр, чтобы проверить напряжение между клеммами усилителя.Если он не горячий (нет 12 вольт) и система еще не работает, вам придется отследить все провода и найти проблемную вилку или обрыв. Первым шагом в тестировании усилителя является поиск усилителя. Руководство по настройке усиления на усилителе с помощью мультиметра. Процесс настройки не очень сложный. Если нет, посмотрите, есть ли проблема в усилителе или это с сигналом. Поэтому, чтобы избежать подобных инцидентов, вам необходимо заранее протестировать усилитель. 3) Используя щупы, измерьте напряжение переменного тока от центрального штифта и внешнего кольца.Проверить автомобильный усилитель с помощью мультиметра сравнительно просто, если у вас есть базовые знания о работе. Измеритель должен показывать непрерывность. Мультиметр — это портативное устройство для измерения электрического тока, сопротивления или напряжения. Медленно увеличивайте мощность тон-генератора до тех пор, пока на выходе усилителя не будет примерно 2 В переменного тока. Если у вас есть динамик и вы хотите, чтобы он воспроизводил вашу любимую песню громче, вы можете добавить усилитель для улучшения звука.


РИСУНОК 14. Четырехдиапазонный микроамперметр постоянного тока.

Методы проверки операционного усилителя | Техника и Программы

Как проверить операционный усилитель мультиметром.

Схема операционного усилителя

Питание операционных усилителей

Идеальная и реальная модель операционного усилителя

Принцип работы операционного усилителя

Related Posts

Случайные статьи

05.10.2014

16.11.2014

20.09.2014

Как проверить на оригинальность операционный усилитель OPA627U

Схема пробника для проверки годности операционных усилителей (ОУ)

Принципиальная схема

Детали и печатная плата

Налаживание

Lm324n как проверить исправность — Яхт клуб Ост-Вест

LM358 схема включения | Практическая электроника

LM358 цоколевка

Аналоги LM358

LM358 схема включения: неинвертирующий усилитель

LM358 схема включения: мощный неинвертирующий усилитель

LM358 схема включения: преобразователь напряжение — ток

LM358 схема включения: преобразователь ток — напряжение

LM358 схема включения: дифференциальный усилитель

LM358 схема включения: дифференциальный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления

LM358 схема включения: монитор тока

LM358 схема включения: преобразователь напряжение – частота

Тестер поддельных операционных усилителей (с Aliexpress) — Eddy site

Тестирование операционных усилителей

| Операционные усилители

Синфазное усиление

Напряжение смещения

Ток смещения

Дрейф

Частотная характеристика

Фазовый сдвиг от входа к выходу

Основы, структура усилителя, тестирование 741 IC

История операционных усилителей Продолжение…

Основные функциональные блоки операционного усилителя

Входной дифференциальный усилитель, продолжение…

Усилитель выходной мощности

Символ операционного усилителя и двойной источник питания

Значение компонента

Характеристики ОУ 741

Тестирование 741 IC

Тестирование 741 IC Продолжение…

Основы работы с операционными усилителями (часть 1): 9 шагов

OP-AMP COOKBOOK — Часть 4

ЦЕПИ ЭЛЕКТРОННОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ

ПРЕЦИЗИОННЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ ЦЕПИ

ЦЕПИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ AC / DC

ЦЕПИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ DVM

ЦЕПИ АНАЛОГОВОГО СЧЕТЧИКА

ОПОРНЫЕ ЦЕПИ НАПРЯЖЕНИЯ

ЦЕПИ РЕГУЛЯТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

Операционные усилители для ваших проектов Arduino

Введение: измерение напряжений с помощью Arduino

Давайте посмотрим на эти проблемы.

Операционный усилитель — это … усилитель; однако у него есть особые характеристики, которые позволяют очень легко разрабатывать схемы для конкретных приложений.

«Идеальный» операционный усилитель — это дифференциальный усилитель со следующими характеристиками:

Компаратор.

«Компаратор» сравнивает два входных напряжения и выдает на выходе + Vcc, если Va> Vb, и -Vcc в противном случае.

Буфер усиления Unity.

«Буфер единичного усиления» дает выходное напряжение, такое же, как входное

Неинвертирующий усилитель

Инвертирующий усилитель

Разностный усилитель

Инструментальный усилитель

Но наши реальные операционные усилители не «идеальны»

Разные «ароматы» ОУ

«Шорт-лист» популярных операционных усилителей

Для однополярного питания от 5 В или 3 В на вашей Arduino.Питание 3В,

Для двойного питания от ± 5 В до ± 15 В

Одиночная или раздельная подача и «по железной дороге»?

Важные характеристики объяснены

Входной ток смещения, Входной ток смещения, Входное напряжение смещения и «запас»

Давайте посмотрим, как эти характеристики влияют на работу реальной схемы.

Произведение на коэффициент усиления и скорость нарастания

Дополнительная литература