Operaciniai stiprintuvai: realaus pasaulio pavyzdukas

Pašnekėjom apie operacinių stiprintuvų teoriją ir sukurpiam tokią schemą realiam pasaulyje:
op amp osciloscope screenshot
(Schema pasididina).
Schemoje gali būti klaidų ar nereikalingų detalių. Aš ją projektavau ypač senai, poto kai kinai padarė plokštę, tai dar ji kokius metus gulėjo neliečiama. O kai pradėjau montuoti jau neatsimenu kam kai kurios detalės. Šiaip jos skirtos eksperimentuoti ir ne visas reikia sulituoti.) R99 ir R92 nenaudojamas. R89 ir R94- sintetinė žemė.

Šis monstras turi visus teorinius elementus: įtampos kartotuvą- buferį, stiprintuvą ir invertuojantį stiprintuvą.

U4B tai virtualios žemės generatorius (jį naudojant R99, R94 ir rodos dar kažkas nereikalingas). Aš eksperimentavau su viengubu maitinimu.

U4A tai įėjimo buferis ir nedidelis stiprintuvas. Galim paskaičiuoti, kad signalas pastiprinamas 1+R88/R87=1+33k/22k=2.5 karto.

U5B tai invertuojantis stiprintuvas. Jo stiprinimas R95/R90=220k/120k=1.833…karto. Teoriškai, nes dar kažkiek įtakoja kito kaskado varžos.

U5A tai dar vienas neinvertuojantis stiprintuvas. Jo stiprinimas turėtu būti toks pats kaip U5B, bet aš sudėjau kiek kitokas detales. Čia stiprinimas skaičiuojasi taip 1+R96/R93=120k/120k=2 karto. Kiek daugiau nei invertuotame.

op amp laboratorinis darbas
(nuotrauka pasididina)

Realiam pasaulyje tai tik viena iš trijų čia nufotografuotu schemų.

Pajungiam schemą prie maitinimo šaltinio (nuo 5 iki 8V eksperimento metu). Pajungiam naują beveik savadarbį generatorių kurio aprašymas bus greitai ir bandom matuoti ir žiūrėti ką mes čia gavom. Oscilogramos darytos su senu mano osciloskopu kuris turi labai didelį vidinį triukšmo lygį, pilnas bugų ir šiaip morališkai pasenęs. Tikėsime, kad pavėluotas Kalėdų Senelis ką nors atneš.

Paduodam žemo dažnio signalą:
op amp osciloscope screenshot
100Hz, viskas kaip ir veikia. Mėlynas grafikas- signalas iš generatoriaus tiesiai į osciloscopą. Poto signalas dalinama su kintamu rezistorium. Įšėjimai- geltonas ir žalias. Kai kuriuose paveikslėliuose invertuotas ir ne invertuotas išėjimai susikeičia vietomis. Bet ir taip aišku. Stiprintuvas veikia. Tiesiog audiofiliškai :)

Tačiau tikrinam toliau:
op amp osciloscope screenshot
10kHz. Signalo lygis tikrai toks pats. Paprasčiausiai screenšotai daryti ne vienu laiku, todėl signalas buvo reguliuotas su potenciometru.

Dar duodam dažnio:
op amp osciloscope screenshot
80kHz - kaip ir normaliai. Delfinų dažnis kaip ir pasiektas. Audio signalas turėtų praeiti gerai.

Tačiau sukam dažnį toliau:
op amp osciloscope screenshot
~400kHz, oj kažkas jau darosi.

op amp osciloscope screenshot
Megahercas! O čia daba kas per trikampis? Kokios čia harmonikos atsirado?

Matuojam viduje:
op amp osciloscope screenshot
Čia geltonas rodo signalą po buferio (U4A išėjime). Viskas čia teisingai. O sekantis kaskadas nusigrybavo.

Labai senai rašiau, kad stiprintuvus galima testuoti su stačiakampiu signalu. Paduodam signalą:
op amp osciloscope screenshot
O, audiofilinis meandras! Prie 100Hz matosi, kad visiškai atkartojamas signalo generatoriaus vaizdelis. Net matosi signalo viršunės pasėdimas kuris ateina iš generatoriaus.

Duodam dažnio:
op amp osciloscope screenshot
Kažkur apie 80kHz (jei nesuklydau). Kas čia per spygliukai (beja kodėl asimetriški? datašyte jie simetriški). Jei čia būtų siautulingas dažnis, tai galėtų būti signalo atspindžiai nuo matavimo kabelių ir panašiai. Tačiau mėlynas tai gražus? Reikia kažką reguliuoti. O gal čia vėl delfinų dažnis ir jis nepasireiškia žemam dažnyje? Va čia pasireiškia mano osciloskopo bėda- jis paprasčiausiai nemato to kas nepapuolą į samplinimo dažnį.

Sumažinam dažnį ir susitelkiam į pereinamąjį procesą:
op amp osciloscope screenshot
2.27μs vyksta kažkoks bardakas! Tikrai ne audiofilinis reikalas.

Kišam čiuopiklį į schemos vidurį:
op amp osciloscope screenshot
Cha! Geltonas signalas rodo, kad po buferio signalas nors ir palinkęs per 880ns, bet jokių spygliukų (overshot). WTF?

Laukite tęsinio. Nes aš tikrai nežinau ką rašau :) .

Leave a Reply

Bot-Check (Jei ne skaičiai spauskit refresh. Tik oranžinius naudoti.)

Unhappy Tikbalang