Низкочастотный генератор - тестер ОУ

GL5506

Бабанин В.

Генератор предназначался для других целей, но неожиданно его макет стал весьма востребованным для оценки работоспособности операционных усилителей (ОУ), приобретаемых на известных интернет-площадках.

Самой простой проверкой функционирования ОУ является испытание в схеме стабилизатора тока (Рисунок 1). Такой тестер на контактной макетной плате собирается за пару минут, но, как показывает практика, про него нужно забыть. На постоянном токе ОУ может показаться исправным, а на переменном – нет.

Стабилизатор тока для испытания ОУ; (а) - принципиальная схема, (б) - фотография макета. Стабилизатор тока для испытания ОУ; (а) - принципиальная схема, (б) - фотография макета.
Рисунок 1. Стабилизатор тока для испытания ОУ; (а) – принципиальная схема, (б) – фотография макета.

Приведенная схема (Рисунок 2), активным компонентом которой является испытуемая микросхема, совместно с любым осциллографом позволяет надежно определить несоответствие сдвоенного ОУ общего назначения его техническим характеристикам.

Схема генератора для тестирования ОУ.
Рисунок 2. Схема генератора для тестирования ОУ.

Проверяются одновременно два ОУ: один в схеме генератора, другой – компаратора. Еще один ОУ (321MFX) в корпусе SMD расположен на вертикальном адаптере и используется в «активной» земле.

Итак… Генератор на ОУ с мостом Вина в цепи положительной обратной связи (ПОС) и схемой стабилизации амплитуды в цепи отрицательной обратной связи (ООС). Чем больше разбаланс компонентов в мосту (статический и динамический), тем большим запасом должна обладать петля ООС для поддержания установленного уровня выхода. Именно для этой цели, в отличие от известных схем, применена согласованная резистивно-светодиодная оптопара. Второй ОУ соединен с выходом генератора и сконфигурирован для работы компаратором с гистерезисом.

Для микросхемы предусмотрена стандартная панелька DIP8. Исполнение SOIC8 включается через адаптер. К компонентам моста не предъявляется особых требований. Можно использовать обычные сдвоенные потенциометры и конденсаторы 10-15% точности.

Частотозадающие конденсаторы C1-C2 устанавливаются в соединитель (Рисунок 3), что позволяет при необходимости проверить почти полный частотный диапазон ОУ. Пары конденсаторов для перекрытия диапазона 14 Гц-140 кГц должны иметь следующие емкости: 1 мкФ, 100 нФ, 10 нФ, 1 нФ. С высокочастотными ОУ схема устойчива до частот 700 кГц, но несогласованность номиналов моста здесь играет плохую роль.

Схема генератора для тестирования ОУ.
Рисунок 3. Схема генератора для тестирования ОУ.

Используется самодельный оптрон (Рисунок 4), с фоторезистором GL5506 (максимум спектральной чувствительности – 540 нм) и зеленым SMD светодиодом (510-555 нм) типоразмера 3014 (3.0 мм × 1.4 мм). Такая пара эффективно выполняет свою функцию при токе светодиода 100 мкА, не нагружает выход ОУ и, следовательно, не добавляет искажений. Успешно испытаны светодиоды желтого и белого свечения. Не забывайте притенить оптопару при ярком освещении.

Конструкция самодельного оптрона.
Рисунок 4. Конструкция самодельного оптрона.

Конденсатор фильтра C3 можно не устанавливать при работе с частотами выше 1 кГц; ограниченное быстродействие GL5506 (5 мс) гарантирует стабильность выхода.

Низкочастотный диапазон (13-130 Гц) требует емкости не менее 120 мкФ. В противном случае резко вырастут нелинейные искажения. Можно рекомендовать многослойный керамический SMD конденсатор типоразмера 1206 емкостью 47-100 мкФ.

Регулировка амплитуды резистором R13 может понадобиться при проверке низковольтных схем, чтобы избежать ограничения. Питается генератор от нестабилизированного источника 6 – 16 В. Симметричное питание обеспечивает схема «активной земли» (Рисунок 5).

Схема «активной земли» для симметричного питания генератора.
Рисунок 5. Схема «активной земли» для симметричного
питания генератора.

На Рисунке 6 приведены осциллограммы, иллюстрирующие результаты тестирования нескольких ОУ с внушающей доверие маркировкой, приобретенных на AliExpress в последнее время у разных продавцов. Какие микросхемы вы стали бы применять? Вопрос риторический. Только один образец отказался работать в предлагаемой схеме. Кристалла под пластмассой не оказалось.

Осциллограммы, иллюстрирующие результаты тестирования нескольких ОУ. Осциллограммы, иллюстрирующие результаты тестирования нескольких ОУ.
Осциллограммы, иллюстрирующие результаты тестирования нескольких ОУ. Осциллограммы, иллюстрирующие результаты тестирования нескольких ОУ.
Рисунок 6. Осциллограммы, иллюстрирующие результаты тестирования нескольких ОУ.

Комментарии к осциллограммам лучше услышать от специалистов по аналоговой схемотехнике, однако понятно, что синусоида выходного сигнала должна быть синусоидой. Искажения типа «ступенька» – это однозначно технологический брак. Выход компаратора, если он несимметричен относительно нуля, может свидетельствовать о том же. Однако, есть ОУ, которые не приспособлены к такому режиму, либо напряжение питания выше рекомендованного производителем (LMV358T). Скриншот выхода позволяет рассчитать скорость изменения напряжения и, если она меньше паспортного значения, – мусор в корзину. «Идеальные» ОУ на осциллограммах не представлены.

Материалы по теме

  1. Datasheet GL5506

JLCPCP: 2USD 2Layer 5PCBs, 5USD 4Layer 5PCBs

Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя