Свинтенок В. А. «Каскодные» ОУ с биполярными транзисторами на входе.
LT1220
Эта серия микросхем, состоящая из трех ОУ – LT1220/21/22,
имеющая минимальное значение Ку соответственно 1/4/10. Эту серию отличает от
аналогичных клонов других производителей меньший входной ток (300на).
Епв |
15 |
Ку |
-1(5к/5к) |
+1 |
Uвых(ср.кв.) |
2в |
5в |
2в |
5в |
Rн |
1к |
0,5к |
1к |
0,5к |
1к |
0,5к |
1к |
0,5к |
Спектр(db) 3 горм.
Высшая |
0 -0,5
-33 |
0 -1,5
-10 |
0 8,5
-22 |
0 0,5
-15 |
0 -12
-29 |
0 1,5
-12 |
0 3
-21 |
0 7
-15 |
Характер спектра |
Мягкий |
(Жестк.) |
Средний |
Жесткий |
Мягкий |
(Жестк.) |
Средний |
Жесткий |
Uвых гран. |
6 |
5 |
6 |
5 |
6 |
5 |
6 |
5 |
КгП% КгК% |
0,00015 |
0,0004 |
0,00064 |
0,00075 |
0,00012 0,00008 |
0,00026 0,00017 |
0,00037 0,00035 |
0,00052 0,00036 |
Выводы:
1. При сопротивлении Rн = 0,5к и напряжении
Uвых более двух вольт характер спектра становится
медленно затухающим и длинным.
2. Микросхема хорошо работает как в инвертирующем, так и в неинвертирующем
включении.
3. Зависимость Кг и характера спектра от Rн, при
сопротивлении нагрузки 1к и более слабая.
4. Микросхему, в режиме с «мягким» спектром, лучше использовать при
выходном напряжении Uвых ≤ 2в в инвертирующем и
неинвертирующем включении при Rн до 0,6ком, и до
напряжения 5в при Rн 1ком и выше.
LT1221
Епв |
15 |
Ку |
-3(0,5к/1,5к) |
+4(0,5к/1,5к) |
Uвых(ср.кв.) |
2в |
5в |
2в |
5в |
Rн |
0,6к |
0,9к |
0,6к |
0,9к |
1к |
0,6к |
1к |
0,6к |
Спектр(db)
3 горм.
Высшая |
0
-2,5
-20 |
0
-6,5
-37 |
0
-1,5
-17 |
0
-0,5
22 |
0
-12,5
-35 |
0
-7,5
-28 |
0
-3,5
-30 |
0
-3,9
-21 |
Характер спектра |
Средний |
Мягкий |
(Средн.) |
Средний |
Мягкий |
Средний |
Мягкий |
(Средн.) |
Uвых гран. |
5 |
6 |
5 |
6 |
6 |
5 |
6 |
5 |
КгП% |
0,00019 |
0,00012 |
0,00047 |
0,00041 |
0,00022 |
0,00023 |
0,00061 |
0,0006 |
Выводы:
1. При увеличении сопротивления нагрузки Кг и характер спектра будут
несколько лучше.
2. Микросхема хорошо работает как в инвертирующем, так и в неинвертирующем
включении.
3. Зависимость Кг от Rн (более 1ком) слабая. При
Rн = 0,6ком и выходном напряжении более двух вольт
спектр искажений длинный и слабо затухает.
4. Микросхему, в режиме с «мягким» спектром, рекомендуется использовать при
выходном напряжении Uвых ≤ 2в в инвертирующем и
неинвертирующем включении при Rн до 0,6ком, и до
напряжения 5в при Rн 1ком и выше.
AD826
Эта микросхема часто мелькает на форумах. Часто ее используют в качестве
преобразователя ток-напряжение и, как показали тесты, ее спектр искажений в этом
режиме достаточно «мягкий».
Епв |
15 |
Ку |
-1(5к/5к) |
+1 |
Uвых(ср.кв.) |
2в |
5в |
2в |
5в |
Rн |
0,94к |
0,5к |
0,94к |
0,5к |
0,94к |
0,5к |
0,94к |
0,5к |
Спектр(db) 3 горм.
Высшая |
0 -6
-40 |
0 -5
-23 |
0 2,5
-30 |
0 1,5
-28 |
0 -7
-44 |
0 -7,5
-25 |
0 -0,5
-30 |
0 -1,5
-26 |
Характер спектра |
Мягкий |
Средний |
Мягкий |
(Средн.) |
Мягкий |
Средний |
Мягкий |
(Средн.) |
Uвых гран. |
7 |
6 |
7 |
6 |
7 |
6 |
7 |
6 |
КгП% КгК% |
0,00021 |
0,0003 |
0,00079 |
0,00093 |
0,0001 0,00012 |
0,00015 0,00018 |
0,00037 0,00045 |
0,00044 0,00049 |
Выводы:
1. В инвертирующем включении спектр «мягкий» при сопротивлении нагрузки 1к.
При 5в и нагрузке 0,5к спектр становится достаточно длинный, хотя и невелик по
амплитуде. В неинвертирующем включении картина примерно такая же.
2. Микросхема хорошо работает как в инвертирующем, так и в неинвертирующем
включении.
3. Зависимость Кг от Rн слабая.
4. В режиме с «мягким» спектром микросхему рекомендуется использовать при
выходном напряжении Uвых ≤ 5в в инвертирующем и
неинвертирующем включении при Rн более 1ком и с
напряжением Uвых ≤ 2в при Rн
свыше 0,5ком.
THS4062
Эта микросхема так же часто мелькает на форумах. Чаще всего ее используют в
качестве преобразователя ток-напряжение и, действительно, ее спектр искажений в
этом режиме достаточно «мягкий».
Ее особенностью является то, что в спектре высших гармоник преобладают
нечетные гармоники, а уровень их и протяженность существенно зависит от
внутреннего сопротивления источника сигнала в неинвертирующем включении.
Епв |
15 |
Ку |
-1(5к/5к) |
+1 |
Uвых(ср.кв.) |
2в |
5в |
2в |
5в |
Rн |
0,5к |
0,94к |
0,5к |
0,94к |
0,5к |
0,94к |
0,5к |
0,94к |
Спектр(db) 3 горм.
Высшая |
0 -12
-38 |
0 -9
-42 |
0 -0,6
-32 |
0 0,2
-32 |
0 -13
-35 |
0 -12
-36 |
0 -5
-34 |
0 -4
-33 |
Характер спектра |
Мягкий |
Мягкий |
(Мягкий) |
Мягкий |
Мягкий |
Мягкий |
Мягкий |
Мягкий |
Uвых гран. |
7 |
6 |
7 |
6 |
7 |
6 |
7 |
6 |
КгП% КгК% |
0,00033 |
0,00023 |
0,00089 |
0,00074 |
0,00019 0,00019 |
0,00015 0,00015 |
0,0005 0,00058 |
0,00044 0,00049 |
Выводы:
1. В инвертирующем включении охарактеризовать спектр как «мягкий» в полном
объеме можно только для выходного напряжения 2в, спектр гармоник при 5в
достаточно длинный, хотя и невелик по амплитуде. В неинвертирующем включении
(«прямой» метод) положение еще несколько хуже – уже при 2в спектр гармоник
медленно затухающий, причем остаются весьма значительными самые высшие гармоники
(особенно нечетные).
2. Микросхема хорошо работает как в инвертирующем, так и в неинвертирующем
включении.
3. Зависимость Кг от Rн слабая.
4. В режиме с «мягким» спектром микросхему лучше использовать при выходном
напряжении Uвых ≤ 5в и при Rн
свыше 0,5ком.
5. Как показали дополнительные измерения, в инвертирующем включении
влияние резисторов цепи обратной связи (в пределах от 1,3к до 5к) на Кг и
спектр гармоник слабое.
AD842
Абсолютный рекордсмен по «мягкости» спектра в наших тестах.
Вот добрались и до «монстрика» в этой группе. Почему-то эта микросхема
практически прошла мимо форумов – лишь несколько благожелательных упоминаний.
Что не понравилось - мощность, размер корпуса или еще что? И так: ток
потребления микросхемы 14ма, рассеиваемая мощность 1,3 ват (в корпусе
DIP14), хорошие скоростные характеристики. Минимальный
коэффициент усиления для нее Ку = +2. Забегая вперед, отмечу, спектр гармоник у
нее очень мягкий – при 2в и нагрузке 0,5ком высшие гармоники «тонут» в шумах, а
это -43db, т. е. более чем в 100 раз они меньше второй
гармоники (присутствуют только вторая и третья гармоники). Высока и ее
нагрузочная способность.
Ниже приведены: тест в стандартном режиме усиления, тест в режиме усиления
+1 и тест, показывающий влияние резисторов цепи обратной связи на Кг в
неинвертирующем включении.
Тест AD842 в стандартном режиме усиления.
Епв |
15 |
Ку |
-1(5к/5к) |
+2(1,3к/1,3к) |
Uвых(ср.кв.) |
2в |
5в |
2в |
5в |
Rн |
0,5к |
0,94к |
0,5к |
0,94к |
0,5к |
0,9к |
0,5к |
0,9к |
Спектр(db) 3 горм.
Высшая |
0 -11
-43 |
0 -11
-40 |
0 -2,5
-31 |
0 -1,5
-30 |
0 -15
-41 |
0 -15
-41 |
0 -6,5
-36 |
0 -6,5
-31 |
Характер спектра |
Мягкий |
Мягкий |
Мягкий |
Мягкий |
Мягкий |
Мягкий |
Мягкий |
Мягкий |
Uвых гран. |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
КгП% |
0,00014 |
0,00012 |
0,00042 |
0,00039 |
0,00021 |
0,00015 |
0,00042 |
0,00053 |
Тест для AD842 в режиме усиления +1 и тест,
показывающий влияние резисторов цепи обратной связи на Кг в неинвертирующем
включении. В режиме усиления +1 («прямой» метод) использовалась коррекция АЧХ по
входу.
Епв |
15 |
Ку |
+1(150/150_150пф) |
+2(5к/5к) |
Uвых(ср.кв.) |
2в |
5в |
2в |
5в |
Rн |
0,5к |
0,94к |
0,5к |
0,94к |
0,5к |
0,94к |
0,5к |
0,94к |
Спектр(db) 3 горм.
Высшая |
0 -14
-45 |
0 -13
-45 |
0 -5,5
-30 |
0 -5,5
-30 |
0 -22
-40 |
0 -25
-41 |
0 -10
-33 |
0 -12
-32 |
Характер спектра |
Мягкий |
Мягкий |
Мягкий |
Мягкий |
Мягкий |
Мягкий |
Мягкий |
Мягкий |
Uвых гран. |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
КгП% КгК% |
0,0001 0,00011 |
0,000083 0,00011 |
0,0003 0,00035 |
0,00024 0,00028 |
0,00034 |
0,00034 |
0,00088 |
0,00077 |
Выводы:
1. Спектр гармоник и Кг практически не зависят от Rн
- вплоть до 0,5 ком. Это лучшая из всех тестируемых здесь микросхем (по
характеру спектра).
2. Микросхема хорошо работает как в инвертирующем, так и в неинвертирующем
включении.
3. При использовании микросхемы в режиме, при котором выходное напряжение
не превышает 2в – 3в, а нагрузка более 0,5ком в спектре искажений будут
присутствовать практически две – три гармоники, причем вторая гармоника
превышает третью.
4. В режиме с «мягким» спектром микросхему рекомендуется использовать при
выходном напряжении Uвых ≤ 6в в инвертирующем так и в
неинвертирующем включениях и при Rн до 0,5ком.
5. В неинвертирующем включении резисторы цепи обратной связи влияют на Кг.
Так при изменении номинала резисторов цепи ОС в пять раз - Кг почти удваивается.
6. Влияние резисторов цепи обратной связи на характер спектра и Кг в
инвертирующем включении - слабое (при изменении резисторов в пределах 1,5ком –
5ком).
AD9631
Эта микросхема достаточно быстрая, низковольтная. Однако Кг у нее невысок.
Епв |
5 |
Ку |
-1 |
+1 |
Uвых(ср.кв.) |
1в |
2в |
1в |
2в |
Rн |
0,5к |
1к |
0,5к |
1к |
0,5к |
1к |
0,5к |
1к |
Спектр(db) 3 горм.
Высшая |
0 -21
-32 |
0 -22
-30 |
0 -13
-32 |
0 -13
-30 |
0 -16
-30 |
0 -18
-29 |
0 -10
-33 |
0 -9
-31 |
Характер спектра |
Мягкий |
Мягкий |
Мягкий |
Мягкий |
Мягкий |
Мягкий |
Мягкий |
Мягкий |
Uвых гран. |
|
|
|
|
|
|
|
|
КгП% |
0,0017 |
0,001 |
0,0034 |
0,002 |
0,0012 |
0,0012 |
0,0028 |
0,0025 |
Выводы:
1. Микросхема хорошо работает как в инвертирующем, так и в неинвертирующем
включении.
2. Зависимость Кг и характера спектра от Rн
слабая.
3. В режиме с «мягким» спектром микросхему рекомендуется использовать при
выходном напряжении Uвых ≤ 2в в инвертирующем так и в
неинвертирующем включении и при Rн до 0,5ком.
4. Применение микросхемы ограничено низким питанием и невысокими значениями
Кг.
У всех микросхем этой группы достаточно «мягкий» спектр искажений, при выборе
соответствующих режимов работы, низкий Кг (кроме AD9631),
хорошая нагрузочная способность и высокое значение «Uвых гран», а
AD842 – абсолютный лидер среди всех групп по
«мягкости» спектра. Замечена интересная особенность этой группы (особенно ярко у
AD842) рост гармоник с ростом Uвых
парный – вторая с третьей, четвертая с пятой и т.д.
Дополнительно ниже приведены две группы таблиц, в которых представлены
распределения относительных амплитуд (в дБ) гармоник для трех типов микросхем и
их коэффициент гармоник - AD842, AD826
и THS4062. Данные приведены для наиболее легкого и
наиболее тяжелого режимов работы микросхем.
В первой группе таблиц данные представлены для режима: сопротивление нагрузки
1ком и Uвых = 2в., для инвертирующего включения,
неинвертирующего включения в «прямом» и «косвенном» методе измерений. Данные
для второй группы таблиц представлены для режима: сопротивление нагрузки 0,5ком
и Uвых = 5в. За нулевой уровень принята амплитуда
спектральной плотности шумового напряжения.
Первая группа таблиц.
Ку = -1, Rн = 1ком, Uвых
= 2в.
№ горм. |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
шум |
Кг |
AD842 |
41 |
29,5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,00012 |
AD826 |
45 |
38,5 |
2,8 |
5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,00021 |
THS4062 |
45,7 |
36,3 |
3,8 |
1 |
4,4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,00023 |
Ку = 1 «прямой» метод, Rн = 1ком,
Uвых = 2в.
№ горм. |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
шум |
КгП |
AD842 |
42 |
31 |
1,8 |
3 |
2,4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,000083 |
AD826 |
43 |
36,5 |
3,8 |
4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,0001 |
THS4062 |
46,5 |
42,4 |
16,3 |
29,5 |
9,9 |
22,6 |
3,5 |
17,5 |
0 |
0,00015 |
Ку = 1 «косвенный» метод, Rн = 1ком,
Uвых = 2в.
№ горм. |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
шум |
КгК |
AD842 |
46,4 |
32 |
1,1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,00011 |
AD826 |
46,5 |
39,5 |
2,8 |
2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,00012 |
THS4062 |
50,3 |
38,5 |
6,8 |
14 |
6,4 |
7,1 |
0 |
5 |
0 |
0,00015 |
Вторая группа таблиц.
Ку = -1, Rн = 0,5ком, Uвых
= 5в.
№ горм. |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
шум |
КгК |
AD842 |
58 |
55,5 |
26,8 |
21 |
9,4 |
1,1 |
1 |
1 |
0 |
0,00042 |
AD826 |
63 |
64,5 |
30,8 |
36 |
30,4 |
40,1 |
17 |
35 |
0 |
0,00093 |
THS4062 |
63,8 |
63,2 |
31,8 |
32 |
21,4 |
26,1 |
13 |
18 |
0 |
0,00089 |
Ку = 1«прямой» метод, Rн = 0,5ком,
Uвых = 5в.
№ горм. |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
шум |
КгК |
AD842 |
60 |
54,5 |
27,8 |
22 |
2,4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,0003 |
AD826 |
61 |
61,5 |
33,8 |
35 |
30,4 |
38,1 |
18 |
34 |
0 |
0,00044 |
THS4062 |
64,3 |
59,6 |
35,3 |
37,5 |
25,9 |
28,6 |
11,5 |
26,5 |
0 |
0,0005 |
Ку = 1«косвенный» метод, Rн = 0,5ком,
Uвых = 5в.
№ горм. |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
шум |
КгК |
AD842 |
63,5 |
58,5 |
33,8 |
28 |
10,4 |
4,1 |
0 |
0 |
0 |
0,00035 |
AD826 |
65 |
63,5 |
31,8 |
35 |
34,4 |
39,1 |
27 |
34 |
0 |
0,00049 |
THS4062 |
69 |
64,1 |
29,8 |
35 |
26,4 |
20,1 |
20 |
17 |
0 |
0,00058 |
Результат анализа показывает:
1. Микросхема AD842 имеет самый короткий спектр во
всех режимах.
2. Микросхему AD826 лучше использовать при
нагрузке 1ком и более. В этом режиме ее спектр короче, чем у
THS4062.
3. Спектр гармоник у THS4062 хотя и не велик по
амплитуде, но более длинный. Микросхема более чувствительна к внутреннему
сопротивлению источника сигнала в неинвертирующем вклСвинтенок В. А. <svaleks
@ rambler . ru>
|