Оценка нелинейности некоторых  ОУ

Свинтенок В. А.

Первая группа.

«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).

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

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».

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.

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.

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.

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.

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.

Ку = 1 «прямой» метод, Rн = 1ком, Uвых = 2в.

Ку = 1 «косвенный» метод, Rн = 1ком, Uвых = 2в.

Вторая группа таблиц.

Ку = -1, Rн = 0,5ком, Uвых = 5в.

Ку = 1«прямой» метод, Rн = 0,5ком, Uвых = 5в.

Ку = 1«косвенный» метод, Rн = 0,5ком, Uвых = 5в.

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.

Свинтенок В. А. <svaleks @ rambler . ru>

____________________________________