Bu LM324 op amp neden belirli bir frekansın üzerinde bir sinyal üretemiyor?

Bir R2R'yi DAC ve op olarak kullanmaya çalışan böyle bir devre eksikliği yok gibi görünüyor. amp. çıktı tamponu olarak. Bunlar bana mantıklı geliyor, ben de bir tane yapmaya karar verdim.

Biraz daha basit bir devre yaptım

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Bu devre, birlik kazancında çalışan bir LM324'ten tek bir op amp kullanır. Paketteki diğer 3 bağlantısız bırakılmıştır. Bir tezgah güç kaynağından gelen pozitif ray üzerinde +12 VDC'den sürülür.

"4.4k" (2R) dirençler seri olarak sadece iki 2.2k dirençtir.

D1-D4 yazdığım bir dalgalanabilir doğrudan dijital sentezleyici kullanarak bir atmega328p üzerinde çalışıyor. O kadar fazla konuşmayacağım, ama mikrodenetleyici +5 VDC'den çalışıyor, böylece her satır 0 veya 5 VDC.

R13, Q1 ve R14 sadece devre bir tür gerçek dünya yükünü sürüyordu. Transistör, ters çevirici bir amplifikatör görevi görür.

Başlangıçta R10 ve R12'yi atladım. Bu şekilde çıktı aldım.

• CH1 - sarı - DAC çıkışı
• CH2 - mavi - op çıkışı. amp.

Bu frekansta oldukça mantıklıydı.

• CH1 - sarı - DAC çıkışı
• CH2 - mavi - op çıkışı. amp.

Bu oldukça beklenmedik bir şekilde faz kaymalı üçgen dalga üretir.

Bu noktada R10 ve R12'yi ekledim.

• CH1 - sarı - evirmeyen giriş op. amp.
• CH2 - mavi - op çıkışı. amp.

Bu, çıkış voltajını yarıya indirdi, ancak daha doğru bir çıkışla sonuçlandı. Bu fark teorik olarak op'daki kazanç kullanılarak telafi edilebilir. amp.

Ancak yine de daha yüksek frekanslarda çalışmaz.

• CH1 - sarı - evirmeyen giriş op. amp.
• CH2 - mavi - op çıkışı. amp.

Bu durumda sadece bir faz üçgen dalga üretmekle kalmaz, aynı zamanda onu +2.5 VDC'ye veya yere geri yapmaz.

İşte kurulumun fiziksel bir çekimi:

Jumper kabloları ve breadboard'lar kullandığım için DAC'ımın üretebileceği pratik frekansın bir üst sınırı olmalı. Ancak kapsamımın ~ 60 KHz'lik kısmı çok fazla sorun olmamalı. LM324 için veri sayfası, 1 MHz'in op için pratik üst sınır olduğunu düşündürmektedir. amp. birlik kazancında. Gösterilen çıkış dalga formu op içindeki transistörler gibi görünüyor. amp. doymuş veya benzer bir etkiye sahiptir. İşlemsel yükselteçler hakkında yeterince bilgim yok.

DC'den 60 kHz'e kadar op amp çıkışındaki giriş sinyalinin doğru şekilde çoğaltılmasını sağlamak için devremde yapabileceğim bir değişiklik var mı?

LM324 için baktığım veri sayfası:

http://www.ti.com/lit/ds/snosc16d/snosc16d.pdf

Görünüşe göre Slew Rate Sınırlamaları ile karşılaşıyorsunuz ve çıktınız ' Slew-Induced Distortion ' olarak adlandırılan şeyi sunuyor - Op-Amp'in Output Swing'i Slew Rate ile sınırlıdır, böylece frekans, ' Dönüşmeye Bağlı Bozulma ' azalır - tipik olarak Op Amper Veri Sayfası ' Çıkış Salınımına Karşı Frekans ' grafiğine sahiptir.

Bir atın göz at Şekil 6 arasındaLM324 Veri Sayfası'nın 6'sına ve paylaştığınız kapsam yakalamalarına göre sinyalin grafikte nerede (aşağıya bakın). İdeal olarak "eğrinin altında" kalmak istersiniz.

Slew Rate hakkında daha fazla bilgi edinmek isterseniz, Op Amps için Precision Labs eğitimindeki 'Slew Rate' serisine bir göz atın .

LM324 eski ve yavaş bir OPA'dır. Sınırlı "dönüş hızı", 0,5 V / us'dan fazla değildir, bu da kendi denemenizde bulduğunuz gibi, 1 MHz'den daha büyük büyük genlik sinyal değişikliklerini takip etmenize izin vermez.

Dönüş hızını artırmak için yapabileceğiniz hiçbir şey yoktur. Daha hızlı bir işlemsel amplifikatör sağlamanız gerekir.

Bunun yerine bu veri sayfasını deneyin .
Tablo 6.8 - Çalışma Koşulları sayfa 7.
Tablodaki ilk parametre "Birlik kazancında dönme hızı" dır.
Bu size opamp çıkışının ne kadar hızlı hareket edebileceğini söyler ve bu LM324 için 0.5V / μs'dir - ve neredeyse hiç yükü yoktur (1MΩ || 30pF).

Kapsam ölçümlerinizden, 0.2 ila 0.25V / μs görüyormuşsunuz gibi görünüyor - bir yük ile tamamen mantıksız değil.

Genel kural, bir op-amp tam güç bant genişliğinin (üst sınır) birlik kazanma frekansının yaklaşık% 10'u veya daha az olmasıdır. Bunu düşün.

Birlik kazancı, üretimin belirttiği test koşullarında kazancın en iyi olana eşit olduğu bir frekansa ulaştığınız anlamına gelir. Bu tam güç çıkışı DEĞİLDİR. Tam güçten çok daha düşük bir değerde Vout = Vin anlamına gelir.

100 KHZ'de hFE 100 ve tam voltaj salınımına sahip bir transistör, 1 MHZ'de 1 volt pp giriş ile 1 volt pp giriş verebilir. Yapabileceği en iyi şey bu.

"Birlik kazancı" terimi biraz yanıltıcıdır, çünkü kullanılabilir kazanç anlamına gelir, ama gerçekte kazancı sınırına ulaşmıştır. Belirtilen kazanç ile tam güç çıkışı için, başlangıç ​​noktası olarak birlik kazancının% 10'unu alın.

Bazı imalatçılar, kazanç ve frekans vs yük çizelgeleri ile ayrıntılı ayrıntılara girerler. Veri sayfasında bulunuyorlarsa, tam güçte kullanılabilir kazancı bekleyip beklemediğinizi açıklığa kavuşturmaya yardımcı olurlar.

Bu transistör devresini deneyin

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Vout (13pF veya benzeri) üzerinde standart bir 10X kapsam probu ile yaklaşık 3 nanosaniye (50.000.000 Hertz) bant genişliğine sahip olacaksınız. Çıkış voltajı taban çizgisini kontrol etmek için R9'u ayarlayın.

R3'ü 220 veya 330 veya 430 ohm'a yükseltebilirsiniz; daha yüksek direnç değerlerinde, Vout 1.0v'ye yakın olduğunda Toplayıcı tabanı kapasitansı artar ve daha yavaş yerleştiğini görürsünüz. Böylece yüksek frekanslı doğrusal olmayan bir davranış ortaya çıkar (2. harmonik bozulma) ve toplam / fark intermodülasyonu elde edersiniz. Sadece 4 bit ile bunun sizin için bir sorun olacağından şüpheliyim. Ancak birkaç direnç daha, 6 veya 8 bite kadar ölçeklenebilir ve önceden hazır sin sinüs formları ile beslenebilir ve daha sonra FFT'yi bir kapsamda veya Spektrum analizöründe inceleyebilirsiniz.

Performans İyileştirme: Eğer 2 direncin alt tarafına (R1 ve R9, -0.2 volta kadar bias), doğrusallığınız artacaktır, büyük olasılıkla büyük # bitler için algılanabilir. Mantık Girdi satırlarındaki yüklemenin tutarlı olmadığını ve bunun da Doğrusal Olmayanlıklar oluşturduğunu unutmayın.

Belki de bipolar akım kaynakları ve yönlendirmek için kullanılan diyot anahtarları ile diferansiyel akım direksiyonunun kullanılması Doğrusalsızlığı azaltır. Bir noktada, Precision Monolithics Corp'tan pahalı bir şekilde, ancak 20MHz ila 50MHz bant genişliğine sahip bir DAC08 oluşturdunuz. Bu veri sayfasını inceleyin.

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/dac0800.pdf