Зачем нужно уметь проверять операционный усилитель
Я думаю любой кто занимается радиоэлектроникой хотя бы раз в своей жизни сталкивался с операционным усилителем. И большинство даже не пытаются разобраться что это такое и применяют его к принципу чёрного ящика. Есть два входа, выход, иногда какие-то дополнительные выводы для корректирующих цепей и также выводы питания.
Ну и что это устройство должно выполнять какие-то функции например усиление сигнала.
А во вторых тема сегодняшней статьи другая. Многие ещё сталкиваются с такой проблемой. Как проверить операционный усилитель.
Почему собранная вами схема на операционнике не работает. Дело в нем или может в чём-то другом.
Так же кто занимается ремонтом и электроники, тоже я думаю сталкивались с такой проблемой — как проверка операционного усилителя.
Но хотелось бы проверять операционные усилители таким методом чтобы это было очень просто. Например используя тот же мультиметр. Или даже ещё проще например как проверить операционный усилитель при помощи простого светодиода.
Оказывается такие методы существуют, об одном из них сегодня и поговорим в этой статье.
Проверяйте этим методом можно практически любой операционный усилитель. Для этого нам понадобится источник питания можно использовать батарейку или аккумулятор напряжением от 5 вольт и выше. Но чтобы не превысить максимальное напряжение питания вашего операционного усилителя. Лучше всего использовать напряжение от 5 до 10 в.
Также понадобится любой слаботочный светодиод. Каким он будет цветом это неважно. И ограничивающий ток резистор. Сопротивлением от 500 ом до 1 ком. Вот и все детали которые нам понадобятся.
Схема проверки Операционного Усилителя
Вот вот как всё это выглядит схематически:
Для примера изображён операционный усилитель lm358. В своём корпусе он имеет два отдельных усилителя. И на схеме изображена как раз проверка одного из них. Второй усилитель проверяется аналогично.
Это можно всё делать и навесным монтажом. Но лучше всего собрать на какой-нибудь макетке.
Принцип работы этого метода проверки усилителя
В двух словах принцип такой. Замыкается выход операционного усилителя с инвертирующим входом. К нему и подключается светодиод (Анод) через ограничивающий ток резистор. Второй вывод светодиода (Катод) подключен на минус питания.
Если второй вход (прямой) операционного усилителя остаётся висящим в воздухе. Светодиод будет светиться. Так как в данном случае собрана схема буферного повторителя. Все наводки которые присутствуют на этом входе, даже если он очень короткий, будут полностью повторяться на выходе микросхемы. Что в свою очередь зажжёт светодиод.
Если мы теперь закоротим этот вход операционного усилителя на минусовой провод. На выходе так же будет присутствовать ноль и светодиод погаснет.
Если всё происходит по этому алгоритму. То это говорит о том что ваш операционный усилитель рабочий.
Из этой статьи вы можете узнать что цены находится если разобрать энергосберегающую лампу. Которая вышла из строя или вы по каким-то другим причинам уже не используете. Не выкидывать же сразу.
Сейчас все уже перешли на новые светодиодные лампы. Но закромах можно ещё отыскать старые лампы экономки, которыми мы пользовались всего лишь несколько лет назад. А в некоторых они и до сих пор служат. И если лампа вышла из строя, то может в ней что-то можно взять полезное для себя.
Моя коллекция схем старых ЛАМП Экономок
Если посмотреть повнимательнее на схему, то не считая резисторов, больше всего мы можем здесь встретить диоды. Часто они на 1А и 1000В это выпрямитивные диоды 1N4007. Они применяются и в диодных мостах. Да и так просто тоже пригодятся.
После диодов стоит обратить внимание на конденсаторы. Практически все невысоковольтные что по-своему неплохо. Как минимум в схеме всегда есть один электролитический конденсатор на 400В. Но присутствует ещё и другие конденсаторы их как правило от трёх и больше и они тоже все высоковольтные.
Одни из самых ценных деталей которые присутствуют в знергосберегающих лампах — это мощные высоковольтные транзисторы. На которых можно собирать для себя различные полезные схемы.
Транзисторы биполярные. В схеме два штуки. И чем мощнее лампы вы разбираете, тем более мощные транзисторы там присутствуют. На таких транзисторах получаются очень неплохие преобразователи и импульсные блоки питания
Также на каждой схеме присутствует минимум два дросселя. И особенно стоит обратить внимание на один из них. Которые намотан на стандартном Ш-образном ферритовом сердечнике. Как его просто разобрать, а также перемотать можно посмотреть следующие статье.
Так же в схемах присутствует динистор. А ещё иногда встречаются термисторы.
Что оказалось внутри старых энергосберегающих Ламп
И вот теперь я хочу показать свою лову радиодеталей из одной лампы. Конечно же не считая резисторы. Вроде бы как неплохо. Но встречаются лампы из с более широким ассортиментом деталей
Несмотря на капризы погоды, лето неумолимо приближается. Значит, занятия в спортивном зале или домашние тренировки получится заменить на активности под открытым небом. Собрали для вас товары, которые сделают уличные воркауты интереснее, увлекательнее и полезнее.
Мегамаркет дарит пикабушникам промокод килобайт. Он дает скидку 2 000 рублей на первую покупку от 4 000 рублей и действует до 31 мая. Полные правила здесь.
В компактную поясную сумку поместятся телефон, ключи, кошелек или другие нужные мелочи. Во время тренировки все это не гремит и не мешает, но всегда находится под рукой. Материал сумки прочный и влагонепроницаемый, вещи в ней защищены от повреждений, царапин или пота.
С фитнес-резинкой можно тренировать все группы мышц: руки, ноги, кор, ягодицы. А еще она облегчает подтягивания и помогает мягко растягиваться. В сети можно найти огромное количество роликов с упражнениями разной степени сложности. Нагрузка легко дозируется: новичкам подойдет резинка с сопротивлением до 23 кг, опытным атлетам — до 57 кг. При этом оборудование максимально компактно и поместится даже в небольшую сумку.
Для тех, кому надоели обычные тренировки. Слэклайн — это стропа шириной 50 мм, с помощью которой осваивают хождение по канату. Тренажер учит сохранять баланс, прокачивает координацию и концентрацию, а еще дает отличную нагрузку на спину, руки и ноги.
Настольный теннис — простой в освоении вид спорта, который отлично помогает размяться и тренирует скорость реакции. В комплект входят две ракетки, три мяча, сетка, накладка и чехол — все, что нужно, чтобы поиграть вечером во дворе с другом или устроить небольшие соревнования. Этот недорогой набор подойдет именно для развлечения и веселья, устанавливается почти на любой стол.
Еще один вид спорта, которым можно заниматься, даже не имея серьезной подготовки — бадминтон. С набором от Wish Steeltec вы сможете потренировать силу удара, побегать и просто хорошо провести время. Детали яркие, так что их трудно потерять даже на природе. Леска натянута прочно, ресурса ракеток должно хватить не на один сезон.
Фрисби воспринимается как простое пляжное развлечение. Тем не менее перекидывание друг другу тарелки задействует все группы мышц и развивает скорость реакции. Эта тарелка летит далеко и по понятной траектории — отличный снаряд для начала. Кстати, фрисби — это еще и ряд спортивных дисциплин со своими правилами и техническими сложностями, так что игра с друзьями может перерасти в серьезное увлечение.
Стильный мяч из износостойкой резины отлично подходит для уличных тренировок. Вы сможете поиграть компанией в баскетбол или стритбол или просто отработать броски. При производстве используется технология сбалансированного сцепления: это значит, что снаряд не сбежит от вас и будет двигаться по стабильной траектории.
Футбол — один из самых популярных в России видов спорта. Играя, можно отлично побегать, потренировать меткость и отработать взаимодействие в команде. Футбольный мяч Torres Striker выполнен из качественного полиуретана и резины и выдержит не один десяток матчей, не потеряв упругости. Отличная балансировка и оптимальный размер делают его подходящим как для взрослых, так и для подростков. Он достаточно тяжелый, почти как в профессиональном спорте, так что совсем малышам не понравится.
Пляжный или обычный волейбол? А может быть, пионербол, как в детском лагере? Мяч TORRES SIMPLE COLOR подойдет для любой из этих игр. Камера отлично держит давление, поэтому вам не придется постоянно подкачивать его, а качественные материалы (полиуретан и бутил) сохраняют все характеристики даже при интенсивном использовании.
Многоскоростной велосипед с рамой 19-го размера подойдет как мужчинам, так и женщинам. Это отличный вариант для новичков: модель доступная, удобная. Поможет понять, нравится ли вам велоспорт. Конструкция велосипеда позволяет ездить по дорогам разных типов, поэтому вы сможете перемещаться по городу или отправиться в поход. Есть складной механизм — велосипед с ним легко возить в машине, на электричке и просто хранить в кладовке.
Более продвинутая модель для тех, кто уже оценил прелесть движения на двух колесах. Геометрия велосипеда предполагает вертикальную посадку. Это обеспечивает более удобное положение тела, чем на других байках. В конструкции предусмотрены детали для комфорта и безопасности: пружинная вилка с ходом 100 мм, сервисная подводка тросов и дисковые гидравлические тормоза.
Если вы не фанат велоспорта, но хотите получить свою дозу физической нагрузки, перемещаясь по городу, выбирайте самокат. В модели PLANK Magic 200 есть регулировка руля по высоте, надежные тормоза и прочная увеличенная дека из алюминия. Когда вы катаетесь на самокате, работают мышцы ног, ягодиц, спины и живота, а заодно добираетесь, куда нужно. Если вы решите сделать паузу в тренировках, самокат легко складывается для хранения.
Любая активность на свежем воздухе требует хорошей обуви, специально сделанной для занятий спортом. Яркие кроссовки Hoka RINCON 3 с облегченным весом амортизируют, снижают нагрузку на суставы. Выраженный рельеф подошвы обеспечивает сцепление с поверхностью вне зависимости от того, где проходит тренировка: на специальной площадке, асфальте или грунте.
Легкие женские кроссовки из линейки Clifton подходят для занятий на твердых покрытиях. Дышащий сетчатый верх поддерживает вентиляцию стоп, чтобы можно было тренироваться даже в жару. Подошва из легкой пены EVA гасит силу ударов. Кроссовки беговые, подходят для тренировок на длинных дистанциях.
Во время занятий на свежем воздухе важно защитить голову от перегрева. С этим отлично справится легкая и светлая бейсболка — например, от GLHF. Она удобно сидит на голове, не сваливается и не отвлекает от занятий, благодаря сетке голова меньше потеет. Козырек жесткий и не мнется.
Не забудьте защитить кожу от солнца — чтобы не было мучительно больно на следующий день после тренировки под открытым небом. В этом поможет крем против пигментных пятен с сильной защитой от ультрафиолета SPF50. Водостойкая текстура легко наносится и быстро впитывается, действует два часа — потом крем нужно обновить.
Удобные и стильные солнцезащитные очки защищают глаза благодаря фильтру UV400, который поглощает до 99.99% ультрафиолета. Они выполнены из легких материалов и плотно прилегают к голове. Ударопрочные поликарбонатные линзы с антибликовым покрытием подходят для разных видов спорта.
Используйте промокод килобайт на Мегамаркете.Он дает скидку 2 000 рублей на первую покупку от 4 000 рублей и действует до 31 мая. Полные правила здесь.
Реклама ООО «МАРКЕТПЛЕЙС» (агрегатор) (ОГРН: 1167746803180, ИНН: 9701048328), юридический адрес: 105082, г. Москва, ул. Спартаковская площадь, д. 16/15, стр. 6
А нагрузка в свою очередь низкоомная (нагрузкой может даже выступать вход какого-то усилителя)
И давайте попробуем представить как это будет выглядеть схематически.
В сущности у нас получается резистивный делитель из двух резисторов. R1 — выходного резистора нашего источника сигнала (и допустим наш источник сигнала имеет выходное сопротивление 10 кОм) и R2 резистора нагрузки (а сопротивление нагрузки 1 ком).
Из этой схемы понятно что ослабление напряжения будет происходить в любом случае. Даже если бы резисторы имели одинаковый номинал или в плоть до наоборот R1 < R2.
Давайте подключим осциллограф и посмотрим что происходит с сигналом. Первый щуп осциллографа подключим к выходу генератора (на сам источник сигнала), а второй к нагрузке.
Допустим сигнал у нас звуковой частоты 1 кгц и амплитудой 1 Вольт
На осциллограмме наши два сигнала синий график это входной сигнал и светло-жёлтый — это то что мы имеем на нагрузке.
Как видно выходной сигнал очень сильно ослаблен.
Как же решить эту проблему.
И вот как раз одним из способов решения и является буферный усилитель.
Вариантов буферных усилителей существует множество. Они могут быть и на лампах, на транзисторах, но нас сейчас интересует буфер на операционном усилителе.
Коэффициент этого усилителя равен единице. Но у такого схемного решения есть другие преимущества, которые которая как раз в нашем случае очень необходимы.
Буферный усилитель напряжения понижает выходное сопротивление источника, в идеале являясь генератором напряжения с нулевым выходным сопротивлением. Выходное напряжение такого усилителя, как правило, равно входному; такие буферные усилители называют повторителями.
И тем более что схема с применением операционного усилителя получается очень простой. Всего лишь нужно замкнуть выход этого усилителя с инвертирующим входом.
Для примера будем использовать самый простой, дешёвый и распространённый усилитель lm358
И вот теперь используя операционный усилитель в режиме Буферного Каскада попробуем решить нашу задачу.
У нас тот же источник сигнала и та же нагрузка. Только теперь разрыв нашей схемы включен буферный каскад.
Для полноты измерений подключим ещё третий щупа с осциллографа.
И вот такую картину мы можем увидеть на нашей осциллограмме. Так как сигналы частично совпадают их лучше разнести на три графика чтобы они не сливались.
И небольшое пояснение
1 осциллограмма — сигнал нашего источника
2 осциллограмма — сигнал на входе операционного усилителя
3 осциллограмма — сигнал на нагрузке
Какие выводы из этого можно сделать:
выходной сигнал у нас частично искажён, а точнее искажена его отрицательная полуволна.
положительная полуволна полностью повторяет входной сигнал.
Можно сказать что частично мы проблему решили. Но у нас появилась другая проблема — искажение сигнала отрицательной полуволны.
И давайте попробуем разобраться как решить теперь эту проблему.
Имеется несколько вариантов решения. Давайте попробуем разобраться применив некоторые из них.
Первый вариант решения проблемы искажения сигнала
Сразу же приходит на ум очень простое решение. Наш входной сигнал нужно сместить вверх. То есть добавить ему положительную составляющую. Это также можно сделать различными способами. И один из них подать напряжение смещения.
Я это смещение включу в генераторе источника нашего сигнала. Давайте посмотрим на наши осциллограммы
И теперь все три осциллограммы полностью идентичны, то есть в идеале они должны совпасть. Но это всё в идеале. Как это будет выглядеть на практике?
В какой-нибудь следующих статей, а также видят я соберу реальные схемы и сделаю реальные замеры.
И потом сравним результаты и сделаем выводы.
Второй вариант решения проблемы искажения сигнала
Наша проблема возникла из-за того что мы применили при питании операционного усилителя однополярное питание. Получается что если мы, наш усилитель будем питать от двухполярного источника мы должны решить эту проблему.
Давайте немного изменим схему и опять всё посмотрим на осциллограммах
Как видно из схемы изменения незначительные но требуется ещё один источник питания
Вот конечный результат наших измерений. Как видим наши три идеальных сигнала полностью совпадающих.
Чтобы ответить на этот вопрос давайте сначала посмотрим на график вольт-амперной характеристики диода и стабилитрона.
И начнем с диода
ВАХ Диода
ВАХ Стабилитрон
Вам не кажется что в них однозначно есть сходство. Единственное что. Нас не интересует тот участок характеристики диода где у него происходит пробой.
А вот прямое падение напряжения на диоде мы будем использовать. Пускай вас не пугает то что это напряжение довольно маленькое. Примерно от 0,5 до 0 8 Вольт.
Мы ведь можем набрать нужное нам напряжение цепочкой из последовательно включенных диодов.
Последовательное включение Диодов
При этом общее падение напряжения на этой цепи будет равно сумме падений напряжений на каждом из диодов.
А дальше всё как в стандартной схеме подключение стабилитрона. С обязательным токо-ограничивающим резистором.
Подключение Стабилитрона
Только схеме стабилитрон заменяем цепочкой из диодов. При этом развернули их на 180° так как мы используем прямое включение диодов.
Подключение Диодов вместо Стабилитрона
Более подробно это можно посмотреть видео ниже. Там не только теоретическая часть но всё это показано на практике с реальными схемами и замерами.
А также в конце выводы и рекомендации по применению данной схемы замены стабилитрона.
Если кому нужен усилитель напряжения. Например для усиления показаний каких-либо датчиков. Также замер допустим напряжение на токовом шунте и т. д.
Я Часто использую схему на операционнике LM358.
Формулы для расчёта также представлены. У меня собран усилитель с коэффициентом усиления 10 Хотя Вы можете рассчитать на нужный для вас коэффициент. На днях постараюсь на эту тему снять видео.
Схема на сколько простая что проще некуда. Операционник и всего лишь два резистора. Вместо резистора R2 лучше поставить подстроечник. На входе также можно поставить резистор например на 1 ком. Не забываем о втором усилителе расположенном в этом же корпусе. Точнее не о самом усилителе, а его не использованных выводах. Их не рекомендуется оставлять не подключенными.
Взять с собой побольше вкусняшек, запасное колесо и знак аварийной остановки. А что сделать еще — посмотрите в нашем чек-листе. Бонусом — маршруты для отдыха, которые можно проехать даже в плохую погоду.
Резистор — это ПАССИВНЫЙ элемент электронной схемы. Это значит, что он не имеет возможности усиливать или генерировать сигналы, а только выступает как сопротивление для протекания электрического тока.
Он состоит из материала с высоким электрическим сопротивлением (обычно из углеродной керамики, сплавов некоторых металлов или полупроводника).
Резисторы можно найти практически во всех электронных устройствах. Они используются для различных целей, в частности, для ограничения тока в цепях, в качестве делителей напряжения, для обеспечения напряжения смещения для активных элементов электрических цепей, в качестве терминаторов линий передачи (согласованных нагрузок). А также в RC цепях в роли время задающих элементов. В Современной электронике у резистора много и других функций
Главная функция резистора состоит в том, чтобы ограничивать ток, протекающий через него, тем самым снижая напряжение между его выводами в соответствии с
Законом Ома: I= U / R
где U — напряжение, I — ток, R — сопротивление.
Резисторы имеют разные значения сопротивления, которые измеряются в омах (Ω). Они могут быть фиксированными с определенным значением сопротивления.
При этом внешний вид их может существенно различаться из-за различных параметров. Таких например как мощность.
Так же резисторы могут быть переменными или подстроечными, где сопротивление можно изменять, например, с помощью регулировочного вала . Или каким-нибудь другим способом.
Электрическое сопротивление резистора или любого проводника является мерой его противодействия протеканию электрического тока. В СИ сопротивление измеряется в омах. Сопротивление имеет практически любой материал кроме сверхпроводников, имеющих нулевое сопротивление.
Допустимое отклонение РЕЗИСТОРА от номинального значения
Конечно, можно сделать резистор с очень точным значением сопротивления. И они конечно же существуют. Но производство таких резисторов довольно дорогое.
К тому же, очень точные резисторы бывают нужны достаточно редко, например, в качестве делителей напряжения в Измерительных приборах.
В этой статье речь будет идти о не дорогих резисторах широкого потребления. Которые используют в производстве массовой электроники. Например при точность ±20% что вполне допустимо. Для резистора сопротивлением 1 кОм это означает, что любой резистор с сопротивлением в диапазоне от 800 Ом до 1200 Ом будет считаться резистором 1 кОм.
Допуск на некоторые особо критичные случаи может быть ±1% или даже ±0.05%. В то же время следует отметить, что в наше время сложно найти резисторы с допуском 20%. Обычными являются 5-процентные резисторы. Во времена ламповых и первых транзисторных радиоприемников, такие резисторы были дорогими и чаще всего обычными были 20-процентные резисторы.
Рассеиваемая мощность РЕЗИСТОРА
При протекании через резистор электрического тока, часть энергии преобразуется в тепловую и при этом сам резистор нагревается. Иногда довольно сильно. Тепло рассеивается в окружающую среду и на соседние элементы. При этом, тепловая энергия должна быть передана так, чтобы температура резистора и окружающих его элементов оставалась в пределах нормы. Мощность, выделяемая на резисторе, определяется по формуле:
Здесь V — напряжение в вольтах на резисторе
R сопротивлением в омах,
I — Ток протекающий через резистор в амперах.
Мощность, которую резистор может рассеивать без ухудшения параметров в течение длительного периода времени, называется предельной рассеиваемой мощностью.
В общем случае, чем больше корпус резистора, тем большую мощность может он рассеивать. Выпускаются резисторы различной мощности и можно встретить резисторы от 0,01 Вт до сотен ватт. Углеродистые резисторы обычно выпускаются мощностью 0,125–2 Вт.