이 LM324 op 앰프가 특정 주파수 이상의 신호를 재생할 수없는 이유는 무엇입니까?

R2R을 DAC 및 op로 사용하려고 시도하는 이와 같은 회로가 부족하지 않은 것 같습니다. 앰프. 출력 버퍼로. 이것들은 나에게 의미가 있으므로 하나를 구성하고 구성하기로 결정했습니다.

약간 더 간단한 회로를 만들었습니다

^{이 회로를 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

이 회로는 단일 이득에서 작동하는 LM324의 단일 연산 증폭기를 사용합니다. 패키지의 다른 3은 연결되지 않은 상태로 남아 있습니다. 벤치 전원 공급 장치에서 나오는 포지티브 레일의 + 12VDC에서 구동됩니다.

"4.4k"(2R) 저항기는 실제로 직렬로 연결된 2 개의 2.2k 저항기입니다.

D1-D4는 내가 작성한 웨이브 테이블 다이렉트 디지털 신시사이저를 사용하여 atmega328p에서 실행 중입니다. 나는 그것에 대해 많이 이야기하지 않을 것이지만, 마이크로 컨트롤러는 +5 VDC에서 실행되므로 각 라인은 0 또는 5 VDC입니다.

R13, Q1 및 R14는 회로가 일종의 실제 부하를 구동하고있었습니다. 트랜지스터가 반전 증폭기로 작동합니다.

나는 원래 R10과 R12를 생략했다. 나는 이렇게 출력했다.

• CH1-노랑-DAC 출력
• CH2-파랑-op 출력. 앰프.

이 빈도에서는 꽤 합리적이었습니다.

• CH1-노랑-DAC 출력
• CH2-파랑-op 출력. 앰프.

이것은 예상치 못하게 위상 편이 삼각파를 생성합니다.

이 시점에서 R10과 R12를 추가했습니다.

• CH1-노란색-op의 비 반전 입력. 앰프.
• CH2-파랑-op 출력. 앰프.

이것은 출력 전압을 반으로 줄 였지만 더 정확한 출력을 얻었습니다. 이 차이는 이론적으로 op의 게인을 사용하여 구성 할 수 있습니다. 앰프.

그러나 여전히 더 높은 주파수에서는 작동하지 않습니다.

• CH1-노란색-op의 비 반전 입력. 앰프.
• CH2-파랑-op 출력. 앰프.

이 경우 위상 삼각파를 생성 할뿐만 아니라 실제로 +2.5 VDC 또는 접지로 돌아 가지 않습니다.

다음은 설정의 실제 샷입니다.

점퍼 와이어와 브레드 보드를 사용하고 있기 때문에 DAC가 생산할 수있는 실제 주파수에는 약간의 상한이 있어야합니다. 그러나 내 범위가 나타내는 ~ 60 KHz는별로 문제가되지 않아야합니다. LM324의 데이터 시트는 1MHz가 op의 실제 상한임을 제안하는 것으로 보입니다. 앰프. 통일 이득. 표시된 출력 파형은 op 내부의 트랜지스터처럼 보입니다. 앰프. 포화 또는 유사한 효과. 연산 증폭기에 대해 충분하지 않습니다.

DC에서 60kHz로 출력되는 연산 증폭기에서 입력 신호를 정확하게 재생하기 위해 회로를 변경할 수 있습니까?

LM324를 찾고 있던 데이터 시트 :

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

Slew Rate Limitations를 실행하는 것처럼 보이고 출력에 ' Slew-Induced Distortion '이 표시됩니다. Op-Amp의 출력 스윙은 Slew Rate에 의해 제한되므로 주파수가 최대 출력 스윙에 대한 제한을 증가시키지 않으면 서 ' 슬루 유도 왜곡 '감소-일반적으로 연산 증폭기 데이터 시트에는 ' 출력 스윙 대 주파수 '플롯이 있습니다.

A는 한 번 봐 가지고이 그림 6 의 LM324 데이터 시트를 , 그리고 신호가 당신이 공유 범위를 캡처에 따라 줄거리입니다 (아래 참조). 이상적으로 "곡선 아래"를 유지하고 싶을 것입니다.

슬 루율에 대한 자세한 내용은 Precision Labs for Op Amps 교육 의 '슬 루율'시리즈를 참조하십시오 .

LM324는 오래되고 느린 OPA입니다. 0.5V / us 이하의 "슬루 레이트"가 제한되어 있으며, 이는 자체 실험에서 알 수 있듯이 1MHz보다 빠르게 큰 진폭 신호 변화를 추적 할 수 없습니다.

슬 루율을 향상시키기 위해 할 수있는 일은 없습니다. 더 빠른 연산 증폭기를 구입해야합니다.

대신 이 데이터 시트 를 사용해보십시오 .
7 페이지의 표 6.8-작동 조건을 참조하십시오.
표의 첫 번째 매개 변수는 "단일 이득에서의 슬 루율"입니다.
이것은 opamp의 출력이 얼마나 빨리 이동할 수 있는지를 알려주며,이 LM324의 경우 0.5V / μs이며 거의 부하가 없습니다 (1MΩ || 30pF).

스코프 측정 결과 약 0.2 ~ 0.25V / μs 인 것처럼 보입니다 (부하에서는 전혀 불합리한 것은 아님).

일반적으로 연산 증폭기 최대 전력 대역폭 (상한)은 단일 이득 주파수의 약 10 % 이하입니다. 생각 해봐

유니티 게인은 제조업체가 지정한 테스트 조건 하에서 게인이 최대 1 인 주파수에 도달했음을 의미합니다. 이것은 전체 강도 출력이 아닙니다. 그것은 단순히 전체 전력보다 훨씬 낮은 값에서 Vout = Vin을 의미합니다.

100KHZ에서 hFE가 100이고 전체 전압 스윙이있는 트랜지스터는 1Vpp 입력으로 1MHZ에서 1Vpp를 출력 할 수 있습니다. 그것이 최선을 다하는 것입니다.

"유니티 게인"이라는 용어는 사용 가능한 게인을 암시하기 때문에 약간 오해의 소지가 있지만 실제로 게인은 한계에 도달했습니다. 명시된 게인으로 전체 전력을 출력하려면 단일 게인의 10 %를 시작점으로 사용하십시오.

일부 제조업체는 이득 대 주파수 및 부하 등의 차트를 사용하여 세부적인 세부 정보를 제공합니다. 데이터 시트에있는 경우 세부 정보를 읽고 전체 전력에서 유용한 이득을 기대할 수있는 곳을 명확하게 알려줍니다.

이 트랜지스터 회로를 사용해보십시오

^{이 회로를 시뮬레이션 – 회로도를 사용하여 생성CircuitLab을}

Vout (13pF 정도)에 표준 10X 스코프 프로브를 사용하면 약 3 나노초 (50,000,000 Hertz) 대역폭을 갖게됩니다. 출력 전압베이스 라인을 제어하려면 R9를 조정하십시오.

R3을 220 또는 330 또는 430Ω으로 증가시킬 수 있습니다. 더 높은 저항 값에서 Vout이 1.0v에 가까울 때 수집기-베이스 캐패시턴스가 상승하고 더 느리게 안정되는 것을 볼 수 있습니다. 따라서 고주파수 비선형 동작 결과 (2 차 고조파 왜곡)와 합 / 차 상호 변조가 발생합니다. 4 비트 만 있으면 이것이 문제가 될 것입니다. 그러나 몇 개의 저항기를 6 비트 또는 8 비트로 확장하고 미리 통조림 된 SUM 파형을 공급 한 다음 스코프 또는 스펙트럼 분석기에서 FFT를 검사 할 수 있습니다.

성능 향상 : 2 개의 저항 (R1 및 R9)의 하단을 -0.2V로 바이어스 할 수 있으면 선형성이 향상되어 큰 # 비트에서 감지 할 수 있습니다. 로직 입력 라인의 로딩은 그렇지 않습니다 일정 , 이것은 또한 비선형 성을 생성합니다.

조향에 사용되는 바이폴라 전류 소스 및 다이오드 스위치와 함께 차동 전류 스티어링을 사용하면 비선형 성이 줄어 듭니다. 어느 시점에서 Precision Monolithics Corp의 DAC08을 고가로 구축했지만 대역폭은 20MHz ~ 50MHz입니다. 해당 데이터 시트를 확인하십시오.

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