Хорошие операционные усилители для звука: Лучшие операционные усилители для звуковых схем

Лучшие операционные усилители для звуковых схем

Выбор операционного усилителя (ОУ) для аудио применений

Условные обозначения, принятые для этой страницы:

• Треугольник используется для обозначения операционного усилителя
• Вывод подключения напряжения питания положительной полярности (+V) расположен слева от треугольника и направлен вверх.
• Вывод подключения напряжения питания отрицательной полярности(-V) расположен слева от треугольника и направлен вниз.
• Неинвертирующий вход расположен слева и обозначен знаком «+».
• Инвертирующий вход расположен слева и обозначен знаком «-».
• Выход ОУ изображается справа в вершине треугольника и направлен вправо
• Выводы частотной компенсации или регулировки напряжения смещения справа от контактов питания и направлены вверх или вниз.
• Названия корпусов соответствуют стандартизированным обозначениям.

Простой Операционный Усилитель в корпусе DIL8 (V1)

Контакт 4 = -V 
Контакт 7 = +V 
Примеры : 709, 748, CA3130, LT1028, NE5534, OPA121, AD797

Одиночный ОУ в корпусе DIL8 (V2)

Контакт 4 = -V
Контакт 7 = +V 
Примеры : 741, AD711, LF351, LM301, OPA606, TL061, TL071, TL081, OPA604, OPA627 (более специализированные приборы, предназначенные для схем сбора данных, но иногда используются и для аудио)

Одиночный ОУ в корпусе DIL8 (V3)

Контакт 4 = -V
Контакт 7 = +V 
Примеры : EL2030

Одиночный ОУ в корпусе DIL8 (V4)

Контакт 4 = -V
Контакт 7 = +V 
Примеры : OP07, OP27, OP37, OPA134

Сдвоенный ОУ в корпусе DIL14

Контакт 4 = -V
Контакт 13 = +V 
Примеры : 747, NE5533 (двойной NE5534)

Сдвоенный АОП в корпусе DIL8

Контакт 4 = -V
Контакт 8 = +V
Примеры : 1458, 1558, 4559, AD642, AD644, AD647, AD648, AD712, LF353, LM358, LM833, NE5532, JRC5532, OP270 (обратите внимание, есть также OP270 в 14-контактном корпусе), OP275, OPA2107, OPA2111, OPA2134, OPA2604, TL062, TL072, TL082, TL052, JRC072, JRC4558, MC4558, LM4558, MC33078

Счетверенный АОП в корпусе DIL14

Контакт 11 = -V 
Контакт 4 = +V 
Примеры : 4156, LM124, LM324, LM348, LM837, OPA404, TL064, TL074, TL084, OPA4134, MC33079

Самые популярные ОУ

Некоторые ОУ стали очень популярны и использовались в тысячах конструкций. Кто из электронщиков последних десятилетий не знает uA741? Но uA741, конечно, не единственный сверх — популярный ОУ. У него есть множество «инкарнаций», такие как например uA747 (сдвоенный 741), MC1458 (сдвоенный 741), LM348 (счетверенный 741).

Также стали очень популярными чипы серии TL0xx (TL071, TL072, TL074, TL081, TL082, TL084) и CA3140. Микросхемы LM324, LM358 и CA3140 очень часто применяются в схемах с однополярным питанием. Серии TL07x и TL08x в основном используются для схем с симметричным питанием.

Самые известные, но не обязательно лучшие для аудио…

LM741 и LM324 очень популярны и используются повсеместно, то это главным образом благодаря тому, что они внесли огромный вклад в небольшую революцию в области интегральных усилителей. LM741 и LM324 были «лучше» и стабильнее своих предшественников LM709, но их характеристики вряд ли предназначались для усиления слабых звуковых сигналов. Тем не менее, они все таки для этого использовались, порой даже в схемах микрофонных усилителей.

NE5532 и NE5534 — отличное соотношение цена/качество. Очень подходят для изготовления небольших микрофонных предусилителей или даже предусилителей RIAA (RIAA — сертификация американской ассоциации звукозаписывающей индустрии Recording Industry Association of America). Эти чипы имеют небольшую склонность к нестабильности на высоких коэффициентах усиления (паразитные автоколебания на высокой частоте, обычно неслышимые и видимые только на осциллографе, приводящие однако к искажению звукового сигнала при прослушивании). Однако это явление легко устранить, обеспечив хорошую развязку по питанию и и добавив небольшую емкость в несколько пФ в цепи обратной связи. 

Кроме того, иметь четыре ОУ в одном корпусе (например LM324) было и остается весьма практичным, даже при сомнительной линейности и уровне шума этих чипов.

Мое любимые ОУ для аудио

Кое-кто осуждает использование развязки источника питания, так как это может привести к увеличению шума.  Лично я выступаю за использование локальной развязки по питанию. Я всегда буду защищать её использование, пока сам не увижу неблагоприятный эффект. 

Существует версия NE5534N с более низким уровнем собственного шума, чем у NE5534. Честно говоря, я пробовал оба и не заметил никакой разницы на слух или на осциллографе. Но, возможно, мои тесты были недостаточно «чистыми», чтобы заметить разницу…

TL071, TL072, TL074 — я использовал их много раз для схем усиления сигналов линейного уровня и даже для микрофонных предусилителей (хотя для последних я предпочитаю NE5534). Они дают очень хорошие результаты, а также имеют очень хорошее соотношение цена/качество.

AD797 — эта схема идеальна для изготовления малошумящих микрофонов или предусилителей RIAA. Я использовал этот чип один раз для реализации предусилителя RIAA. Результат меня полностью удовлетворил. На тот момент у меня не было возможности провести сравнения с NE5534 (или 5532), но мне кажется, что последний все же лучше.  Однако, это был единичный опыт, и не стоит принимать его за правило.

OPA2134 — используется в микрофонных предусилителях или предусилителях RIAA, а также во входных каскадах некоторых звуковых устройств (микшерных пультов, радиопередатчиков).

OP27 и OP37 — считается «лучше», чем NE5534, особенно с точки зрения уровня шума. И правда, эти микросхемы менее «шумны», чем NE5534, но большая разница в цене между ними и последними мне не кажется оправданной, по крайней мере, для звуковых схем. 

Общее правило выбора «правильного» ОУ для звука

Я не знаю никаких магических правил. Вообще говоря, ОУ с биполярными транзисторами на входе всегда предпочтительнее, чем с входами на полевых транзисторах. Тем не менее, OPA2134 (FET) имеет «всего» на 6 дБ больше шума, чем NE5534 (биполярный). Время нарастания ( скорость нарастания выходного напряжения) является важным параметром, который дает хорошее представление о том, что можно ожидать от сигнала большой амплитуды и высокой частоты (скажем, выше 10 кГц для аудио).  

Если ОУ недостаточно быстр, не ожидайте от него слишком многого… TL07x (FET) имеет довольно высокий уровень шума (18 нВ/rHz), но его время нарастания 13 В/мкс достаточно хорошее, в любом случае, намного выше, чем у LM741 (0,5 В/мкс)! Кстати, необходимо иметь в виду, что время нарастания около 2 В/мкс достаточно для обработки сигнала частотой 20 кГц с полной амплитудой.

Хорошая репутация, но лично не пробовал

LT1028 — эта довольно старая микросхема, которая всегда считалась одной из лучших в области аудио и много раз использовалась в микрофонных предусилителях, предусилителях RIAA и NAB. К сожалению, ни разу не держал в руках.

LM4562 — более новый чип, чем LT1028, с очень хорошими характеристиками.

LM6172 — может работать на более высокую емкостную нагрузку, чем средние ОУ, и имеет низкий уровень искажений.

AD8599 —

OPA2211 и OPA2827- 

Разные производители одних и тех же чипов

NE5534 не обязательно имеет те же звуковые качества, что и другой NE5534, выпущенный другим производителем.  Один и тот же образец интегральной схемы могут предлагать разные производители, они не обязательно будут изготавливаться по одним и тем же технологиям, каждая отрасль имеет свои предпочтения и «секреты» производства. Я не претендую на то, что один бренд лучше другого. Тем не менее, похоже, что аудиофилы предпочитают бренд JRC, а не Signetic, Philips или Texas Instruments. Burr Brown — еще один бренд, заслуживший солидную репутацию благодаря высокому качеству в области аудиотехники. Однако мы должны оставаться скромными в этих суждениях и помнить, что есть схемные решения, в которых звуковые различия слышны меньше, чем в других.

Замена операционных усилителей

Безопасно ли менять одну микросхему на другую? Если корпуса содержат одинаковые функциональные блоки (например, два ОУ), то да. Существуют корпуса DIL8, содержащие только один ОУ (например, NE5534), и корпуса DIL8, содержащие два ОУ (например, NE5532). Таким образом, NE5534 и NE5532 имеют идентичный корпус (DIL8), но поскольку их внутренняя структура (распиновка) различается, замена одного на другой может просто привести к их полному выходу из строя! 

С другой стороны, замена TL084 (корпус DIL14) на TL074 (также в корпусе DIL14) вполне возможна, поскольку разводка четырех ОУ, которые они оба содержат — идентична.  

Обратите внимание, что вы можете использовать для замены ОУ с отличающейся распиновкой, используя сделав (или купив) небольшую плату — перходник. Ничто не мешает вам заменить NE5532 (двойной ОУ в корпусе DIL8) двумя NE5534 (каждый в корпусе DIL8), используя небольшую печатную плату, обеспечивающую механический «интерфейс»

Переведено с французского. Источник >>

Сравнительный тест Операционных Усилителей для Аудио

Содержание

• 1 Лабораторная установка
• 2 Подопытные кролики
• 3 Результаты измерений
• 4 Дифференциальный усилитель
• 5 I-V преобразователь
• 6 Аутсайдеры
• 7 Маленькие полезности
• 8 И это только начало…

Всё получилось как бы само собой: отлаживал я стенд для частотного анализа своих изделий, добивался минимального уровня искажений. Ведь очень хочется, чтобы за шумами и искажениями стенда можно было разглядеть то, что привносит тестируемый аппарат. В процессе отладки не смог удержаться и протестировал все более или менее качественные Операционные Усилители (ОУ), имевшиеся под рукой на тот момент.

В качестве АЦП была взята плата XMOS “XK-USB-AUDIO-U8-2C” (на ней АЦП CS5340). Есть на ней и ЦАП, но сравнив уровень помех от этой платы, и то, что выдавала купленная на eBay платочка ЦАП на AD1955 (всего было проверено 9 различных ЦАП’ов и звуковых карт), всё неумолимо разрешилось в пользу менее претенциозного, и одновременно ощутимо менее шумного брата родом из Поднебесной (увы, оба моих FluidDAC уже не у меня трудятся). Максимально достижимым режимом для данной комбинации ЦАП-АЦП оказался режим 24 бита 96 КГц. Цифровое аудио с компьютера завёл на ЦАП через USB→I2S/SPDIF преобразователь на CM6631A.

Характеристики операционных усилителей не всегда позволяют предсказать поведение данного экземпляра в конкретной схеме. Правды ради надо отметить, что в нескольких весьма дотошных документах на так называемые «аудио ОУ», приводится даже картинка гармонических искажений, вносимых тем усилителем (с грустным преобладанием высших нечётных г. ) Чаще же там находится одинокая цифра Кг / THD.

На плате ЦАП присутствуют три сдвоенных Операционных Усилителя (ОУ). Вот схема одного канала из документации AD:

В полном соответствии с рекомендациями производителя, два ОУ работают преобразователями ток-напряжения (I-V converter) для ЦАП с токовым выходом, третий ОУ сводит дифференциальный сигнал в однофазный. Требования к ним различаются: ОУ в I-V преобразователе должен быть скоростным и с хорошей нагрузочной способностью, тогда как выходной ОУ (дифференциальный операционный усилитель) более щепетилен на предмет искажений по входу и выходу.

Китайцы ставят неплохие ОУ (с разборки! но это отдельный разговор), и они явно не особо вдаются в детали, так что изначально все три ОУ на плате ЦАП были одинаковыми, и результат был далёк от идеала.

После примерно двух сотен замеров сложилась картинка, которая радовала своей сообразностью тому, что в прошлом я наслушал, сравнивая различные ОУ в макете JAST-Amp усилителя. Тогда лучшим из отслушанных вышел OPA2132, чуть меньше понравились OPA2134 и OPA2604, они шли примерно на равных. Тогда же помню меня удивило вполне приличное звучание TL072. А вот OPA2111 играли совсем неубедительно. ОУ с биполярами на входе в JAST-Amp я тогда не опробовал.

Результаты измерений представлены в табличке. Не все сочетания были обмерены, соответственно остались незаполненные клеточки.

На всякий случай: ссылка на таблицу в google docs.

В таблице приведены моментальные значения коэффициента гармоник (Кг / THD) в %, частота основного тона 1КГц, в квадратных скобках — тоже величина THD, но измеренная на частоте 1100Гц. В реальности значение Кг, которое программа рассчитывает, постоянно меняется в пределах нескольких знаков младшего разряда. Лучшие операционные усилители, а точнее результаты замеров для лучших комбинаций I/V и дифференциального, выделены в таблице зелёным цветом. Совсем негодные — красным.

Самое же интересное видно на спектрограммах: какие гармоники порождает каждый ОУ, а также их различные сочетания. Цель данного обмера была — заполучить минимальный уровень всех гармоник для измерительного стенда. Однако для ЦАП, который будут слушать, вполне можно допустить преобладание второй гармоники — это будет незаметно для уха, или добавит немного мягкости звучания. А вот преобладание третьей гармоники (и высших нечётных) — сразу настораживает, стоит ли такой ОУ вообще ставить в звуковой тракт…

По каждому измерению доступны снимки экрана спектрометра. Приглашаю на ОУ-медитацию 🙂 альбом в гугл-фото.

При просмотре альбома обязательно откройте панель информации, для этого, в режиме просмотра отдельных фото, надо «кликнуть» на значок «i» в правом верхнем углу — появится информация о том, какие конкретно ОУ произвели тот спектр, что на экране.

Первенство взяли OP627, AD797A (его рекомендуют производители чипа ЦАП), и LME49720NA.
За ними с минимальным отставанием идут OPA2132, Philips NE5532N и OPA249G.
Далее кучно: OPA2134, OPA2604 и OPA2277.
Чуть после: NJM5532DD, AD827JN.
И уже с изрядным отставанием: TI-TL072CP, OPA2111, и ещё чуть хуже ST-TL072CN, THS4032I.
LM1458 лишь условно можно приписать возможность усиливать аудио сигнал.

Победитель: AD827JN.
Совсем рядом AD797A, OPA627, OPA249G — “универсальные солдаты”, хорошо показавшие себя в обоих применениях.
Philips NE5532N, LME49720 и NJM5532DD в этой позиции работают вполне сносно.
Остальным делать там просто нечего.

Из любопытства просвистел несколько ОУ, которые на аудио даже не претендуют.
L2722 (мощный. осторожно, другая цоколёвка)
LM358P
LME49720HA c на-eBay-я — этот оказался перебитым LM358H: сходство картинки гармоник с нормальным LM358P разительное, как-будто отпечатки пальцев совпали!

Несколько небольших хитростей, выявленных в процессе экспериментов:

1. Генератор в горячо любимой программуле SpectraPlus (СП) версии 5.0.27.5 оказался с закидонами: высокий уровень гармоник (на фоне применённых ЦАП и АЦП), а также периодические сбивки в сигнале, что на спектрограмме проявляется как подскоки шумового пола. Вместо встроенного генератора СП с задачей прекрасно справляется бесплатная Audacity: выдаёт чистейший сигнал, пищит ровно и беспрерывно столько, сколько нагенерируешь трэк.
2. ЦАП при максимальном размахе цифрового сигнала выдавал неприятные искажения в широком диапазоне. Сгенерировав тестовый сигнал уровнем 0.95 (-0.5дБ) и откалибровав аналоговую часть, а также СП, удалось заполучить уровень искажений практически не различимый за шумовым полом АЦП, плюс гармоники испытуемых ОУ.
3. Оптические приёмники TOSLINK, которые китайцы ставят на свои поделки, не тянут HiRes Audio: при беглом прослушивании тестового “бляммм” при настройке драйверов ничего незаметно, а вот на спектре вылезают всплески шума невнятного происхождения. Подключив SPDIF проводочком (на плате USB развязывающий трансик в наличии) — удалось избавиться ото всяких чудачеств при воспроизведении.

Надеюсь, что данный тест-сравнение операционных усилителей для аудио, а так получилось, что он нацелен на цифро-аналоговые преобразователи с токовым выходом, поможет тебе, дорогой коллега, немного сэкономить время и усилия на отслушивании различных ОУ в разных позициях. Увы, пока не могу претендовать на точность и всеобъемлемость измерений, достойных научной публикации. Надо так же отметить, что каким-то образом ОУ в I-V преобразователе и дифференциальный усилитель влияют на результат взаимно, т.е. прослеживаются некоторые “привязанности” одной модели в дифф. усилителе к определённым моделям в I-V.

Тем не менее в итоге стенд получился с хорошей повторяемостью результатов. Так что буде понадобится протестировать ОУ, не вошедший в данный тест — всегда можно добавить интересный экземплярчик в коллекцию. Подписывайся на обновления! 😉
Буду искренне рад обратной связи: у кого какой опыт с какими ОУ, кому что оказалось полезно, или даже просто познавательно?

Перестрелка с операционным усилителем — Cycfi Research

Время летит! Прошло почти 4 года с тех пор, как я в последний раз обновлял эту страницу перестрелки операционных усилителей. На дворе 2017 год, а эта страница по-прежнему остается самой популярной. Думаю, это означает только то, что люди находят эту страницу полезной. И я всегда рад поделиться информацией. Я обновил страницу, чтобы отразить последние события. Я всегда слежу за новыми операционными усилителями, и новые дополнения были взяты прямо из моей записной книжки.

Обновление

(23 августа 2017 г.): у меня может появиться новый фаворит. См. OPA1692: Идеальный операционный усилитель для аудио с низким энергопотреблением?

Обновление

(17 сентября 2017 г.): И еще одно. См. ADA4084: можно ли что-то улучшить?

Вопрос : Какой операционный усилитель хороший для аудио? Ответ: зависит. Есть много факторов, которые следует учитывать, и нет единственного лучшего ответа. Было время, когда меня вполне устраивал дешевый и простой для большинства задач TL072. Если нужно было что-то получше, то есть более дорогой (на тот момент) 5532. Примечательно, что спустя столько лет эти твари еще вполне дееспособны. Я провел небольшое исследование и наткнулся на серию статей:  Операционные усилители в слабосигнальном аудио исполнении (часть 1, часть 2, часть 3, часть 4) Дугласа Селфа (EE Times). Статья была написана в 2011 году, но до сих пор в основном рассказывает о TL072 и 5532, а также немного о нескольких более новых разработках позже.

Хотелось бы больше места в статье для современных операционных усилителей. Существует ошеломляющее множество операционных усилителей, от самых универсальных до всевозможных узкоспециализированных конструкций. Итак, я продолжил рыскать по сети в поисках хороших «современных» кандидатов. Основные требования:

1. Низкий уровень шума
2. Низкий THD+N
3. Хороший отклик (скорость нарастания)
4. Низкая мощность

Это несколько противоречивые требования. Как правило, маломощные операционные усилители имеют удручающие характеристики шума и нелинейных искажений. Мне нужно найти правильный баланс. Итак, вот моя мини-перестрелка с операционным усилителем. В таблице ниже сравниваются основные характеристики звука, которые меня интересуют. Для теста у нас есть 5532 и TL072. С точки зрения производительности я считаю подходящим все, что на уровне или лучше, чем 5532. Возможно, имеет смысл немного пожертвовать одним или двумя аспектами. Например, действительно ли нам нужен исчезающе низкий THD+N? Для предусилителя звукоснимателя Hex, возможно, нет.

Требование малой мощности есть в списке, но теперь это требование несколько смягчено. Он все еще в списке, потому что мы хотим быть как можно более универсальными. Однако, если другие подсистемы, такие как микроконтроллеры или процессоры DSP, потребляют гораздо больше энергии и в любом случае легко разряжают батареи типа AAA, имеет смысл рассмотреть более мощных кандидатов с исключительными коэффициентами шума. Это может быть хорошим выбором для электроники с питанием от порта (например, USB) или конструкций, использующих более мощные перезаряжаемые (например, литий-ионные) батареи. Если подумать, это норма в наше время смартфонов?

Бенчмарк 5532 (и его брат 5534) и TL072 выделены желтым цветом. Я также выделил 4558 желтым цветом из-за его популярности. Сверхмалошумящий высокоскоростной операционный усилитель LMH6629 впечатляет больше всего благодаря чрезвычайно низким искажениям, определяемым как HD2/HD3 = −90 дБн/−94 дБн (где HD2 и HD3 — гармонические искажения 2-го и 3-го порядка соответственно). . Ему вторит LMH6624 с HD2/HD3 = −60 дБн/−76 дБн и коэффициентом шума 0,92 нВ/√Гц при частоте 1 кГц — все еще выдающийся показатель. OPA1611 с коэффициентом нелинейных искажений 0,000015% и коэффициентом шума 1,1 нВ/ВГц по-прежнему выдающийся, но с более разумным энергопотреблением, потребляющим 3,6 мА на усилитель.

То, что началось как запись в блоге, превратилось в бесконечный поиск подходящего операционного усилителя. С тех пор мои нынешние фавориты изменились, отчасти из-за меняющихся требований. Теперь есть больше вариантов, выделенных красным, синим, светло-зеленым и темно-зеленым, отсортированных от максимальной производительности и максимальной мощности до средней производительности и низкой мощности. Что касается предварительных усилителей, те, которые выделены синим цветом, являются моими текущими фаворитами с хорошим общим балансом. Для предусилителей необходим сверхнизкий уровень шума, учитывая, что более поздние этапы (например, компрессоры, овердрайвы и искажения) на пути прохождения сигнала будут усиливать любой шум, присутствующий на этом этапе. Этот шум в конечном итоге превратится в раздражающее шипение на последующих этапах, маскируя низкоуровневые детали звука. Такие детали в конечном итоге будут отброшены нойзгейтом.

Сейчас 2017 год, и есть несколько интересных дополнений, таких как OPA188 с широким диапазоном питания от 2 В до 18 В и очень низким потреблением тока 500 мкА. Я также добавил кучу очень хороших операционных усилителей из Японии с довольно респектабельными характеристиками. Ознакомьтесь с операционными усилителями серии NJ от JRC New Japan Radio Co., LTD. Я узнал об этих крутых операционных усилителях, изучая схемы Roland. Взгляните, например, на NJU77806 с коэффициентом шума 5,5 нВ/√Гц на частоте 1 кГц при потреблении всего 500 мкА.

Стоимость также вызывает беспокойство. Устройства с более высокой производительностью, очевидно, стоят намного дороже. Возможно, вы захотите прокрутить вправо, чтобы увидеть цену каждого операционного усилителя (см. примечания а1 и а2). Опять же, инженерия — это всегда баланс. Например, более поздние этапы в сигнальной цепочке не требуют максимальной производительности по шуму и меньшей мощности, и более экономичные кандидаты, безусловно, будут разумным выбором.

Примечания

Цена за операционный усилитель; Январь 2017 г. Mouser 100 шт.	а1
Цена за операционный усилитель; Январь 2017 г. Mouser 1000 шт.	а2
Рельс-рельс	б
Дифференциальный выход	с
Серия SoundPlus	д
Входной каскад JFET	и
КМОП	ф
Низкое напряжение смещения	г
Серия Overture (серия E со сверхнизкими искажениями, сверхнизким уровнем шума)	ч
Серия микроусилителей	и
Японский	и
Новый дизайн (2011 г. )	к
встроенный режекторный фильтр RF/EMI	л
Процесс BiCom-3x (дополнительный биполярный SiGe)	п
Искажение, указанное как HD2/HD3 при f = 1 МГц	или

Упаковка

10 лучших операционных усилителей на SnapEDA — Блог SnapEDA

Операционный усилитель — или для краткости «операционный усилитель» — это обычный строительный блок аналоговой электроники. Являетесь ли вы профессиональным дизайнером электроники или только начинаете, скорее всего, вы использовали операционный усилитель в своих проектах.

Изобретенный в 1941 году Карлом Д. Шварцелем-младшим из Bell Labs, операционный усилитель изначально был построен на электронных лампах и был изобретен для выполнения математических операций в аналоговых компьютерах, отсюда и название. Теперь операционные усилители используются во всех видах приложений, для обработки сигналов и фильтрации, а также для сложных математических операций, таких как интегрирование и дифференцирование. Они составляют основу многих современных аналоговых электронных схем, потому что они экономичны, оптимально работают и легко доступны.

Операционные усилители обычно доступны в виде интегральных схем (ИС). У них есть входные и выходные клеммы, способные выдавать большую версию сигналов напряжения, которые проходят через них. Они могут быть разработаны для работы в качестве устройства усиления напряжения при использовании с активными компонентами, такими как транзисторы, и пассивными компонентами, такими как резисторы и конденсаторы, для обеспечения желаемого отклика.

Когда сигналы проходят через дискретные элементы в аналоговой схеме, их амплитуда имеет тенденцию к уменьшению — уровень их напряжения уменьшается, но операционный усилитель может помочь буферизовать и увеличить амплитуду таких сигналов, таким образом, выдавая сигнал, полезный в выход.

Операционные усилители легко адаптируются и универсальны для многих электронных схем. Они используются в аудио- и видеоприложениях, регуляторах напряжения, прецизионных схемах, аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователях и многих других приложениях.

Выбор операционного усилителя

При разработке приложения, для которого требуется операционный усилитель, важно учитывать проектные требования, чтобы убедиться в правильности выбора.

Разработчики должны учитывать коэффициент усиления, входное сопротивление, выходное сопротивление, шум и полосу пропускания, а также следующие факторы, которые следует учитывать при выборе ИС операционного усилителя:

1.

Количество каналов/входов

Операционный усилитель может иметь количество каналов от 1 до 8, причем наиболее распространенные операционные усилители имеют 1, 2 или 4 канала.

2. Коэффициент усиления

Коэффициент усиления операционного усилителя показывает, насколько больше по величине будет его выходной сигнал, чем его входной, следовательно, его коэффициент усиления. Обычно это определяется как коэффициент усиления без обратной связи или коэффициент усиления напряжения большого сигнала .

Бесконечное усиление без обратной связи подразумевает, что нулевое напряжение на входе полностью включит или выключит выход, и хотя это кажется непрактичным, в основном это означает, что вы можете быстро включить или выключить выход с небольшим изменением во входном напряжении. Типичные реальные значения находятся в диапазоне от 20 000 до 200 000.

Коэффициент усиления по напряжению большого сигнала , обычно обозначаемый как AVD, представляет собой отношение изменения выходного сигнала к дифференциальному изменению напряжения на входе, измеренное при постоянном токе — на низкой частоте — с усилителем, создающим большое выходное напряжение. Обычно он указывается вместо коэффициента усиления по напряжению без обратной связи, как правило, в В/мВ. Отличие состоит в том, что он измеряется с выходной нагрузкой и, следовательно, учитывает влияние нагрузки.

3. Входное сопротивление

Это отношение входного напряжения к входному току. В идеале это значение бесконечно, но большинство операционных усилителей, которые сейчас производятся, имеют типичные значения порядка миллионов Ом. Желательно, чтобы входное сопротивление операционного усилителя было достаточно высоким, чтобы передать все напряжение от входа до мишени без потерь. Типичный входной ток утечки составляет несколько пикомиллиампер.

4. Выходное сопротивление

Это полное сопротивление слабого сигнала между выходной клеммой и землей. Обычно он включается последовательно с нагрузкой, тем самым увеличивая выходную мощность, доступную для нагрузки. Предполагается, что выходное сопротивление идеального усилителя равно нулю, поэтому для реальных значений оно должно быть небольшим.

5. Шум

Операционные усилители имеют внутренние источники паразитных шумов. Обычно они измеряются на выходе и относятся к входу. Наиболее важным из них является эквивалентное входное шумовое напряжение, часто определяемое e _н. Задается как напряжение, В _n , на корень герц на определенной частоте. Желательно, чтобы это значение было как можно меньше.

6. Полоса пропускания

Полоса пропускания операционного усилителя — это допустимый диапазон частот входного сигнала, который он может воспроизвести. Идеальный операционный усилитель поддерживает все частоты, следовательно, его полоса пропускания бесконечна и может усиливать сигнал любой частоты от постоянного до самых высоких частот переменного тока.

Это не относится к практическим операционным усилителям, которые ограничены определенным диапазоном и плохо работают выше определенной частоты.

Параметр Произведение коэффициента усиления на полосу пропускания (GBP) часто используется для описания предела полосы пропускания операционного усилителя по отношению к его коэффициенту усиления. Он равен частоте, на которой коэффициент усиления усилителя становится равным единице.

7. Номинальная скорость нарастания

Скорость нарастания операционного усилителя — это скорость изменения выходного напряжения, вызванная ступенчатым изменением входного. Измеряется как изменение напряжения за заданное время — обычно В/мкс или В/мс. В идеале скорость нарастания операционного усилителя должна быть бесконечной, что позволяет выходу быть точной усиленной копией входа без каких-либо искажений. В реальных приложениях чем выше значение скорости нарастания, тем быстрее может изменяться выходной сигнал и тем легче он может воспроизводить высокочастотные сигналы.

8. Максимальное входное напряжение смещения

Это максимальное дифференциальное напряжение, необходимое на входе для получения на выходе 0 В. В идеале он равен нулю, когда оба входа операционного усилителя равны нулю. Следовательно, он должен быть достаточно маленьким.

9. Максимальное напряжение питания

Следует учитывать допустимый диапазон рабочего напряжения операционного усилителя, поэтому его максимальное напряжение питания не должно превышаться.

А теперь давайте перейдем к десятке самых загружаемых операционных усилителей на SnapEDA!*

10 лучших операционных усилителей на SnapEDA

#10 LM741 от Texas Instruments

LM741 — старый, но классический операционный усилитель общего назначения, выпущенный в 1981 году и поставляемый в 8-контактном корпусе PDIP, CDIP или TO-99. с максимальным напряжением питания ±22В. Он имеет большой коэффициент усиления по напряжению сигнала 200 В/мВ и полосу пропускания до 1 МГц. Его вход и выход защищены от перегрузки. Этот операционный усилитель также не имеет защелки при выходе за пределы синфазного сигнала. Это прямая подключаемая замена других операционных усилителей, таких как 709.C, LM201, MC1439 и 748 в большинстве приложений.

Средняя цена среди дистрибьюторов на момент публикации: 0,50 доллара США

Загрузите символ, посадочное место и 3D-модель на SnapEDA.

#9 LM358-N от Texas Instruments

LM358-N — это 2-канальный стандартный операционный усилитель, доступный в 4 различных 8-выводных корпусах (DSBGA, TO-CAN, SOIC, PDIP) с широким диапазоном напряжения питания. диапазон от 3 В (± 1,5 В) до 32 В (± 16 В) и полоса пропускания 1 МГц. Он имеет низкое входное напряжение смещения 2 мВ и большой коэффициент усиления сигнала 100 В/мВ, а его рабочий диапазон температур составляет от 0 до 70°C. Этот операционный усилитель очень популярен благодаря своей гибкости, доступности и экономичности.

Средняя цена среди дистрибьюторов на момент публикации: 0,48 доллара США

Загрузите символ, посадочное место и 3D-модель на SnapEDA.

#8 LM324 от Texas Instruments

LM324 поставляется с четырьмя операционными усилителями с внутренней компенсацией в 14-выводном корпусе SOIC, PDIP или TSSOP. Это маломощный операционный усилитель общего назначения с большим усилением по напряжению сигнала около 100 В/мВ, широкой полосой усиления 1 МГц и входным током смещения не более 250 нА. Он работает от одного источника питания в широком диапазоне от 3 В до 32 В, а также поддерживает два источника питания в диапазоне от ±1,5 В до ±16 В. Он подходит для усилителей преобразователя, блоков усиления постоянного тока и обычных приложений на операционных усилителях.

Средняя цена среди дистрибьюторов на момент публикации: 0,21 доллара США

Загрузить Symbol & Footprint на SnapEDA.

#7 RC4558 от Texas Instruments

RC4558, электрически аналогичный uA741, представляет собой сдвоенный операционный усилитель общего назначения. Он поставляется в 8-выводном корпусе PDIP, SOIC, SOP, SSOP, TSSOP или VSSOP, имеет низкий входной ток смещения 500 нА макс. и диапазон рабочих температур от 0 °C до 70 °C или от -40 °C до 85 °C для RC4558I. Это устройство предназначено для работы и имеет типичное произведение коэффициента усиления на полосу пропускания 3 МГц. Благодаря своим характеристикам он подходит для приложений с повторителями напряжения.

Средняя цена среди дистрибьюторов на момент публикации: 0,20 доллара США

Загрузить Symbol & Footprint на SnapEDA.

#6 NE5532 от Texas Instruments

NE5532 (5534 также довольно популярен) — это 2-канальный малошумящий высокоскоростной аудиооперационный усилитель, который поставляется в 8-контактном корпусе PDIP, SOIC или SOP с широким полоса пропускания 10 МГц и высокий коэффициент усиления постоянного напряжения 100 В/мВ, CMRR этого устройства составляет 100 дБ, а скорость нарастания 9 В/мс.

Средняя цена среди дистрибьюторов на момент публикации: 0,29 доллара США

Загрузить Symbol & Footprint на SnapEDA.

#5 TL072 от Texas Instruments

TL072 представляет собой операционный усилитель общего назначения с двойным малошумящим JFET-входом и поставляется в 8-контактном корпусе PDIP, SOIC, SOP или TSSOP. Он имеет низкий входной ток смещения 200 пА и диапазон рабочих температур на открытом воздухе от 0 °C до 70 °C или от -40 °C до 85 °C для TL07xI. Он работает от одного источника питания с диапазоном от -0,3 В до 36 В, а также поддерживает два источника питания с диапазоном ±18 В. Он имеет широкую полосу усиления 3 МГц. Подходит для высококачественных приложений и аудиопредусилителей.

Средняя цена среди дистрибьюторов на момент публикации: 0,40 доллара США

Загрузить Symbol & Footprint на SnapEDA.

#4 OPA2134 от Texas Instruments

OPA2134 — это операционный усилитель с низким уровнем искажений и низким уровнем шума для аудиоприложений, который поставляется в 8-контактном корпусе PDIP или SOIC. Он предназначен для работы от 5 В до 36 В (от ± 2,5 В до ± 18 В) и имеет высокий коэффициент усиления без обратной связи 120 дБ (600 Ом). Этот операционный усилитель с полевым транзистором и входом с рабочим диапазоном температур на открытом воздухе от 40 ° C до 85 ° C имеет широкую полосу усиления 8 МГц и скорость нарастания 20 В / мкс. Этот усилитель идеально подходит для обеспечения превосходного качества звука и скорости для исключительного звучания.

Средняя цена среди дистрибьюторов на момент публикации: 3,15 доллара США

Загрузить Symbol & Footprint на SnapEDA.

#3 LM339 от Texas Instruments

LM339 — наиболее часто используемый счетверенный дифференциальный компаратор, поставляется в 14-выводном корпусе PDIP, SOIC, SOP, SSOP или TSSOP, рассчитан на работу от 0°C до 70°C. °C и имеет типичное входное напряжение смещения и ток 2 мВ и 3 нА соответственно. Он имеет типичный входной ток смещения 25 нА. Подходит для промышленных генераторов, приложений преобразования логического напряжения и многого другого.

Средняя цена среди дистрибьюторов на момент публикации: 0,17 доллара США

Загрузить Symbol & Footprint на SnapEDA.

#2 OP07 от Analog Devices

OP07 — это операционный усилитель со сверхнизким напряжением смещения (макс. 75 мкВ для OP07E), который поставляется в корпусе типа PDIP-8 или SOIC-8 с низким входным током смещения ± 4 нА и высокий коэффициент усиления без обратной связи 200 В/мВ. Обычно он имеет полосу усиления 0,6 МГц и диапазон входного напряжения ±13 В. OP07 является прямой заменой усилителей 725, 108A и OP05 и подходит для применения в приборах с высоким коэффициентом усиления.

Средняя цена среди дистрибьюторов на момент публикации: 0,94 доллара США

Загрузите модель Symbol, Footprint и 3D на SnapEDA.

#1 LMH6629 от Texas Instruments

LMH6629 — это высокоскоростной операционный усилитель с обратной связью по напряжению со сверхмалым уровнем шума. Это очень особенное устройство, потому что оно может работать с большим коэффициентом усиления и при этом обеспечивать исключительную скорость и низкий уровень шума.