|
diod.club
Проектирование, изготовление, ремонт и обслуживание электроники
|
 Помощь
|
 |
 Описание: схемы, методики |
| Поиск в теме | Версия для печати |
|
|
 
Отправлено: 28 Апреля, 2017 - 20:37:13  
|
|
Advanced Member (332)
Откуда: Запорожье
Репутация: 23
|
|
Попросили написать о методике измерения ( проверки ) ОУ и компараторов.
Схема простого стенда приведена ниже ( сверху вставить не получается ).Конструкция рассчитана на сдвоенные ОУ и компараторы со стандартной распиновкой,( но можно измерять и различные одиночные, через соответствующий переходник ) и собрана на небольшой ( китайской ) макетной плате. В качестве переключателей использованы джамперы - их можно добыть из старой компьютерной материнской платы. Питается стенд от внешнего однополярного источника постоянного напряжения 12 - 24 В, ток потребления 20 мА при 15 В. С помощью двух TL431 формируется двухполярное питание +-5 В для прверяемых ОУ ( компараторов ). От +5 В, также запитывается генератор прямоугольных импульсов ( меандра ), собранный на простой логической микросхеме К533ЛА3. Для такого генератора нужно всего два инвертора, поэтому можно использовать различные TTL микросхемы. Эта выбрана из -за малого потребления ( 4 мА ). Резисторы генератора подобраны, чтобы на выходе был меандр.
Назначения джамперов:
Jmp1, Jmp2, Jmp3 - выбор частоты генератора
Jmp4, Jmp5 - для измерения потребляемого тока
Jmp6, Jmp8 - для подачи сигнала генератора на вход ОУ
Jmp7, Jmp9 - для подачи отрицательного смещения на вход ОУ
Jmp10,Jmp12- переключают режим проверки ОУ или компаратора
Jmp11,Jmp13- подключают входной сигнал к выбранному входу (-) или (+)
Jmp14,Jmp15,Jmp16, Jmp17 - подключают резисторы последовательно со входами
Jmp18 - для удобства подключения мультиметра или осциллографа
Измерение статических параметров ОУ. Джамперами 10 и 12 замыкают нижние контакты, при этом ОУ включается по схеме инвертирующего усилителя с К = 100. Генератор не используется.
1. Напряжение смещения нуля получается измерением мультиметром напряжения на выходе ОУ и делением его на 100. То, есть 100 мВ на выходе соответствуют 1 мВ напряжения смещения и оно может быть со знаком минус.
2. Входные токи. У соответствующего входа джампером размыкается резистор, измеряется напряжение на выходе ОУ и из него вычитается напряжение смещения нуля. Вычитать нужно алгебраически, то есть с учётом знака, например: 12 мВ - (-2 ) мВ = 14 мВ Полученное значение имеет соответствие 1 мВ = 1 нА входного тока. Таким образом можно измерить входные токи инвертирующего и неинвертирующего входов и вычислить их разность. Сравнить полученные значения со справочными, отобрать ОУ получше для ответственных узлов .
( Сразу обнаружил, что TL082, купленные на Али, имеют входные токи на уровне 15 нА, что на два порядка больше, чем должно быть у ОУ с полевиками на входах )
3. Токи потребления можно вычислить по падению напряжения на резисторах по 10 Ом, включенных в цепи питания ОУ ( 10 мВ соответствуют току 1 мА ). Для этого джамперы 4 и 5 должны быть разомкнуты.
Для оценки быстродействия ОУ нужно измерить его динамические параметры. В домашних условиях это сделать трудно, так как требуются сложные и дорогостоящие приборы, но при наличии осциллографа с полосой 5 - 10 МГц, можно оценить скорость нарастания выходного напряжения. Этот параметр зависит от многих факторов : напряжения питания, схемы включения ОУ и даже от величины сигнала. Обычно измерения проводят в наиболее выгодных для ОУ условиях, чтобы получить максимальный результат ( при питании +- 15 В, К = +1 и прямоугольном сигнале амплитудой десятки милливольт). В моём устройстве измерение этого параметра проводится при других условиях: питание +- 5 В, К = - 100, входной сигнал 15 мВ и выходной до 1,5 В, поэтому измеренная величина этого параметра меньше паспортной на два порядка. Но, это не должно волновать, так как можно сравнивать полученные результаты с результатами измерения заведомо оригинального ОУ такого же типа ( который можно отпаять с какой-нибудь ненужной платы хорошо известного бренда).
Через замкнутые джамперы 6 или 8, сигнал генератора подаётся на вход ОУ, ослабляясь делителем до 20 мВ и, если ОУ имеет достаточное быстродействие, то выходной сигнал будет в 100 раз больше ( джамперы 10 и 12 установлены вниз ), то есть амплитудой 2 В. На частоте 5 кГЦ, большинство ОУ это делают. На частоте 50 кГц выходной сигнал из прямоугольника превращается в трапецию или в треугольник, для менее быстродействующих. Далее при 500 кГц, сигнал становится треугольным почти у всех ОУ, но его амплитуда будет разной и пропорциональна скорости нарастания. Частота 500 кГц выбрана не случайно, у неё период равен 2 мкСек, а полпериода - это 1 мкСек и за это время сигнал изменяется от минимума до максимума или наоборот. На экране осциллографа это сторона треугольника. Измерив на экране размах этого треугольника ( от минимума до максимума ) в вольтах, сразу получаем скорость нарастания выходного напряжения в вольтах на микросекунду, не производя никаких расчётов.
Проверка компараторов
Поскольку компараторы близки к ОУ схемотехнически, а сдвоенные имеют стандартное расположение выводов, то имеется возможность проверять их работоспособность и некоторые параметры на этом стенде. Это относится, в первую очередь, к таким типам: LM393, LM293 и LM2903, которые похожи на ОУ: LM358 и LM258.
В отличие от ОУ, компараторы имеют на выходе транзистор с открытым коллектором и требуют внешний нагрузочный резистор, соединённый с положительным питающим напряжением. Для этого джамперы 10 и 12 устанавливают в верхнее положение.
Токи потребления измеряются как и для ОУ, по падению напряжения на резисторах 10 Ом в цепях питания, джамперы 6, 7, 8 и 9 разомкнуты ). Если, в таком положении, измерить мультиметром постоянное напряжение на выходе, то оно может быть +5 В или - 5 В и это нормально, так как компаратор усиливает напряжение смещения нуля . При замкнутых джамперах 7 или 9, ( джамперы 11 и 13 в верхнем положении ) на инвертирующие входы подаётя напряжение -10 мВ, которое заведомо превышает напряжение смещения нуля ( по модулю ) и на выходах должно быть +5 В однозначно. При замыкании джамперов 6 и 8 на инвертирующие входы поступает меандр амплитудой 20 мВ, который ( при замкнутых джамперах 7 и 9 ) будет симметричным относительно нуля, то есть входной сигнал будет переключаться от -10 мВ до +10 мВ с частотой генератора. Осциллографом наблюдаем сигнал на выходе. На частотах 5 кГц и 50 кГц должен быть меандр с заваленным передним фронтом, но без звона и генерации ввиде вспышек. Размыкая входные резисторы соответствующими джамперами, визуально оцениваем влияние входных токов и ёмкостей . Резистор в цепи инвертирующего входа вызывает пропадание сигнала нв выходе, а резистор на неинвертирующем входе почти не влияет и это не зависит от частоты генератора. С чем это связано, пока не выяснил, но не с падением на них напряжения при протекании входного тока, которое составляет 0,2 -0,4 мВ. Частота 500 кГц близка к предельной для указанных типов компараторов, на ней оригинальные ещё работают с завалом амплитуды, а клоны могут пропускать импульсы. Как и в случае с ОУ, лучше всего сравнивать результаты проверяемых компараторов с результатами проверки оригинальных компараторов - для этого рассмотренный стенд вполне подходит.
Описанная методика является упрощенной и не претендует на высокую точность измерений. Погрешность будет составлять порядка 10%, но этого вполне достаточно для радиолюбительских целей.
Прикреплено изображение (Нажмите для увеличения)
(Отредактировано автором: 07 Сентября, 2017 - 14:11:45) |
|
|
Отправлено: 30 Сентября, 2018 - 21:48:29
|
|
|
Advanced Member (332)
Откуда: Запорожье
Репутация: 23
|
|
От внешнего генератора сигнал и так можно подать, только нужно место на столе всякий раз расчищать для звукового генератора. 
Хочется , чтобы здесь и сейчас. На три фиксированных частоты можно сделать маленький на SMD деталях. Если понадобится синус с малыми искажениями, то тогда придётся внешний доставать из шкафа. 
(Добавление)
Получил сегодня ещё партию из 20 шт AD823ARZ и как и год назад, ОУ соответствуют положенным параметрам, которые можно измерить на этом стенде. Возможно входные токи и превышают 25 рА, могу только утверждать, что они меньше 100 рА. Также на этом стенде нельзя измерить нелинейные искажения и шумы, а по остальным параметрам всё прекрасно.
Пробовал ставить эти ОУ в PSL-3604 - работают отлично, но на месте U8 лучше поставить какой-то более медленный ОУ, чтобы снизить вероятность возбуждения.
Кстати, очень недорого, 6,58$ с доставкой за 20 шт ОУ такого уровня. Если кому нужно, могу дать ссылку на продавца.(Отредактировано автором: 01 Октября, 2018 - 13:39:47) |
|
|
|
|
Advanced Member (290)
Откуда: Kyiv
Репутация: 6
|
|
mr_kost пишет:Синус добавить - было бы неплохо Зачем? Что именно Вы хотите проверить или измерить в этом стенде с помощью синуса?(Отредактировано автором: 06 Октября, 2018 - 09:01:57) |
|
|
Отправлено: 06 Октября, 2018 - 09:15:52
|
|
|
Advanced Member (332)
Откуда: Запорожье
Репутация: 23
|
|
Аккуратно сделано, но нужно стремиться к минимальной длине сигнальных проводников и минимальному количеству пересечений. Иначе это может привести к возбуждению при проверки быстрых ОУ или неправильным результатам. я это наблюдал. На моей плате пересекаются только провода питания и их немного. Также кнопки поставить лучше нормально замкнутые, от обычных тактильных я отказался потому, что неудобно пользоваться и они оставляют резисторы по 10 К постоянно подключенными ко входам, на которые идут внешние наводки.
(Добавление)
koyodza пишет:mr_kost пишет:Синус добавить - было бы неплохо Зачем? Что именно Вы хотите проверить или измерить в этом стенде с помощью синуса?
Измерить на синусе, конечно, ничего не получится, но мне просто интересно посмотреть визуально как ОУ его усиливает, ограничивает, есть ли инверсия сигнала при перегрузке по входу. Например прекрасные ОУ LM833 этим страдают. В документации это не всегда описано, да и искать долго. А в стенде можно сразу увидеть.
Прикреплено изображение (Нажмите для увеличения)
(Отредактировано автором: 06 Октября, 2018 - 11:00:44) |
|
|
|
|
|
Advanced Member (290)
Откуда: Kyiv
Репутация: 6
|
|
Для этого лучше подходит треугольный сигнал, а не синус. |
|
|
Отправлено: 08 Октября, 2018 - 16:02:48
|
|
|
Advanced Member (332)
Откуда: Запорожье
Репутация: 23
|
|
Изготовил, наконец, переходник к контактному устройству под корпус SOP14 для стенда, чтобы измерять параметры счетверённых ОУ. Измеряются ОУ парами, сначала пара, что расположена слева в корпусе, потом перевернув микросхему на 180 градусов и переключив два джампера на переходнике, измеряется пара ОУ, которая была справа и стала теперь слева. Распиновка ОУ в корпусе такова, что поворот на 180 меняет их местами, но при этом меняются местами выводы подачи питания плюс и минус , поэтому их нужно правильно скоммутировать джамперами. Ещё нужно, чтобы у пары ОУ, которые не проверяются в данный момент не висели не подключенные входы, поэтому эти ОУ включаются повторителями. Для подключения неинвертирующих входов пара резисторов образуют среднюю точку по питанию.
Проверил счетверённые ОУ в таких корпусах, полученные, в основном, из распая фирменных плат. Чаще всего встречаются LM324 в исполнении разных фирм. А, вот, из одной крутой звуковухи конца 90-х и сделанной в USA, удалось отпаять пол-дюжины LF347M. Вроде ничего особенного эти ОУ не представляют, что-то типа TL084, но измерения на стенде показали, что у них на порядок ниже напряжение смещения нуля - порядка 0,3 мВ и повыше быстродействие. 
Прикреплено изображение (Нажмите для увеличения)
(Отредактировано автором: 08 Октября, 2018 - 23:57:24) |
|
|
Отправлено: 26 Июля, 2019 - 17:28:22
|
|
|
Newbie (3)
Откуда: Херсон
Репутация: 0
|
|
Ув. Vingrad здравствуйте!
Розтлумачьте неуку как правильно, вычислить Входные токи ОУ.
Вот конкретный пример проведённых измерений для LM358L.
Секция А: VoutA=+120mV
VioA= +120mV/100 = +1.2mV
Далее измеряю VoutA при разомкнутых, по очереди, J14,J15 оно составляет
+INA = +130mV
-INA = +110mV
Секция B: VoutB=-180mV
VioB= -180mV/100 = -1.8mV
Далее измеряю VoutB при разомкнутых, по очереди, J16,J17 оно составляет
+INB = -170mV
-INB = -190mV
Пожалуйста, если можно, поподробнее чтобы не осталось вопросов.
Заранее спасибо. Всего доброго. |
|
|
Отправлено: 26 Июля, 2019 - 19:00:09
|
|
|
Newbie (3)
Откуда: Херсон
Репутация: 0
|
|
Vingrad пишет:на сколько mV изменилось напряжение на выходе при размыкании резистора - столько nА составляет ток этого входа. Понял, еще раз спасибо. |
|
|
Отправлено: 30 Сентября, 2019 - 10:19:13
|
|
|
Здравствуйте.
Как изменятся номиналы резисторов (51к, 16к, 10к, 100ом) для испытания ОУ mcp6022 ( 2.5V to 5.5V напряжение питания)?
http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/20001685e.pdf(Отредактировано автором: 30 Сентября, 2019 - 10:20:30) |
|
|
Отправлено: 01 Октября, 2019 - 08:38:41
|
|
|
Advanced Member (332)
Откуда: Запорожье
Репутация: 23
|
|
Немного смешно, но в принципе всё правильно, если учесть, что Uref не точно 2,5 В, а немного меньше, где-то 2,485В и оно имеет разброс.
Для напряжения питания ОУ не нужна такая точность, так его параметры практически не зависят от этого.
Нагрузку нужно подключать, если измеряются параметры, зависящие от нагрузки. Наприме нужно оценить нагрузочную способность ОУ, то есть насколько просаживается напряжение на выходе при подключении определённой нагрузки.
Ещё, желательно, обеспечить такую нагрузку ОУ, которая будет в реальной схеме, где он будет использоваться.(Отредактировано автором: 01 Октября, 2019 - 08:45:10) |
|
|
Отправлено: 01 Октября, 2019 - 09:00:13
|
|
|
Advanced Member (332)
Откуда: Запорожье
Репутация: 23
|
|
Все параметры ОУ, которые приводятся в даташитах, измеряются в в конкретных схемах включения этого ОУ и при заданных условиях, таких как напряжение питания, нагрузка, входной сигнал и т.п., но для этого нужно иметь целую лабораторию с дорогими измерительными приборами и оборудованием.
Рассматриваемый стенд, конечно этого не может обеспечить, но с помощью него можно проверить исправность ОУ, измерить основные статические параметры. Динамические параметры измеряются, конечно, в других условиях и полученные результаты не совпадают с приведёнными в датащите, но их можно использовать для сравнения с результатами заведомо оригинального ОУ, например отпаянного с платы надёжной фирмы.
Таким образом легко выявляются фейки и перемаркированные подделки. |
|
|
|
|
|
Advanced Member (290)
Откуда: Kyiv
Репутация: 6
|
|
для измерения малых входных токов тоже используются другие методы, например вместо высокоомного резистора на входе ставится конденсатор и измеряется скорость изменения напряжения.
Летом набросал схему и частично развел плату нового стенда, но пока не заказывал. Если кому-то интересно - пишите, все равно минимальный заказ плат 5шт, к плате будут прилагаться некоторые комплектующие - т.е. только набор, а не голая плата, потому что комплектующие тоже в основном по 1шт покупать не выгодно |
|
|
|
|
|
Advanced Member (290)
Откуда: Kyiv
Репутация: 6
|
|
вместо джамперов будут использованы тумблера почти везде. Метод измерения входных токов тот же, что был использован и мною ранее, и Vingrad-ом, высокоомный резистор в цепи входа. Измерение скорости заряда емкости позволяет измерять значительно меньшие токи, но требует применения двухпорогового компаратора или АЦП и контроллера, а ставить контроллер и писать софт для одноразовой поделки желания нет. Можно конечно измерять скорость нарастания с помощью осциллографа, но это довольно неудобно когда нужно проверить несколько ОУ и нет желания тратить на это много времени. Поскольку в основном задача состоит не в том чтобы точно измерить, а в том чтобы отличить перемаркированные, решил задачу упростить. Также с целью упрощения ОУ всегда включен только в неинвертирующем включении, а резистор для измерения входного тока подключается только в цепь неинвертирующего входа.
Питание однополярное (двухполярные ОУ проверяются при соответствующем однополярном, просто Vcmn считается от -Vp). Для удобства прямо на плату планирую установить китайские модули вольтметров, которые будут показывать напряжение питания, потребление и Vcmn, для которого на плате предусмотрен регулятор. Напряжение питания пока планировал только переключать 5В или максимум (во втором случае напряжение регулируется внешним лабораторным БП, хотя может есть смысл поставить еще один регулятор?). Для проверки скорости нарастания на плате будет генератор меандра на таймере 7555, возможно для удобства проверки размаха выходного напряжения сделаю возможность также подавать треугольный сигнал.
В двухканальных ОУ планируется проверять только один канал. Для проверки второго канала будет или переустанавливаться в другое положение панелька, или джамперы, с этим не решил еще. Четырехканальные ОУ я практически не использую, но их можно будет устанавливать через переходник, как именно тоже пока не решено. Важный момент с одноканальными в SOT-23, которые имеют минимум две разных цоколевки, для них нужна будет специальная панелька. Одноканальные в SO-8 мне не нужны, но в принципе их тоже можно поставить через переходник. В общем, эта часть где собственно устанавливаются панельки пока детально не проработана, есть несколько вариантов но ни один меня не устраивает полностью, поэтому плата пока не закончена.
(Добавление)
Что касается плат или наборов, то недавно пришел к выводу что в любом случае лучше делать наборы, чем голые платы. Когда человек сам комплектует часто может быть установлено что-то не то что нужно, и потом можно долго искать причину почему оно не работает. Так было например в PSA2 когда в качестве VT8 один из собиравших поставил IGBT и вначале сам, а потом и я долго искали причину странного поведения.
Ну и комплектация некоторая лежит еще с 2013 года, что-то уже подешевело и придется отдать дешевле чем сам купил, что-то больше никуда не используется, оно мне тоже как-то не очень - делать удобство кому-то ценой собственных неудобств |
|
| Поиск в теме | Версия для печати |
| Страниц (2): « 1 [2] |
| Сейчас эту тему просматривают: 1 (гостей: 1, зарегистрированных: 0) |
| « Общие вопросы проектирования электроники » |
Все гости форума могут просматривать этот раздел.
Только зарегистрированные пользователи могут создавать новые темы в этом разделе.
Только зарегистрированные пользователи могут отвечать на сообщения в этом разделе.
|
   |
|
diod.club » Проектирование и дебаг » Общие вопросы проектирования электроники
