Ne5534 схема включения с двухполярным питанием

Ne5534 схема включения с двухполярным питанием

NE5534 пользуется неизменной популярностью в проф. аудио технике уже несколько десятилетий из за прекрасной линейности и низкого шума, но в бытовой аппаратуре она сыскала дурную славу из за бездарного использования. В этом небольшом очерке я расскажу как устроена 5534 и несколько секретов ее нестандартного использования.

5534 является трехкаскадным ОУ состоящим их входного npn дифкаскада, промежуточного pnp усилителя и выходного npn каскада. Схема NE5534 представлена ниже:

Входной каскад состоит из транзисторов Q1 Q2 без эмиттерных резисторов для уменьшения шума и ГСТ на Q3 с током 0,2. 0,25ма, промежуточный каскад из транзисторов Q8 Q11 с МОС через резисторы R9 R12 нагруженный на токовое зеркало Q61 Q62 Q10. Выходной каскад Дарлингтон на Q13 Q17 с повторителем на Q21 управляемый Q17 через схему смещения на Q15 D4 D5 R15. Транзисторы Q19 Q20 с R18 R19 ограничивают выходной ток. Ток покоя задается разницей напряжений на D4 D5 и составляет порядка 2ма, выходной транзистор Q17 работает без отсечки. Упрощенная схема ВК приведена ниже:

Частотная коррекция данного ОУ представляет собой смесь фидфорвард через C2 и нестед Миллер через C3 C4 компенсаций вырождающуюся на вч в Миллер компенсацию из за параллельного соединения C3 C4 через C2. Конденсатор C1 обеспечивает на вч для промежуточного каскада заземление входа на его опорное напряжение (положительное питание) чтоб не добавлять лишний ноль на АФЧХ. Для входного каскада опорным является отрицательное питание, для промежуточного каскада опорным является положительное питание, для выходного каскада отрицательное питание. Поэтому для 5534 обязательным является низкоимпедансная связь между положительным и отрицательным напряжением питания на ВЧ.

Изучив внутреннюю структуру 5534 можно переходить к особенностям ее использования, так как 5534 имеет выведенные наружу несколько точек ее внутренней структуры это позволяет делать такие вещи как:

  1. Делать внешний дифкаскад, например JFET.
  2. Увеличивать скорость изменения выходного напряжения увеличив ток покоя промежуточного каскада.
  3. Корректировать до Ку=+1 без уменьшения петлевого усиления.
  4. Увеличить ток покоя ВК.
  5. Использовать внешний ВК.

1. Для этого нужно выводы 2 и 3 посадить на минус питания тем самым отключив внутренний дифкаскад, внешний дифкаскад подключается по цепям баланса согласно схеме приведенной ниже.

2. Резисторы R1 и R2 подключать лучше на минус питания а не на землю тем самым увеличив их сопротивления и уменьшив влияния на коеф. усиления оу без оос, ток через резисторы не стоит делать больше 0,2ма так как возможно деградирование усилительных свойств pnp транзисторов промежуточного каскада.

3. Конденсатор C1 должен быть 100-200пф в зависимости от включения ОУ.

4. Резистор R2 включается между 5 и 6 выводом 5534 тем самым изменяя отношение напряжений между диодами задающими ток покоя ВК.

Ток покоя выходного каскада 5534 будет приблизительно равен

5. На рисунке ниже представлен один из возможных вариантов построения мощного внешнего двухтактного ВК который может быть использован как усилитель для низкоомных наушников 4-16ом и других применений.

Источник

Использование Ne5534 и транзисторов Дарлингтона в усилителе

Существует множество различных схем усилителей мощности звука, но разработка усилителя мощности с использованием операционного усилителя и биполярных транзисторов весьма заманчива. По сравнению с микросхемами силовые транзисторы легко заменить в случае неисправности и имеют:

1. Очень высокая мощность рассеяния

2. Высокие максимальные рабочие напряжения и токи коллектора

3. Высокая максимальная рабочая температура

В представленной схеме мы используем операционный усилитель NE5534 и два транзистора Дарлингтона (TIP141 и TIP146) для выходной мощности 30 Вт. NE5534 был выбран потому, что он имеет максимальное рабочее напряжение питания до ± 22 В, значительную широкую полосу, пропускания и достаточно низкий коэффициент гармоник высокую скорость нарастания и выходной ток более ± 20 мА.Схема усилителя

На рисунке показан блок питания.

И предыдущий рисунок показана схема усилителя мощности с использованием операционного усилителя NE5534 и силовых транзисторов. В схеме усилителя мощности аудио сигнал подается на разъем CON5. Конденсатор С12 блокирует входной сигнал постоянного тока. Резистор R4 и конденсатор C13 ограничивают частоту входного сигнала. Резистор R5 (100 кОм) определяет входное сопротивление усилителя. Усиление усилителя определяется резисторами R6 и R7 следующим образом:

Усиление = 1 + R7 / R6 = 1 + 30k / 1k = 31

Усиление усилителя может быть установлено на любое подходящее значение выше 3, поскольку NE5534 стабильно работает при коэффициентах усиления выше 3. Резисторы с R8 по R10 уменьшают общие гармонические искажение усилителя. Конденсатор C18 и резистор R13 повышают стабильность усилителя и уменьшают искажения. Транзисторы Дарлингтона T1 и T2 усиливают выходной ток NE5534.

Выходной ток транзисторов должен быть ограничен до 4А. Диоды от D1 до D3 и резистор R11 ограничивают выходной ток T1 (npn). Диоды от D4 до D6 и резистор R12 ограничивают выходной ток T2 (pnp). Диоды от D1 до D6 (каждый 1N400X или 1N4148) установлены на радиаторах транзисторов T1 и T2. Здесь R11 = R12 = R = от 0,15 до 0,22 Ом. Максимальный выходной ток рассчитывается следующим образом: Imax = 0,65 В / R = 0,65 В / 0,18 Ом = 3,6 А или Imax = 0,65 В / R = 0,65 В / 0,15 Ом = 4,3 А

Выходная мощность усилителя зависит от источника питания, силовых транзисторов, размера радиаторов и сопротивления нагрузки. Радиатор должен иметь достаточно приличную площадь охлаждения, а транзисторы должны быть изолированы от радиатора. Усилитель выдает около 30 Вт, чего достаточно для управления нагрузкой 4 Ом.

Каждый из транзисторов T1 и T2 должен иметь коэффициент усиления более 800 при токе коллектора 4А. Максимальная рассеиваемая мощность каждого из транзисторов должна быть предпочтительно более 40 Вт, а пиковый выходной ток более 6А.

Схема электропитания показана на рисунке в тексте. Она выдает четыре напряжения: + 20 В, –20 В, + VEE и –VEE. Трансформатор X1 рассчитан на 22В-0-22В, 3А. Мостовой выпрямитель BR1 может быть собран с использованием диодов 1N540X, CBR3A или BR305.

Нерегулируемый источник используется только для выходных транзисторов Дарлингтона. Он может доходить до ± 40В в зависимости от транзисторов. Регулируемый источник питания ограничен резисторами R2 и R3 и стабилитронами от ZD1 до ZD4, чтобы обеспечить ± 20В для операционного усилителя NE5534. Хотя максимальное напряжение питания для NE5534 составляет ± 22 В, но все-же не должно превышать ± 20 В.

Источник

Звучание операционных усилителей

Что такое операционный усилитель

Операционный усилитель (ОУ) англ. Operational Amplifier (OpAmp), в народе – операционник, является усилителем постоянного тока (УПТ) с очень большим коэффициентом усиления. Словосочетание «усилитель постоянного тока» не означает, что операционный усилитель может усиливать только постоянный ток. Имеется ввиду, начиная с частоты в ноль Герц, а это и есть постоянный ток.
Термин «операционный» укрепился давно, так как первые образцы ОУ использовались для различных математических операций типа интегрирования, дифференцирования, суммирования и тд. Коэффициент усиления ОУ зависит от его типа, назначения, структуры и может превышать 1 млн!

Звучание операционных усилителей

Многие из нас любят слушать музыку в хорошем качестве будь то это на компьютере с хорошей звуковой картой или на Hi-Fi аппаратуре с акустической системой или на портативном плеере в наушниках. Все мы ищем подходящий звук в силу вкусовых и музыкальных пристрастий.

Как правило в окрасе звука участвуют основные составляющие: цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), операционные усилители (ОУ) и обвязка схемы. Заменив усилитель на другой можно изменить характер подачи звука, к тому же производитель аудиотехники часто предусматривает легкую установку ОУ в «кроватку».

И даже если усилитель припаян, заменить на другой не составит титанического труда, достаточно уметь пользоваться паяльником. В крайнем случае всегда можно отнести в мастерскую, где за небольшую плату вам заменят ОУ на желаемый.

Кстати, покупайте операционники в проверенных местах, чтобы не попалась подделка и не испортилось впечатление!

Эта статья как раз написана, чтобы помочь сориентироваться в широком выборе операционных усилителей, их особенностей, и самого главного — их звучания. Здесь собраны описания из личного опыта пользователей с просторов интернета к популярным моделям усилителей.

Если у Вас тоже есть опыт прослушанных ОУ, которые не приведены в этом списке, пожалуйста напишите на почту в разделе «Контакты» и поделитесь впечатлением о звуке. В дальнейшем, Ваше оценочное мнение будет размещено здесь.

Описание операционных усилителей (звук):

OPA1602 — звучание чистые высокие, воздушная середина, расширенная стерео-база, сцена ближе по сравнению с LME49860, плотный бас. Средние частоты не столь динамичные как LME49860, но переигрывают ее своей музыкальностью и естественностью звучания. Скорость нарастания 20 В/мкс. Данный ОУ представитель линейки SoundPLUS для высококлассных аудио устройств.

OPA1612 — звук почти что точный и ровный с небольшим уклоном в басовый регистр, СЧ естественные, ВЧ собранные и детальные. Сверхнизкие искажения 0.000015%, мало-шумный ОУ, скорость нарастания 27 В/мкс, коэффициент усиления 130 дБ. Применяется в профессиональном аудио-оборудовании, контрольно-измерительном оборудовании для аудиотехники, высококачественных AV-ресиверах.

OPA1622 — по звуку напоминает OPA1612. Усилитель для профессионального оборудования с отличными показателями: выходной мощностью до 150 мВт и очень низким уровнем нелинейных искажений -135 дБ, скорость нарастания 10 В/мкс. Низкое энергопотребление 2,6 мА позволяют использовать его в смартфонах, планшетах, усилителях для наушников и внешних ЦАП.

OPA1642 — звучание по сравнению с OPA2134 еще более проработано во всем диапазоне, прекрасно отрабатывает перкуссионные инструменты, вокал, ударные, смычковые, духовые. Сверхнизкие искажения, коэффициент усиления 134 дБ, скорость нарастания 20 В/мкс.

OPA1652 — звук точный, с ультра-низкими гармоническими искажениями 0.00005%, скорость нарастания 10 В/мкс. Данный ОУ представитель линейки SoundPLUS для высококлассных аудио устройств. Амплитуда выходного сигнала до 800 мВ на нагрузке 2 кОм. Нагрузочной способностью до 30 мА. Широкий диапазон питания.

OPA1662 — звук почти что точный и ровный с небольшим уклоном в басовый регистр, с ультра-низкими гармоническими искажениями 0.00006%. Скорость нарастания 17 В/мкс. Данный ОУ представитель линейки SoundPLUS для высококлассных аудио устройств.

OPA2134 — звучание слегка смягченное, считается теплым, очень красиво удается середина, вокал, духовые инструменты, но очень тонкие нюансы слегка смазываются, популярный и недорогой. Скорость нарастания 22 В/мкс.

OPA134 — точно такой же как и OPA2134, но одно-канальный, на левый и правый канал ставится по усилителю.

OPA2132 — звук получше, чем OPA2134, более детальный, очень приятный на слух. Поддерживает нагрузку до 600 Ом, низкие гармонические искажения 0.00008%, скорость нарастания 20 В/мкс.

OPA2140 — прецизионные (отборные) OPA2141, немного точнее и менее шумные. Скорость нарастания 20 В/мкс.

OPA2141 — по звучанию схожи с OPA1642. Скорость нарастания 20 В/мкс.

OPA2211 — звучание нейтральное, точный, аналитичый, детальный звук с отличным тональным балансом и разрешением. Прецензионный усилитель с высоким динамическим диапазоном и чрезвычайно низким шумом. Сверхнизкие искажения 0.000015%, мало-шумный ОУ, скорость нарастания 27 В/мкс, коэффициент усиления 136 дБ.

OPA2322 — по звучанию схожи с OPA2132. Скорость нарастания 10 В/мкс.

OPA2604 — прекрасное качество звука, сочное, детальное. Очень хороший контроль нижнего регистра, звук играет мышцами. Отличный вокал без явных артефактов, ясность звука выше, чем на LM4562. Слышны тонкие нюансы в работе тарелочек. Усилитель с низким уровнем шума в OPA2604 обеспечивает широкий динамический диапазон даже при высоком импедансе источника.

OP27 — звучание винтажное, «жирный», красиво звучит бас и вокал, немного теряются детали, низкая скорость нарастания 2.8 В/мкс. Одно-канальный, на левый и правый канал ставится по усилителю.

OP275 — звук хороший, но немного смазан. Усиление до 104 дБ, полоса до 9 МГц, хорошее подавление пульсаций, искажения ниже 0.001% в широком диапазоне выходных напряжений при сопротивлении нагрузки выше 100 Ом. Однако совместим не с любой схемотехникой, особенно при не инвертирующем включении, скорость 22 В/мкс.

OP285 — такие же как предыдущий, но отобранные по напряжению смещения (лучшие из OP275).

OPA627 — звук очень качественный, высокая детализация, упругость басов, глубина музыкальной сцены, скорость нарастания 55 В/мкс. Одно-канальный, на левый и правый канал ставится по усилителю.

OPA926 — звук мягкий, со сглаженными деталями и небольшим уклоном в середину, по сравнению с OPA1612 не хватает воздушности. Изготовлен специально для Fiio, имеет низкие искажения 0.0003% при 32 Ом.

LM4562 — звучание имеет специфический холодный оттенок, глубокий и довольно резкий нижний регистр на ударных, и акцентированные верха, 20В/мкс. Усиление до 140 дБ, полоса до 30 МГц. Сверх-малошумящий, с низким уровнем искажений. Нагрузка до 600 Ом без увеличения искажений, выходной ток до 20 мА, отличное подавление пульсаций. Звучит без малейших признаков окрашивания. Но ему свойственна проблема, описанная для OP275.

LME49720 — звук явно отличается от LM4562, плоская сцена с пропадающей реверберацией.

LME49860 — звучание приятное на слух, лишенный недостатков LM4562, исключительная детальность во всём диапазоне частот, самый качественный из LM усилителей, с повышенным рабочим напряжением до 44V, скорость нарастания 20 В/мкс.

LME49990 — звук не до конца аналитичен, но приятный. Большой коэффициент усиления 135 дБ , коэффициент гармонических искажений 0,00001%, выходной ток ±27 мА, управляет нагрузкой до 600 Ом, скорость нарастания 22 В/мкс.

LM6172 — звук удивительно прозрачный, для классики, джаза, блюза и других живых записей, обладает очень мягким и воздушным звуком. Усиление до 86 дБ, полоса до 100 МГц. Малошумящий, искажения ниже -100 дБ на нагрузке 100 Ом, мощный до 50 мА выходного тока и очень быстрый, скорость нарастания 3000 В/мкс.

LM7372 — усиление до 85 дБ, полоса до 120 МГц. Выходной ток до 150 мА, уровень гармоник в 100 дБ, всем хорош, но при сопротивлении нагрузки ниже 150 Ом искажения начинают резко расти, преодолевая в итоге планку -80 дБ.

LS6132 — китайская копия усилителя TPA6132A2 и PAM8908, с коэффициентом гармонических искажений 1% и выходной мощностью 33 мВт на канал.

MAX97220 — звук мягкий, акцентирован на мидбасе и средних частотах, верхние сглажены, достаточно большая выходная мощность 125 мВт, хорошо подходит на выход для наушников.

MUSES8820 — звучание вальяжное, мягкий «ламповый» звук с раздутым басом, винтажный усилитель.

MUSES8920 — звук яркий, разделение инструментов, масштабность звучания, динамика, звонкость его качества.

MUSES01 — звук ровный, нейтральный, с высокой детальностью, обилием воздуха и чётким позиционированием инструментов. Детализация голоса, середина и верха звучат завораживающе, но с немного пересушенным басом, хоть он быстрый и хлесткий.

MUSES02 — звучание прозрачное, приятное, динамичный операционник, с хорошим разрешением, более басистый чем MUSES8920, а в остальном они похожи.

MUSES03 — звучание взято лучшее из MUSES01 и MUSES02. Сцена приобрела абсолютно четкие границы, стала еще глубже и шире. Образы ясные и четкие, а между ними воздух, инструменты не мешают друг другу, высокое разрешение. Все это очень четко позиционируется в пространстве. Например, ударная установка с тарелками при хорошей записи звучит так, что четко слышно, когда по какой тарелке был удар, ближе-дальше, выше-ниже, левее-правее — высочайший эффект присутствия.

PAM8901 / PAM8908 — звук очень похож на TPA6132A2. Плотный бас, хорошая проработка СЧ диапазона, ВЧ немного сглаженны. Неплохой усилитель, широко распространенный в беспроводных гарнитурах и наушниках, с коэффициентом гармонических искажений 0.03% и выходной мощностью 25 мВт на канал.

SABRE ES9603 — звучание в сторону мониторности, бас собраный и четкий (без бубнения), середина чистая, высокие частоты детальные без излишних «циканий», неплохая ширина сцены. Усилитель непревередлив к нагрузке и выдает довольно стабильные показатели на разной нагрузке.

SSM6322 — усилитель для повышения точности передачи звука в Hi-Fi приложениях в портативной технике, в том числе для мобильных телефонов, расчитанный на нагрузку до 32 Ом, с довольно высоким выходным током 100 мА. Звучание достаточно чистое, без «бубнежки» в нижнем диапазоне и аккуратно сглаженные высокие частоты, без потери деталей.

THX AAA-78 — звук взрослый с высоким разрешением и в тоже время «музыкальный», с немного притемненным тональным балансом. НЧ диапазон структурный и хороший по разрешению. СЧ — хорошее естественное звучание, позиционирование и глубина сцены. ВЧ смягчены, но без потери детализации, с хорошей проработкой послезвучий. Профессиональный усилитель с отличными показателями: выходная мощность до 400 мВт на канал, очень низкий уровень нелинейных искажений -137 дБ, коэффициент гармонических искажений 0.0008%.

TPA3116 D2 — звучит чисто, телесно, живой вокал, ударные отлично звучат, тарелочки фактурные с естественной подачей, не песочат, сцена средняя. Усилитель класса D, сигнал/шум 102 дБ, уровень искажений 0.1%.

TPA6120 — звук практически не приукрашивает, мощный, предпочитает высокоомную нагрузку (от 60 Ом), с уменьшением сопротивления растут гармонические искажения. Чип содержит два независимых канала с отдельными выводами питания. На каждом из каналов: выходная мощность 80 мВт на нагрузке 600 Ом при питании ± 12В, при уровне искажений 0,00014%, динамический диапазон более 120 дБ, уровень сигнал/шум 120 дБ, диапазон питания ± 5В до ± 15В, скорость нарастания 1300 В/мкс.

TPA6132A2 — маркируется как «AIWI». Звучание с уклоном в нижний регистр, сочный бас, качественная проработка СЧ диапазона, ВЧ немного сглаженны. Неплохой усилитель, широко распространенный в беспроводных гарнитурах и наушниках, с коэффициентом гармонических искажений 0.01% и выходной мощностью 25 мВт на канал.

TPA6530 — звучит слитно и мягко, больше всего проработаны СЧ, сглаженные ВЧ, а на НЧ диапазоне не хватает упругости басов.

TA8254BHQ — звучание без явных перекосов, нормальный усилитель с большой выходной мощностью и низким уровнем искажений 0.02%. Часто применяется в автомобильной аудио системе.

ADA4896-2 / ADA4897-1 / ADA4897-2 — мощный звук, слитная подача, с уклоном в НЧ и СЧ, мягкие ВЧ из-за чего может не хватать воздушности. Стабильный при единичном усилении и быстродействующий усилитель 120 В/мкс, с обратной связью по напряжению, с низким рабочим током 3 мА, а также с низким шумом. Имеет ширину полосы 230 МГц и широкий диапазон напряжений питания от 3 В до 10 В. Подходит где требуется большой динамический диапазон, точность и быстродействие. ADA4896-2 выпускается в 8-выводных корпусах LFCSP и MSOP. ADA4897-1 выпускается в 8-выводном корпусе SOIC и 6-выводном корпусе SOT-23. ADA4897-2 выпускается в 10-выводном корпусе MSOP.

AD45257 — сильные стороны звучания этого усилителя голос, глубокий бас, объемная сцена.

AD823 — звук достаточно резкий на высоких, сцена хорошая, чуть хуже AD8066, усиление до 95 дБ и до 9 МГц. Искажения ниже -100 дБ, но при выходных токах более 20 мА лавинообразно растут. На нагрузке 32 Ом отдаваемая без искажений мощность составляет всего 6 мВт.

AD826 — звучит неплохо, хорошо строит сцену, для более сильного баса и слитности, «темные» усилители, хорошо подходит для рока. Усиление до 77 дБ и до 50 МГц, скорость 350 В/мкс. Фактически является скомпенсированным для единичного усиления AD828, со всеми его достоинствами, но значительно более стабильнее. Небольшая потеря в уровне подавления пульсаций питания компенсируется способностью легко выносить ёмкостную нагрузку.

AD827 — такой же как и предыдущий, с ослабленным выходным каскадом, скорость нарастания 300 В/мкс.

AD828 — звучит очень хорошо, но далеко не во всех схемах стабилен. Усиление до 80 дБ и до 100 МГц. Способен обеспечить 2 В амплитуды даже на нагрузке 10 Ом. Без искажений выдаёт в нагрузку до 50 мА тока. Уровень гармоник при КУ=2 плавно стремится к -100 дБ, а это отличный результат. Мало шумен и обладает хорошим подавлением пульсаций, скорость нарастания 450 В/мкс.

AD8022 — выходной ток высокий, что хорошо для низкоомных наушников, уровень гармоник не превышает -110 дБ на 600 Ом и выше, скорость нарастания что у AD8620, шумов меньше, хорошо ставить на выходе, скорость нарастания 50 В/мкс. Усиление до 72 дБ и до 100 МГц. Сверх малошумящий, имеет вдвое большую нагрузочную способность, чем AD8066, но требует стабилизированную схему питания.

AD8066 — звук очень качественный, универсальный усилитель. Глубокие низкие частоты, считается прозрачным звуком, похож на AD8620, но более светлый, легкий и точный (аналитический) звук, область применения студийное оборудование, где важен точный, неокрашенный звук, скорость нарастания 180 В/мкс. До 114 дБ и до 65 МГц усиления. Уровень гармоник значительно ниже -95 дБ при нагрузке более 150 Ом. Амплитуда тока на выходе до 30 мА, что может быть не достаточно для части низкоомных наушников. Хорошее подавление пульсаций.

AD8034 — звучание схожее с AD8066, усиление до 96 дБ и до 40 МГц. На нагрузке 1 кОм уровень гармоник находится ниже -100 дБ, однако уже на 500 Ом подскакивает до -85 дБ.

AD8397 — звучит нейтрально, широкая сцена, высокий выходной ток до 310 mA, хорошо подходит на выход для наушников, но немного шумит, склонен к возбуждению, требователен к схеме подключения, скорость нарастания 53 В/мкс.

AD8599 — звук нейтральный, немного узкая сцена, сверх-малошумящий с усилением до 10 МГц и 116 дБ. Искажения менее 0.0005% на нагрузке 2 кОм, но возрастают до 0.002% при 600 Ом. Хорошо относится к ёмкостной нагрузке, имеет отличное подавление питания и выходной ток до 50 мА.

AD8620 — звучит хорошо, но не во всех схемах, иногда не хватает выразительности, шумит поменьше чем AD8066, скорость нарастания 50 В/мкс. Большой коэффициент усиления (более 105 дБ) при полосе до 25 МГц, искажения менее 0.001%, но резко растут с уменьшением сопротивления нагрузки.

AD711 — винил-рипы звучат более лампово и теплее, старый усилитель.

AD712 — компенсированная для единичного усиления версия предыдущего усилителя.

AD744 — звучит очень приятно, хоть и смазывает некоторые детали, некий компромисс между детальностью и «мясом».

AD746 — по звучанию близок к Burr-Brown, имеет большой коэффициент усиления 10 МГц и 116 дБ. Искажения не превышают -110 дБ, ОУ обладает неплохим подавлением пульсаций, работоспособен при низкоомной нагрузке (при токах менее 20 мА).

AD797 — звук почти нейтральный, но всё же немного приукрашивает. В связке с другими ОУ дает отличный результат. Выходной ток до 50 мА, скорость нарастания 20 В/мкс.

AD845 — звучание с широкой сценой, один из лучших из AD усилителей. скорость нарастания 100 В/мкс.

AD8512 — звучит немного грубее AD823, с меньшей натуральностью высоких частот, но лучшей проработкой баса. Усиление до 100 дБ, полоса до 8 МГц. Хороший выходной ток до 70 мА, отличное подавление пульсаций, малошумящий, искажения на высокоомной нагрузке ниже 0.0001%.

AD8672 — звук ровный и чистый, по сравнению с AD823 более детальные ВЧ, более проработанные НЧ. Огромный коэффициент усиления 135 дБ, полоса до 10 МГц. Искажения низкие, но выходной каскад не справляется с большой амплитудой сигнала при низкоомной нагрузке.

Cirrus Logic CS35L41 — мощный моно усилитель звука класса D с DSP для динамиков мобильных устройств с пиковыми показателями 5.3 Вт и 11 В. Обеспечивает встроенным динамикам чистое насыщенное звучание без перегрузок приводящих к «хрипению».

Cirrus Logic CS43130 — звучание эмоциональное, с окраской под ламповые усилители и виниловые проигрыватели. ЦАП со встроенным усилителем, разработанный специально для мобильных устройств с низким уровнем шума и низким энергопотреблением.

HT4832 / HT4831 — китайская копия усилителя TPA6132A2 и PAM8908, с коэффициентом гармонических искажений 0.014% и выходной мощностью 20 мВт на канал.

JRC4558 — звук неплохой, достаточно мощный усилитель до 600 мВт, с минимальными искажениями, скорость нарастания 200 В/мкс.

NE5532P — звучание мягкое, старый проверенный временем приличный усилитель, что-то «сверх» от него не стоит ждать, скорость нарастания 9 В/мкс.

LT1355, LT1358, LT1361, LT1364 — семейство из четырёх ОУ с большой (LT1355 и LT1358) и очень большой (LT1361 и LT1364) скоростью нарастания (от 12 МГц и 400 В/мкс до 70 МГц и 1000 В/мкс). Неплохое шумоподавление, повышенная стабильность при ёмкостной нагрузке, искажения порядка 0,0007% до 2 кГц. Звучание LT1364 почти нейтральное, очень детальное, немного выделяет середину.

LT1469 — звук чистый и прозрачный, ровный во всем диапазоне. Он не резок и не криклив и не мягок. Очень низкий уровень искажений на высокоомной нагрузке и отличное подавление, усиление более 110 дБ, полоса до 45 МГц, скорость 22 В/мкс. Малый выходной ток и небольшая индифферентность к ёмкостной нагрузке. Превосходный вариант для I/U.

LT1498 — придаёт звуку аналоговый окрас, немного выделяя вокал, музыкальный, имеет высокое соотношение сигнал-шум, скорость нарастания 6 В/мкс.

BUF634 — буфер, высокоскоростной токовый повторитель до 250 мА, скорость нарастания 2000 В/мкс, увеличивает мощность выходного сигнала без окрашивания звука.

LMH6643 — буфер, токовый повторитель до 75 мА, скорость нарастания 130 В/мкс, увеличивает мощность выходного сигнала без окрашивания звука.

Куда и какой лучше ставить в аудио тракте?

В фильтры низких частот (ФНЧ) лучше ставить ОУ с высокой скоростью нарастания (скоростные).

В выходном тракте (I/O) лучше ставить более мощный, либо по току (для низкоомной нагрузке), либо по напряжению (для высокоомной нагрузки).

Под низкоомные наушники например больше подходят такие: LM6172, AD828, AD8599, OPA1612, OPA1622.

Под высокоомные наушники больше подходят такие: AD8066, AD8022, AD826, AD8620, TPA6120, LM4562, OP275, LT1364.
Параметры объявления:

Обозначение на схеме операционного усилителя

На схемах операционный усилитель обозначается вот так:

Чаще всего ОУ на схемах обозначаются без выводов питания

Итак, далее по классике, слева два входа, а справа – выход.

Вход со знаком «плюс» называют НЕинвертирующий, а вход со знаком «минус» инвертирующий. Не путайте эти два знака с полярностью питания! Они НЕ говорят о том, что надо в обязательном порядке подавать на инвертирующий вход сигнал с отрицательной полярностью, а на НЕинвертирующий сигнал с положительной полярностью, и далее вы поймете почему.

↑ Схема усилителя

Наткнулся в интернете на сайт австралийца Р. Эллиотта Elliott Sound Products, где заинтересовался следующей простой схемой (рис.1)


Оригинал схемы Эллиотта, показан 1 канал


Рис.1 Телефонный усилитель, отрисованы 2 канала

Схема усилителя отвечает всем моим требованиям: — простота; — нет дефицитных элементов; — возможность работы с головными телефонами любого сопротивления; — автор обещал отсутствие фона и низкие нелинейные искажения. Примененная пара биполярных комплементарных транзисторов BD139 (отечественный аналог КТ815Г) и BD140 (КТ814Г) в даташитах производителей позиционируются, как разработанные специально для аудио-усилителей. СтОят они копейки, звёзд с неба не хватают, но и не так плохи, особенно произведенные зарубежом. Сдвоенный операционный усилитель по умолчанию NE5532, но всеми любимый OPA2134/OPA2132 или скажем LM4562 (рекомендую), также подойдут.

Питание операционных усилителей

Если выводы питания не указаны, то считается, что на ОУ идет двухполярное питание +E и -E Вольт. Его также помечают как +U и -U, VCC и VEE, Vc и VE. Чаще всего это +15 и -15 Вольт. Двухполярное питание также называют биполярным питанием. Как это понять – двухполярное питание?

Давайте представим себе батарейку

Думаю, все вы в курсе, что у батарейки есть “плюс” и есть “минус”. В этом случае “минус” батарейки принимают за ноль, и уже относительно нуля считают напряжение батарейки. В нашем случае напряжение батарейки равняется 1,5 Вольт.

А давайте возьмем еще одну такую батарейку и соединим их последовательно:

Итак, общее напряжение у нас будет 3 Вольта, если брать за ноль минус первой батарейки.

А что если взять на ноль минус второй батарейки и относительно него уже замерять все напряжения?

Вот здесь мы как раз и получили двухполярное питание.

Схема усилителя для наушников

Вот так выглядит исходная схема:

Ничего не изменилось, я просто ее перерисовал без лишних надписей. Как уже было сказано, резисторы R3 и R4 номиналом по 51 Ому ограничивают выходной ток. Если ваш выбор пал на другой ОУ, который может обеспечить в нагрузку бОльший ток, то величины этих резисторов следует снизить. Для LM833 можно оставить как есть.

Резисторы R1 и R2 задают коэффициент усиления, который определяется формулой

Коэффициент усиления я задал равным трем. Для этого в качестве резистора R2 было установлено 15кОм, а в качестве R1 два резистора по 15 кОм в параллель. Желательно использовать резисторы точностью не хуже 1%.

Доводим схему до ума

Представленная в даташите схема несколько неполная и отражает лишь самое главное. Для нормально работы следует сделать привязку входа по току к земле (R6). Еще совсем не лишним будет добавить цепь общей обратной связи конденсатор небольшой емкости(С2), для исключения самовозбуждения

Я не сторонник конденсаторов по входу. Однако зачастую заранее не известно каков будет выступать источником сигнала, и насколько там возможно присутствие постоянного напряжения. Да и наверняка вы возникнет желание установить по входу переменный резистор для регулировки уровня. В таком случае конденсаторы послужат развязкой. Лучше установить прославленные для звуковых цепей Wima, но можно обойтись и другими конденсаторами приличного качества. Емкость можно снизить до 2.2 мкФ.

Если вас смущают предложенные входные цепи, то вероятно вас успокоит мое признание, что я решил не изобретать велосипед и нагло позаимствовал их у усилителя для наушников FiiO Olympus E10. Переменный резистор у него кстати на 50 кОм.

Идеальная и реальная модель операционного усилителя

Для того, чтобы понять суть работы ОУ, рассмотрим его идеальную и реальную модели.

1) Входное сопротивление идеального ОУ бесконечно большое.

В реальных ОУ значение входного сопротивления зависит от назначения ОУ (универсальный, видео, прецизионный и т.п.) типа используемых транзисторов и схемотехники входного каскада и может составлять от сотен Ом и до десятков МОм. Типовое значение для ОУ общего применения – несколько МОм.

2) Второе правило вытекает из первого правила. Так как входное сопротивление идеального ОУ бесконечно большое, то входной ток будет равняться нулю.

На самом же деле это допущение вполне справедливо для ОУ с полевыми транзисторами на входе, у которых входные токи могут быть меньше пикоампер. Но есть также ОУ с биполярными транзисторами на входе. Здесь уже входной ток может быть десятки микроампер.

3) Выходное сопротивление идеального ОУ равняется нулю.

Это значит, что напряжение на выходе ОУ не будет изменяться при изменении тока нагрузки. В реальных ОУ общего применения выходное сопротивление составляет десятки Ом (обычно 50 Ом). Кроме того, выходное сопротивление зависит от частоты сигнала.

4) Коэффициент усиления в идеальном ОУ бесконечно большой. В реальности он ограничен внутренней схемотехникой ОУ, а выходное напряжение ограничено напряжением питания.

5) Так как коэффициент усиления бесконечно большой, следовательно, разность напряжений между входами идеального ОУ равняется нулю. Иначе если даже потенциал одного входа будет больше или меньше хотя бы на заряд одного электрона, то на выходе будет бесконечно большой потенциал.

6) Коэффициент усиления в идеальном ОУ не зависит от частоты сигнала и постоянен на всех частотах. В реальных ОУ это условие выполняется только для низких частот до какой-либо частоты среза, которая у каждого ОУ индивидуальна. Обычно за частоту среза принимают падение усиления на 3 дБ или до уровня 0,7 от усиления на нулевой частоте (постоянный ток).

Схема простейшего ОУ на транзисторах выглядит примерно вот так:

Обзор операционных усилителей

Опубликовано 28th Jan 2021 в Профессиональное аудио

Для простого и вдобного выбора операционных усилителей я составил таблицу

Перед описанием звука и своих впечатлений, напишу список операционных усилителей, которые я ставил в свою студийную карту, микшерный пульт и слушал с 2021 по 2021 год:

  • opa2134
  • opa134
  • opa1611
  • opa2211
  • opa211
  • opa2604
  • opa2227
  • lme49720
  • lm6172
  • lm6171
  • opa827
  • ada4627
  • ad8512
  • ad797
  • ad8676
  • op27
  • lm837
  • tl072
  • tl052
  • tl032
  • mc33078
  • ne5532
  • ne5534
  • к544уд1а
  • lf353
  • ths3111
  • njm2068
  • njm4560
  • njm4558

Сразу отвечу на главный вопрос, возникший у вас, лучшего операционника не существует, существуют комбинации, в которых у каждого из них есть лучшая роль. Теперь немного подробней.

Первое, что координально влияет на звук операционного усилителя- это качество блока питания, с импульсным блоком питания ожидать хорошего звука можно только от медленных операционных усилителей со скоростью нарастания менее 9в/мкс, таких как ne5532, njm2068, njm4558, njm4560, op27, остальные более быстрые ОУ будут звучать слишком скучно и бледно. Плюс, как минимум, в таком блоке питания необходимы качественные конденсаторы Nichicon PW (так считаю не только я, но и инженеры компании Black Lion) .

Скорость нарастания сигнала — это параметр операционного усилителя равный окрасу звука в отношении к его детальности, другими словами чем ниже скорость, тем больше приятный транзисторный окрас и меньше детальность, и наоборот, чем выше скорость ОУ тем больше детальность и эффект 3D, но при этом звук становится сухой и стерильный. Потому такие производители студийного оборудования как SSL, Black Lion, Digidesign, AVID используют в своих приборах комбинации быстрых и медленных операционных усилителей, в таких комбинациях появляется звук достаточно детальный и при том яркий и живой.

ОУ на биполярных транзисторах звучат максимально детально, но при этом суховато. ОУ со входом на полевых тразисторах звучат менее детально но дают более «влажный» теплый звук. Это дает следующий принцип использования ОУ, нельзя использовать только ОУ на биполярных транзисторах или только ОУ c полевыми транзисторами на входе. Обязательно нужны комбинации, если вы ищете максимально крутой звук.

Вывод — все hi-end и студийные устройства высокого класса и качества звука с использованием ОУ строятся на сочетании быстрых операционных усилителей на биполярных тразисторах (со скоростью более 9) с медленными на полевых (со скоростью менее 9) либо наоборот на сочетании быстрых операционных усилителей на полевых транзисторах (более 20) с медленными на биполярных (менее 9).

Плюс к этому, среди равных, по звуку всегда победит устройство с более качественным блоком питания с хорошим трансформатором и качественными конденсаторами

ne5532 — по праву король среди операционных усилителей на биполярных транзисторах, за счет невысокой скорости 9в/мкс имеет не самую высокую детальность, и за счет нее же очень приятный транзисторный звук, дает хорошее усиление и звуковую картину прямо перед лицом, каждый элемент музыки крупнее и ближе к слушателю. Все это только при условии правильной схемы питания — двух электролитов не менее 100мкф с плюса и минуса питания на землю и трех керамических конденсаторов 0.1мкф с плюса с минуса на землю и между плюсом и минусом питания. В сочетании с операционным усилителем tl072 в качестве интегратора (dc servo) дает легендарный звук классических английских студийных консолей(микшерных пультов).

opa2134 (opa134) — горячо любимый многими операционный усилитель со скоростью 20в/мкс — его секрет это искажения в виде кучи гармоник на средних и высоких частотах, что в звуке очень теплая ламповая середина и верх, именно благодаря таким особенностям он дает то, что больше не сможет дать ни один другой операционный усилитель со схожими характеристиками, и именно поэтому его выбрали для своих приборов такие производители как Digidesign, AVID, Dangerous, Black lion. Отлично сочетается в последних интерфейсах Pro tools HD с интеграторами(dc servo) на медленных opa2227.

ada4627 — чистый как слеза младенца по звучанию быстрый 82в/мкс операционный усилитель с полевыми транзисторами на входе, есть небольшое ощущение стерильности звука в связи с очень большой скоростью, потому обязательно требует медленный интегратор (dc servo) на биполярных транзисторах со скоростью ниже 9в/мкс, к примеру такой как opa2227 .

opa827 — схожий с ada4627 ОУ, как по звуку, так и по характеристикам, отстающий по четкости и объемности, за счет низкой 28в/мкс скорости относительно ada4627. К преимуществам можно отнести работу с питанием до +-18В в то время как ada4627 работает только с напряжением питания до +-15В. Большинству тестирующих и использующих opa827 он кажется более скучным по звуку чем opa627 (55в/мкс) и возможно это тоже связано с разностью в скоростях. На мой слух он тоже не выделился окрасом звука, дал небольшой (не особо усиленный) увлажненный но неокрашенный звук — если совсем коротко, то мне напомнил немного мутноватую версию ada4627.

ad8512— достаточно быстрый ОУ на полевых транзисторах со скоростью 20в/мкс, обладающий звучанием схожим с opa827 , возможно звук больше по ощущениям в размерах чем у opa827 за счет другой схемы построения и могу сказать что он довольно приятно увлажняет звук за счет построения на полевых транзисторах. Джим Виллиямс-гуру американского звукового студийного и hi-end приборостроения рекомендовал использовать его в роли интергратора (dc servo) при апгрейдах tl072 в студийном оборудовании и я последовал этой рекомендации- звук стал довольно четче и влажнее относительно tl072, но окрас явно убавился и надо думать как добавить окрас и что еще можно изменить в схеме. Ну, а чтобы вы окончательно поняли всю силу этого ОУ я добавлю, что он применяется в самом лучшем студийном ревербераторе нашего времени Bricasti M7.

lm6172 (lm6171) — эталонный по детальности и четкости звука высокоскоростной 3000в/мкс операционный усилитель, создает максимальный 3d эффект требует обязательно качественного питания с танталовыми конденсаторами с плюса и с минуса на землю и не только(смотреть даташит), лучший вариант для выходных ОУ (выходного буфера) для всех аудио-устройств, конечно же имеет и недостаток в виде серьезного подсушивания звука и как я уже писал требует сочетания с медленными ОУ (интеграторами (dc servo) либо в других комбинациях), желательно со входом на полевых транзисторах, типа tl072 или tl032.

ths3111 — схожий с lm6171 высокоскоростной ОУ 1300в/мкс, уступающий ему в скорости, и по этой же причине уступающий в детальности и объему звучания. Именно этот операционный усилитель используется в качестве предусиливающего сигнал непосредственно сразу с выхода чипа DAC в интерфейсах Digidesign 192io (да, у меня есть схема и сам интерфейс) программно-аппаратного комплекса Pro-tools HD.

opa2227 — антипод lm6172 самый медленный 2в/мкс и потому самый красочный и яркий окрашенный ОУ c большим звуком и потому по праву считается одним из лучших ОУ для применения в качестве интегратора (dc servo) со многими быстрыми ОУ со входом на полевых транзисторах, такии как ada4627, opa2134, opa134, opa827, opa627.

opa1611 — достаточно свежий ОУ, активно тестируемый всеми кто не боится SOIC пайки, в сравнении с ne5532 более детальный, с меньшим усилением и без эффекта приближения как у 5532 однако сразу дающий увидеть все отражения ревербов, все мелочи эффектов и даже искажения и косяки записи, не так остро как с lm6172 но уже намного четче, естественно скорость 27в/мкс так же дает и явный недостаток — звук бледный, стерильный, без окраса, поэтому без интегратора(dc servo) типа tl032 этот ОУ не будет вам приятен, он будет детальный и аналитичный, но скучный, и только медленный ОУ с полевым входом сможет вдохнуть в него жизнь. В моей консоли с ролью интегратора хорошо справился и старый добрый tl072 с 13в/мкс, но все же более медленный ОУ будет предпочтительней. Плюс забыл добавить что opa1611 ощутимо добавляет бас в сравнении с ne5532 и отдаляет вокал.

tl072 — это не на шутку мультиплатиновый ОУ в роли интегратора(dc servo), используемый даже во всех других возможных ролях в консолях Soundcraft, Allen & Heath и великих SSL. Почему другие роли ему плохо подходят? Ну в наше время он звучит прямо скажем также приятно насколько и огромно и настолько же мутно. Это реально большой влажный теплый но мутный звук (так как ОУ не самый быстрый 13в/мкс и к тому же с полевыми транзисторами), поэтому он идеально дополняет более менее детальные несильно быстрые ОУ на биполярныхх транзисторах, и идеальной парой для него будет ne5532, неплохо как я говорил он работает с моими opa1611 и opa211 добавляя красок и габаритов к их детальности. Практически аналогом tl072 является lf353 как по характеристикам так и по звуку, но lf353 предназначен для стабильной работы на +-18вольт, а tl072 на +-15вольт.

tl032 — максимально красящий яркий медленный 3-5в/мкс ОУ, используемый в роли интегратора(dc servo), в большинстве современных студийных устройств SSL. Для меня это максимально понятное описание.

opa2604 — недооцененный многими операционный усилитель с полевыми транзисторами на входе, и в тоже время дающий увлажненный достаточно четкий звук, при наличии в питании конденсаторов аналогичных в описании ne5532, среди западных профи считается одним из лучших для применения в роли I/U. Активно используется в студийных приборах и пультах SSL в этой самой роли преобразователя ток/напряжение начиная с консоли SSL9000.

lme49710 (lme49720) — быстрый прецизионный ОУ (20в/мкс), широко применяемый для апгрейда ne5532 или в комбинации с ним. В комбинации с ne5532 используется во многих современный аудиокартах типа ASUS Essence STX II, где медленный ne5532 используется для того, чтобы задать окрас и приблизить(увеличить) звук а lme49720 для ускорения звука и хорошего звучания высоких и большей живости, естественно так как оба этих ОУ на биполярных транзисторах то звук суховат и большинство тех кто начинают заниматься апгрейдом этих карт меняют lme49720 на opa2132 или opa2134. В студийной технике lme49720 успешно применяется в новых моделях студийных консолей audient , а чтобы звук не казался суховатым от их скорости (и биполярных транзисторов на которых выполнены lme49720) в этих консолях он используется на пару со входными аудиотрансформаторами дающими хорошую долю сатурации и гармоник. Очень важно знать, что звук этого ОУ, как и у многих других скоростных, вам точно не понравится если забудете поставить в питание с плюса и с минуса на землю электролиты от 10мкф и более, либо если они заранее не будут предусмотрены в устройстве где вы планируете апгрейд- это прописано в даташите(паспорте) ОУ.

Также читайте

Таблица выбора операционных усилителей Аронова

В таблице указаны основные характеристики операционных усилителей, влияющие на…

Facebook Twitter Vkontakte

Максим Аронов

Специалист по звуку и itBlog Comments powered by Disqus.

Принцип работы операционного усилителя

Давайте рассмотрим, как работает ОУ

Принцип работы ОУ очень прост. Он сравнивает два напряжения и на выходе уже выдает отрицательный, либо положительный потенциал питания. Все зависит от того, на каком входе потенциал больше. Если потенциал на НЕинвертирующем входе U1 больше, чем на инвертирующем U2, то на выходе будет +Uпит, если же на инвертирующем входе U2 потенциал будет больше, чем на НЕинвертирующем U1, то на выходе будет -Uпит. Вот и весь принцип ;-).

Давайте рассмотрим этот принцип в симуляторе Proteus. Для этого выберем самый простой и распространенный операционный усилитель LM358 (аналоги 1040УД1, 1053УД2, 1401УД5) и соберем примитивную схему, показывающую принцип работы

Подадим на НЕинвертирующий вход 2 Вольта, а на инвертирующий вход 1 Вольт. Так как на НЕинвертирующем входе потенциал больше, то следовательно, на выходе мы должны получить +Uпит. Мы получили 13,5 Вольт, что близко к этому значению

Но почему не 15 Вольт? Виновата во всем сама внутренняя схемотехника ОУ. Максимальное значение ОУ не всегда может равняться положительному либо отрицательному напряжению питания. Оно может отклоняться от 0,5 и до 1,5 Вольт в зависимости от типа ОУ.

Но, как говорится, в семье не без уродов, и поэтому на рынке уже давно появились ОУ, которые могут выдавать на выходе допустимое напряжение питания, то есть в нашем случае это значения, близкие к +15 и -15 Вольтам. Такая фишка называется Rail-to-Rail, что в дословном переводе с англ. “от рельса до рельса”, а на языке электроники “от одной шины питания и до другой”.

Давайте теперь на инвертирующий вход подадим потенциал больше, чем на НЕинвертирущий. На инвертирующий подаем 2 Вольта, а на НЕинвертирующий подаем 1 Вольт:

Как вы видите, в данный момент выход “лег” на -Uпит, так как на инвертирующем входе потенциал был больше, чем на НЕинвертирующем.

Чтобы не качать лишний раз программный комплекс Proteus, можно в онлайне с помощью программы Falstad сэмулировать работу идеального ОУ. Для этого выбираем вкладку Circuits—Op-Amps—>OpAmp. В результате на вашем экране появится вот такая схемка:

На правой панели управления увидите бегунки для добавления напряжения на входы ОУ и уже можете визуально увидеть, что получится на выходе ОУ при изменении напряжения на входах.

Что будет на выходе ОУ, если на обоих входах будет ноль вольт?

Итак, мы рассмотрели случай, когда напряжение на входах может различаться. Но что будет, если они будут равны? Что нам покажет Proteus в этом случае? Хм, показал +Uпит.

А что покажет Falstad? Ноль Вольт.

Кому верить? Никому! В реале, такое сделать невозможно, чтобы на два входа загнать абсолютно равные напряжения. Поэтому такое состояние ОУ будет неустойчивым и значения на выходе могут принимать значения или -E Вольт, или +E Вольт.

Давайте подадим синусоидальный сигнал амплитудой в 1 Вольт и частотой в 1 килоГерц на НЕинвертирующий вход, а инвертирующий посадим на землю, то есть на ноль.

Смотрим, что имеем на виртуальном осциллографе:

Что можно сказать в этом случае? Когда синусоидальный сигнал находится в отрицательной области, на выходе ОУ у нас -Uпит, а когда синусоидальный сигнал находится в положительной области, то и на выходе имеем +Uпит.

Источник

Оцените статью
REMNABOR
Adblock
detector