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    2012-07-04 09:52:02
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    2013-03-16 10:22:30
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    2013-08-07 16:19:15
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    2011-09-14 12:31:13
    LM358是常用的双运放 LM358里面包括有两个高增益、独立的、内部频率补偿的双运放,适用于电压范围很宽的单电源,而且也适用于双电源工作方式,它的应用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的...
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    如果要走上耳机放大器 DIY 这条路,对于萌新来说,这篇文章满满的都是干货,我尽量用最简洁的方式给你讲清楚最简单的入门方案。
    运算放大器非反相放大电路

    运算放大器非反相放大电路

    基于运算放大器的非反相放大器是最常用的放大电路,甚至有些耳机放大器就直接使用了一个双运放、六个电阻和四个电容简单制造出来,而且售价 3000 多块钱人民币,这就是耳放界的奇葩 Grado RA-1。
    在这里插入图片描述
    Grado RA-1 内部结构
    在这里插入图片描述
    Grado RA-1 电路图

    上面这样的电路图不是规范的电路图,但是对于新手来说更容易理解,而且这张图的布局和实际的电路板 layout 是一致的。其中 A 是 50K 双联电位器,电阻 D 标记为 464,这个不是而其它电阻的标记方法与这个又不一样,按照 1% 金属膜电阻 E-96 阻值表查询,有 464k 的标准阻值,而按照数码法读数应该是 460000Ω,即 460k,但是并没有这个阻值的电阻,所以实际应该是 464k。

    供电是由两节 9V 叠层干电池串联,中间抽头取地,由于使用了电池供电,就不需要实用比较大的电解电容整流和储能,0.12uF 陶瓷旁路电容一般情况下都是用 0.1uF,这东西真的没有必要纠结太多,但是需要注意在《运算放大器权威指南》一书中,作者提示为了应对高频干扰,旁路电容应该更小,而不应该更大。当然,将陶瓷电容(独石)换成其它类型的所谓发烧电容,失去了高频特性则更是不可取的。

    在这里插入图片描述

    Grado RA-1 PCB 电路板
    运放是 NJM4556,很多人直接看运放上面的丝印,把它叫做 JRC4556,这是不准确的,因为 JRC 是生产厂家(曾经)的缩写。NJM4556 是大电流运放,所以可以用来直接驱动大部分的耳机,不过它的声音有些“模糊”。

    新日本无线(NJR) 即 JRC 官方主页
    NJM4556A 官方资料页面

    在我看来,不管是用什么方式去仿制一个 RA-1 都是没有太多实际价值的,例如 cMoy 耳放,也都只能当作入门用的练习而已,如果实在想要一个 RA-1,可以在文章末尾下载复刻的 PCB 文件,自己找生产厂家打样费用也并不高。

    下面是正题,你从 RA-1 上面已经了解了耳机放大器电路的基本运作方式,那么可以继续实际操作来做一个比较通用的运算放大器开发测试板,而且在后续的教程中可以继续使用,最终把它做成一个性能优异的耳放。

    小纸条:

    • 标准的双运放非反相放大器
    • 具有失调电压处置功能,可以通过调节消除输出直流成分
    • 反馈环路可以扩展设置

    在这里插入图片描述
    电路原理图(一个声道)

    绿色的部分不会在电路板上面,蓝色的部分与 RA-1 基本相同,只是在取值上有些调整。1uF 输入耦合电容,RA-1 上使用了 5uF 苏伦电容,其实那东西主要是个头比较大,比较唬人,也间接炒高了苏伦的价格,实际上使用 0.47uF~4.7uF 的 CBB 电容或者方块形状的校正电容都可以,甚至是电解电容(极性 or 非极性无所谓的),不过 CBB 和校正电容可以很容易买到 J 档精度(5%),这样的精度已经算是比较高了,至于热衷于某些电容调音的行为,我不讨论这个话题,麻烦在下面评论区也不要 @我。

    反馈/增益电阻取值按照 3.3K/1K 取值,这只是我的习惯,因为现在大多数播放设备输出的电平本身不低,过高的增益会产生更大的噪声,多数情况下我习惯比较中等的增益。反馈电阻的阻值会影响到反馈电流,反馈电流过小则容易降低电路整体的抗干扰性能。

    电源供电方面,因为考虑到后期不同的供电测试环境,所以增加两个电解电容,取值大概 100uF~470uF,耐压 25V~35V,体积不大,成本也不高。

    输出使用 Pinheader 2.54mm 插针,其中两针接输出,一针接反馈,如果直接使用这个模块,就直接用跳线帽将反馈部分和输出部分短接,如果后期跟着我做了缓冲模块,就可以取下跳线帽,将缓冲置于环路内部使用。

    Vos Trim 是失调电压处置的部分,可以通过调节 100k 可调电阻来控制输出直流偏移,经过实测效果非常好,DIY 难度也比较低,更详细的信息可以阅读下面的链接:

    MT-037 指南 运算放大器输入失调电压

    制作:

    1. 因为是测试板,运放需要使用插座安装,插座要使用 DIP-8 圆孔插座,方孔的那种不是很好用。
    2. 洞洞板使用 4cm x 6cm 单面板,双面板的话走跳线的时候处理不好容易短路,可以多买几块,因为后续的几个教程也会用到。
    3. 电阻是 1/4W 1% 精度金属膜电阻,不要纠结什么发烧电阻,白花钱(狗头保命,杠精勿扰)。
    4. 100k 可调电阻是 3296W 顶调电位器。
      在这里插入图片描述
      Layout 示例
      先用记号笔按照上面的图纸在洞洞板元件面画上走线路径,注意蓝色的线是跳线。由于岁数大了,脑子不好,我画的不完整,导致后面的时候少走一条线,最终成品补齐了,你们不要跟我一样犯这种低级错误。

    在这里插入图片描述
    手绘标记走线路径
    然后从正面插入元件,再从反面焊接。还是岁数大了脑子不好使,忘记增加电源的扩展插针了,有空再补齐吧。底部有一侧是排针母座,用来安装我的分轨器虚拟地模块,这样就可以直接使用单电源供电。

    在这里插入图片描述
    元件面
    然后就是在背面进行焊接,多余的元件引脚可以在插入元件的时候就用镊子沿着走线弯折,充当导线使用,实在用不了的可以在焊接完时剪掉,先不要扔掉,走线的时候还能用到。

    在这里插入图片描述
    焊接面
    背面全部使用剩余的元件引脚进行埋线,这样可以使用比较少的焊锡,避免焊锡粘连导致短路。焊接操作过程中不要使用焊锡膏,劣质焊锡膏容易炸锡生成飞沫,很容易导致短路。

    在这里插入图片描述
    正在测试
    测试:

    1. 先不要连接输入输出,通电以后先测试插座 8 脚 / 12 脚对地直流电压,由于我这里使用了 【P03】分轨虚拟地模块,所以直接使用单电源接入即可,电源是 24V 直流稳压电源,分轨后 VCC-GND +12V,VEE-GND -12V,确认无误后关闭电源;
    2. 插上运放和跳线帽,再次通电,使用万用表直流毫伏档测试输出直流偏移,红色表笔接在跳线帽上方裸露的部分即可,黑色表笔接 GND,然后调整蓝色电位器直到读数接近 0
    3. 测试调试完毕就可以接音源和耳机进行实测了。

    在这里插入图片描述
    各种免焊端子
    在淘宝上可以买到这样的 3.5mm 免焊端子,在测试时是非常实用的,除此之外还有 DC 免焊母座等等。

    下面是一个 Grado RA-1 的复刻 PCB 文件,可以直接拿去打样,但是说实话,不值!

    https://share.weiyun.com/6a9PmpVI

    本教程中使用的分轨虚拟地模块:

    正弦声学 轨分离器 精密虚拟地 直代 TLE2426 单电源转双电源模块

    这个模块后面也将会给你讲一讲怎么用洞洞板随手做一个。

    版权所属,请勿转载。

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  • 编辑注:这是一篇相当好的老文章。EDN 编辑会定期响应用户请求,复制一些早于我们在线档案日期的文章。
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  • 双运放,LM358 pdf

    2009-05-24 14:57:03
    这是一个运放的pdf,自己觉得很有用啊,英文的,大家可以来看看啊
  • 双运放仪表放大器 小信号放大

    千次阅读 2019-06-19 13:49:25
    《TI运放设计参考》文档下载:https://download.csdn.net/download/jiangchao3392/11248512 《有关运算放大器设计主题的博客文章汇编》文档下载:https://download.csdn.net/download/jiangchao3392/11248543 ...
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  • 5. 双运放将… a) 可能有很好匹配的偏移电压。 b) 可能有很好匹配的偏移电压温漂。 c) a和b。 d) 可以节省空间和成本。 先不给出答案,开始搬运。 因为TI攻城狮的翻译实在是水(kan)平(bu)高(dong),所以有...

    5.   双运放将…

    • a)      可能有很好匹配的偏移电压。
    • b)      可能有很好匹配的偏移电压温漂。
    • c)       a和b。
    • d)      可以节省空间和成本。

    先不给出答案,开始搬运。

    因为TI攻城狮的翻译实在是水(kan)平(bu)高(dong),所以有了这个搬运文,渣CET6水准,别喷。

    本文取自,

    当两个或更多的运放的特性匹配良好时,有些电路的表现会非常好。那么,在一个双/四运放封装中,它们的特性又匹配得如何呢?嗯哼?<译者:卖萌是求打脸的节奏>

    在我们的精密运放E2E论坛(precision amplifier E2E forum)<译者:这货是什么>上出现的最多的要求就是:匹配偏移电压和温度电压漂移。举个栗子,如果你在设计一个仪表运放,匹配运放偏移可能会接近于0(matching op amp offsets would produce a net zero offset)。但是,实际情况呢?

    我们来看图1几何布局:

    5.匹配,还是匹配——双运放的对称度究竟如何?

    图1<图中文字:这个双运放拥有一个对角线的共质心的输入级,并且布局很均衡。管A和A',B和B'均平行>

    每个运放都有输入级晶体管,它们必须匹配良好,从而运放才能有较小的偏移电压。我们很撸力地仔细匹配这些晶体管对。图中的这种对角连接方式是一种基本的技术——每个晶体管都被分成了两半,A和A',B和B',从而这些晶体管对的几何中心可以重合。如今,我们用更精细的工艺来混合布置晶体管。共质心(common centroid)是其中最常见的技术。

    问题来了……<为什么会有问题……我根本看不出来问题>

    我们的确在IC的某一侧仔细地匹配了两个共质心的输入级晶体管,剩下的却是随机失配(residual random mismatch)。谁能保证IC另一侧的两个晶体管拥有相同的随机失配?!恐怕答案是不太可能。 其他原因造成的匹配的偏移可能存在,但我们已经尝试着消除了所有系统偏移的源头,所以剩下的偏移很可能都是随机的。很遗憾,但是偏移电压不大可能被很好地匹配。<我感到了淡淡的恶意>

    我们在data sheet中一般用如下图的方式来描述:

    5.匹配,还是匹配——双运放的对称度究竟如何?

    所以依赖于内部元件匹配的一些参数——即使在双/四运放中也不大可能比单运放匹配得更好。比如说:

    • 偏移电压——依赖于晶体管匹配
    • 偏移温漂——依赖于晶体管匹配
    • BJT运放的输入偏移电流——依赖于晶体管β

    然而,对于依赖于内部元件的基本参数的一些参数——在双/四运放中却很可能比单运放匹配得更好。比如说:

    • 增益带宽积——依赖于电容绝对值和电流绝对值
    • 压摆率(Slew Rate)——依赖于电容绝对值和电流绝对值
    • 无输入偏置电流消除的BJT运放的输入偏置电流

    老前辈们可能记得早期的双运放的确倾向于更加匹配——就它们特定值的百分比来说( as a percentage of their specified value)。但是这些老器件的表现实在是平平。它们设计简单,没有细致地注意内部元件的匹配,没有今天的这种均衡的设计以及IC布局。

     

    我们得到的结论是:双/四运放仅仅是良好平衡的设计以及IC布局,而在偏移上,并没有做的更好。

    所以本题应该选d。

    展开全文
  • 简单双运放恒流源电路

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空空如也

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