Кажется, нет недостатка в схемах, подобных этой, которые пытаются использовать R2R в качестве ЦАПа и оп. усилитель. в качестве выходного буфера. Это имеет смысл для меня, поэтому я решил попробовать и построить один.
Я построил немного более простую схему
смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab
Эта схема использует один операционный усилитель от LM324, работающий с единичным усилением. Остальные 3 в пакете остаются не подключенными. Он питается от +12 В постоянного тока на положительной шине, которая поступает от настольного источника питания.
Резисторы "4.4k" (2R) - это всего лишь два резистора по 2.2k в серии.
D1-D4 работают на Atmega328P, используя прямой цифровой синтезатор, который я написал. Я не буду много говорить об этом, но микроконтроллер работает от +5 В постоянного тока, поэтому каждая линия имеет значение 0 или 5 В постоянного тока.
R13, Q1 и R14 были просто такими, что трасса управляла какой-то реальной нагрузкой. Транзистор действует как инвертирующий усилитель.
Я изначально опустил R10 и R12. Я получил вывод, как это.
- CH1 - желтый - выход ЦАП
- CH2 - синий - выход оп. усилитель.
На этой частоте это было довольно разумно.
- CH1 - желтый - выход ЦАП
- CH2 - синий - выход оп. усилитель.
Это довольно неожиданно создает сдвинутую по фазе треугольную волну.
На данный момент я добавил R10 и R12.
- CH1 - желтый - неинвертирующий вход оп. усилитель.
- CH2 - синий - выход оп. усилитель.
Это сократило выходное напряжение пополам, но привело к более точному выходу. Эту разницу теоретически можно восполнить, используя усиление в оп. усилитель.
Однако это все еще не работает на более высоких частотах.
- CH1 - желтый - неинвертирующий вход оп. усилитель.
- CH2 - синий - выход оп. усилитель.
В этом случае он не только генерирует фазово-треугольную волну, но даже не достигает +2,5 В пост. Тока или обратно на землю.
Вот физический снимок установки:
Поскольку я использую перемычки и макеты, должен быть некоторый верхний предел практической частоты, которую может генерировать мой ЦАП. Однако ~ 60 кГц, на которые указывает мой прицел, не должно быть большой проблемой. Лист данных для LM324, кажется, предполагает, что 1 МГц является практическим верхним пределом для операции. усилитель. при достижении единства. Показанная форма выходного сигнала похожа на транзисторы внутри оп. усилитель. насыщены или похожий эффект. Я недостаточно знаю об операционных усилителях.
Могу ли я внести изменения в свою схему, чтобы получить точное воспроизведение входного сигнала на выходе ОУ от постоянного тока до 60 кГц?
Лист данных, которые я искал для LM324:
источник
LM324 - старая и медленная OPA. Он имеет ограниченную «скорость нарастания», не более 0,5 В / мес, что не позволяет отслеживать большие амплитудные изменения сигнала быстрее, чем 1 МГц, как вы обнаружили это в своем собственном эксперименте.
Вы ничего не можете сделать, чтобы улучшить скорость нарастания. Вам необходимо приобрести более быстрый операционный усилитель.
источник
Попробуйте эту таблицу вместо.
См. Таблицу 6.8 - Условия эксплуатации на стр. 7.
1-й параметр в таблице - «Скорость нарастания при усилении единицы».
Это говорит о том, как быстро может двигаться выход операционного усилителя, и для этого LM324 он равен 0,5 В / мкс - и это почти без нагрузки (1 МОм | 30 пФ).
Из ваших измерений объема видно, что вы видите около 0,2 до 0,25 В / мкс - не совсем необоснованно с нагрузкой.
источник
Общее практическое правило заключается в том, что полная ширина полосы пропускания операционных усилителей (верхний предел) составляет около 10% или менее от частоты единичного усиления. Думаю об этом.
Усиление Unity означает, что вы достигли частоты, когда усиление в лучшем случае равно единице, при любых условиях испытаний, указанных производителем. Это тоже не полная сила выхода. Это просто означает Vout = Vin при некотором значении, намного меньшем, чем полная мощность.
Транзистор с hFE 100 при 100 кГц и размахом полного напряжения может выдавать 1 вольт на 1 пп при частоте 1 МГц при входе 1 вольт на пп. Это лучшее, что он может сделать.
Термин «выигрыш от единства» немного вводит в заблуждение, поскольку он подразумевает полезную выгоду, но на самом деле его выгода достигла своего предела. Для полной выходной мощности с заявленным усилением в качестве отправной точки принимайте 10% от единичного усиления.
Некоторые производители вводят подробные сведения с графиками зависимости усиления от частоты и нагрузки и т. Д. Прочтите эти подробности, если они есть в таблице данных, и они помогут вам понять, где можно ожидать полезного усиления на полной мощности - или нет.
источник
Попробуйте эту транзисторную схему
смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab
Со стандартным 10-кратным зондом Vout (13 пФ или около того) у вас будет полоса пропускания около 3 наносекунд (50 000 000 Гц). Отрегулируйте R9 для контроля базовой линии выходного напряжения.
Вы можете увеличить R3 до 220 или 330 или 430 Ом; при более высоких значениях сопротивления емкость на основе коллектора возрастет, когда Vout будет около 1,0 В, и вы увидите более медленное установление. Таким образом, возникает высокочастотное нелинейное поведение (искажение 2-й гармоники), и вы получите интермодуляцию суммы / разности. С 4 битами, я сомневаюсь, что это будет проблемой для вас. Но вы можете увеличить несколько резисторов до 6 или 8 битов и подать их с заранее настроенными сигналами суммы грехов, а затем исследовать БПФ на прицеле или анализаторе спектра.
Повышение производительности: если вы можете сместить нижнюю часть двух резисторов: R1 и R9 до -0,2 В, то ваша линейность улучшится, что, вероятно, обнаруживается для больших # бит. Обратите внимание, что загрузка в строках логического входа не согласована, и это также приводит к нелинейности.
Использование дифференциального управления током, возможно с биполярными источниками тока и диодными переключателями, используемыми для управления, уменьшает нелинейность. В какой-то момент вы дорого построили DAC08 от Precision Monolithics Corp, но с полосой пропускания от 20 до 50 МГц. Изучите эту таблицу.
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/dac0800.pdf
источник