Вопрос к электронщикам по ОУ
- Войдите на сайт для отправки комментариев
Пнд, 21/09/2015 - 17:16
Коллеги,
я был бы очень благодарен, если б кто-нибудь из грамотных электронщиков нашёл бы время объяснить мне особенность работы операционного усилителя, которую я не понимаю. Чтобы вопрос был понятен, напишу подробно, простите за «много букв».
Итак, в datasheet LM324 (рисунок 19 на странице 15) я нашел вот такую схему включения светодиода:
Я подумал, что здесь предполагается наличие некоего сигнала на входах и не обратил на схему внимания. Но потом я случайно набрёл на видео, где мужик подключает светодиод именно по такой схеме – подаёт на ОУ питание и ставит на выход светодиод, оставляя входы ОУ болтаться в воздухе! И светодиод светится!
ВОПРОС №1. Как это работает? Можете объяснить логику работу ОУ? Откуда на выходе берётся напряжение, если на входах нет ничего и они вообще в воздухе болтаются?
Решив попробовать, я порылся в закромах, но не нашёл LM324, зато нашёл LM358. Подумал, что должно быть тоже самое – такой же однополярник вроде, а вот фиг там! Подключил к выходу светодиод, подал питание – не светится! Светится начинает, если, например, инвертирующий вход на массу завести – но это я хоть как-то могу понять, а вот так как на схеме в даташите LM324 или на видео, мой LM358 не работает.
Ладно, полез в даташиты посмотреть к чему там притянуты входы этих ОУ, надеясь увидеть разницу – не увидел. Ниже приведены схемы этих двух усилителей – входы заведены практически одинаково!
Отсюда
ВОПРОС №2. Объясните пожалуйста в чём разница между этими усилителями (по схеме объясните), что один из них работает при такой схеме включения, а второй – нет.
Спасибо заранее!
Не парся. Наводки это.
ты на 30 секунде посмотри схему, стабилизатор тока. а потом просто упрощенка, хотя смысла так показывать не вижу, ты как минимум один уже не понял
а 324 и 358 это одинаковые усилители, просто в одном 4 канала, а в другом 2. а картинки разные потому что смотришь разных производителей
сам посмотри
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm158-n.pdf
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm124-n.pdf
кстати по схеме с 30 секунды будет работать и 324 и 358
ты на 30 секунде посмотри схему, стабилизатор тока. а потом просто упрощенка,
угу. я так понял ТС возмущают болтающиеся в воздухе входы. Что вобще не нормально.
ты на 30 секунде посмотри схему, стабилизатор тока. а потом просто упрощенка, хотя смысла так показывать не вижу, ты как минимум один уже не понял
посмотрел повнимательнее))
посмотри с 1:37 по 1:42 и посмотри что собрано.
эта схема работоспособно от 4 до 5 В)) на диодах стоят ограничивающие резисторы и нафига операционный усилитель здесь))
ЕвгенийП. Подключил по схеме из первого поста LM358. Схема работает. Светодиод светит.
посмотрел повнимательнее))
посмотри с 1:37 по 1:42 и посмотри что собрано.
эта схема работоспособно от 4 до 5 В)) на диодах стоят ограничивающие резисторы и нафига операционный усилитель здесь))
ЕвгенийП. Подключил по схеме из первого поста LM358. Схема работает. Светодиод светит.
А понимание есть почему работает с висящими входами? Объяснить можете или тоже, как я, в непонятках?
открывается верхний транзитор скорее всего от наводок, так как в режиме компаратора работает, но он не работает как стабилизатор тока
просто открылся транзистор, резистор ограничивает ток, плюс падение на транзисторе. если бы работал в диапазоне 4-10В тогда да, работает как стабилизатор, а диапазон 4-5В это ниочем. падение на биполярнике даже на 0,7В при 5В питания уменьшает напряжение до 4,3В. падение на белом светодиоде 3-3,7В. остаток падает на 82 омах
если также будет работать от 10В соглашусь схема крута
ЕвгенийП
Пока понимания нет. Просто стало интересно.
Значит у меня в цепи резистор на 150 ом. При питании +5 вольт на выходе 1,9 вольта. При +12 на выходе 2,1 вольта.
вот это уже интереснее. если операционник еще не греется подними еще выше напряжение
покурил еще даташит. судя судя по нему внутри уже есть ограничение тока, вот в этом куске
источник тока 100мка открывает q5 и q6, увеличивается выходной ток, и соответственно ток через Rsc. резистор в цепи базы, при достижении определенного напряжения (тока) приоткрывается q7, пропуская через себя часть тока от 100мка. q5 и q6немного прикрылись, ток застабилизировался
Там что выше написал мерил напряжение не на выходе, а на светодиоде.
Значит на микросхему 20 вольт подал (по документации она до 32 работает) На диоде 2 вольта.
Не греется.
Здравствуйте.
Не претендую на "грамотного" электронщика, но Вы выбрали не очень удачный пример для изучения.
Для начала стоит рассмотреть работу ОУ от двуполярного источника питания. Это когда есть, например, +12В, -12В и "общий".
Если мы хотим понять, что будет на выходе, то должны взять разницу между входными напряжениями и умножить на Ку. И, если входы имеют одинаковое напряжение (даже когда они одинаково не подключены), то на выходе будет ноль.
Вы рассматриваете схему с однополярным питанием, значит на выходе будет полпитания.
Как-то так.
Там что выше написал мерил напряжение не на выходе, а на светодиоде.
Значит на микросхему 20 вольт подал (по документации она до 32 работает) На диоде 2 вольта.
Не греется.
На диоде всегда будет два вольта, какое бы напряжение ни было перед резистором. Прямовключенный светодиод в этом смысле подобен обратно включенному стабилитрону. Мелкие светодиоды могут не греться до самого момента своей смерти от теплового разрушения кристалла. Кристалл маленький, тепла выделяет не много, а пластмасса его крайне фигово отводит. Кристалл будет 200 градусов, а корпус такого светодиода будет чуть-чуть теплый.
Схема с операционником совсем бестолковая. Из-за разброса параметров входов операционник подобно триггеру -- переключается в крайнее положение и выдает максимальное напряжение, которое возможно для подаваемого напряжения по линиям питания. В этом смысле схема не будет ничем отличаться, если подцепить светодиод с резистором к двум последовательно-включенным батарейкам по полтора вольта.
ОУ имеет огромный коэф. усиления. Обычно от единиц до десятков тысяч. Есть и заранее точно неизвестное смещение нуля. При неподключенных входах это смещение разгоняется полным паспортным усилением усилителя и устанавливает его выход в крайнее состояние. Для какой микросхемы как конкретно обернется, сказать нельзя. Даже если входы ОУ соединить вместе, смещение все равно остается. Его выравнивают либо через специальные балансировочные входы, либо за счет внешних цепей, подмещивающих балансировку на сигнальные входы. Но в любом случае при неподключенных входах ОУ работает в режиме компаратора. Он одинагово хорошо и очень сильно усиливает и любую внешнюю помеху, и собственные "стоны". А в чем смысл схемы, где светодиод подключен к выходу ОУ с неподключенными входами? Что означает, "она работает"?
Рабочесть схемы здесь определяется показателем "светодиод горит". :)
Уважаемые коллеги. Спасибо вам, что объяснили.
К вопросу "она работает". Я так понимаю просто, что по схеме из первого поста ОУ работает в режиме стабилизации по току.
Я подаю на вход от 5 до 32 вольт и рабочесть схемы определяется "светодиод горит" как и говорит даташит.
Там что выше написал мерил напряжение не на выходе, а на светодиоде.
От и чудненько! А то уж я грешным делом подумал что в этой лаже есть здравый смысл. Воще светодиод сам по себе неплохой стабилизатор напряжения. Как правильно выше писали светодиод на 20мА и резистор 82Ом при 5В питания ни в каких ОУ не нуждаются. Вся роль ОУ сводится к подаче 5В. Пусть и нестабильно, при нужной фазе наводок на входах. Токовая защита выхода ОУ может влиять, но тогда и резистор был бы вобще не нужен, скорей всего она ни при чем.
Воще работа ОУ при висящих входах - это совершенно нештатное применение, годится разве что для поиска скрытой проводки, да и то только один вход висит.
Специально посмотрел "ролик с мужиком". Понял, что хотели продемонстрировать ОУ как стабилизатор тока для светодиода. Испытал "культурный шок". Мрак. Ни схема, ни демонстрация к указанной задаче отношения не имеют. "Замкните выводы плоской батарейки и положите ее в рукавицу. Так Вы бесплатно согреете руки на зимней рыбалке." Мрак.
Батарейка в рукавице -- крайне удачное сравнение с качествами обсуждаемой здесь схемы. Схемы из серии "Как самым причудливым и бессмысленым способом использовать радиокомпоненты".
Парни, спасибо.
Обсуждение дурацкости схемы несколько не в ту сторону - это схема из даташита. Поймите, если бы я увидел её в левом месте, я бы не обратил внмание, но когда я увидел висящие входы в официальном докумете производителя - это меня напрягло. Я понял, что чего-то в этой жизни не догоняю. По профессии я программист, а в электронике - не ахти какой продвинутый любитель.Потому и решил попросить профессионалов помочь в понимании.
Duino A.R., я правильно понял Вас, что:
1. Если я возьму несколько усилителей и буду просто мерять напряжение "выход-земля" (можно и без светодиода) - я буду получать разные значения для разных экземпляров?
2. Факт горения или не горения светодиода в этой схеме ничего не говорит, например, об исправности или неисправности усилителя?
Обсуждение дурацкости схемы несколько не в ту сторону - это схема из даташита.
Вы не так поняли. В даташитах совершенно нормальным считается не рисовать те ноги, на которых не акцентируется внимание. Всё, что на этой картинке -относится только к ноге выхода. При подключении О.У. никогда не оставляют входы висящими в воздухе. Считается, что человек, который читает даташит уже знает что делать с этими ногами.
1. Если я возьму несколько усилителей и буду просто мерять напряжение "выход-земля" (можно и без светодиода) - я буду получать разные значения для разных экземпляров?2. Факт горения или не горения светодиода в этой схеме ничего не говорит, например, об исправности или неисправности усилителя?
Это не штатный режим работы, что будет на выходе так же непредсказуемо как analogRead на неподключенном входе ардуино)
Duino A.R., я правильно понял Вас, что:
1. Если я возьму несколько усилителей и буду просто мерять напряжение "выход-земля" (можно и без светодиода) - я буду получать разные значения для разных экземпляров?
2. Факт горения или не горения светодиода в этой схеме ничего не говорит, например, об исправности или неисправности усилителя?
1. На выходе классического ОУ при неподключенных входах будет максимальная или минимальная "полка" (зависит от знака смещения конкретного экземпляра) из-за смещения, либо генерация из-за самовозбуждения, либо шум "от края до края" из-за внешних наводок. Ситуация, когда при неподключенных входах на выходе ОУ некое стабильное напряжение, отличное от предельного, говорит, скорее, о неисправности ОУ. :)
Конкретные серии ИМС могут "тяготеть" к типовому смещению ввиду особенностей схемотехники и технологии изготовления. В общем случае - заранее неизвестно.
Бывают очень(!) редкие случаи ОУ специального назначения, например, измерительных. Там для высокой точности и термостабильности цепи обратных связей, термостабилизации, автобалансировки нуля, частотной коррекции сформированы на одном кристалле. Готовая ИМС ОУ из коробки имеет коэф. усиления, например 10 (просто десять), зато с точностью в сотые доли процента. "Нормальному" пользвателю о таких случаях можно не заморачиваться.
2. По сути - да. Представьте, что в выходных каскадах ОУ пробиты верхние по схеме транзисторы. Питание на светодиод через гасящий резистор буднет исправно поступать. Светодиод будет светиься.
dimax,
первая часть Вашего поста - я тоже так думал пока не увидел видео (ссылка в первом посте), где мужик собрал именно так. На видео чётко видно, что никаких других соединений нет и светодиоды светятся.
Вас я знаю как грамотного человека, посмотрите пожалуйста внимательно и объясните мне в чём там дело, пожалуйста.
И в чём разница между усилителями? Я вот смотрю на схемы усилителей и вижу у 358 возле входов транзистор Q6 которого нет у 324. Может в этом между ними разница. Опять же как это может влиять на наш случай.
Понимаете, мне не нужна эта схема практически, но я хочу понять почему она работает. На мой глупый взгляд не должна (по крайней мере стабильно не должна), но на видео ведь работает же, сволочь!
dimax,
но на видео ведь работает же, сволочь!
Работает связка "резистор - светодиод" (= "палка - веревочная петля").
у у 358 возле входов транзистор Q6 которого нет у 324.
У 324 этот транзистор изображен как несколько источников тока в верхней части схемы. К схемам ОУ особо не придирайтесь, они скорей функциональные чем принципиальные.
ЕвгенийП, на видео просто недоразумение. Забудьте о нём. В даташите подразумевалось, что вот, можно опер можно заюзать и как драйвер. А входы пользователь задействует по собственному разумению. В простейшем случае минусовой вход на землю, на плюсовой подавать сигнал управления или посадить на плюс, если коммутировать не нужно.
Спасибо!
Попробовал загнать в CircuitMaker. Получилось ровно то, что я видел на своей макетке:
ЕвгенийП, если Вас интересует электроника, то рекомендую Вам (да и всем) две очень хорошие книжки. Титце, Шенк "Полупроводниковая схемотехника" и Хоровиц, Хилл "Искусство схемотехники". Первые немцы - у них все структурно и четко. Вторые - американцы. У них веселее. :) Моделирующие среды хороши, как инструмент, когда понимаешь и в устройстве собственно устройства и в устройстве моделирующей среды. :)
Duino A.R., спасибо. Вторая живёт у меня на столе (первый том) уже не раз флюсом залитая и хлорным железом протравленная. но служит исправно. Первую не знал - обязательно посмотрю. Спасибо.
Загнал модельку LM324 от самих National в SIMetrix. При висящих в воздухе входах и выходе, на выходе сразу обозначился максимум по напряжению, что этот ОУ может там выдать. Стало быть, несимметричность входов это фича.
не осилил всю эту тему читать, имеет смысл добавить еще и о стабильность питающего напряжения. Некоторые ОУ очень легко срываются в генерацию при плохом питании, а высокочастотной блокировки по питаняю там НЕТ. Для тех у кого гудят ОУ - не забывайте ставить неполярные 0,1 мкф (самый то) самым кротчайшим образом к ногам питания микросхемы. Почти все ОУ "заводятся" от звонка по сотовому телефону рядом. да и источник у него не самый стабильный, рассчитано на установку блокировок по питанию. Провода питания - прекрасные антенны.
Стало быть, несимметричность входов это фича.
Такое изредка могут делать специально. Когда схемотехника ИМС - ОУ, а назначение специфичное, например компаратор, причем пучок в одном корпусе. Там или негде делать балансировочные выводы, или на плате нет места под балансировочные цепи. А м.б. инд. балансировка слишком дорога для конкретного применения, под которое "затачивали" ИМС. Тогда искусственно сдвигают "нули" так, чтобы во всем диапазоне рабочих температур при "нуле" на входе на выходе было гарантированное "известно что". Если ТОЧНО неизвестно, так это или нет, то делать категоричное заключение о том, что это "фича" (т.е. для всех в серии) опираясь только на среду моделирования, я бы не стал. В модели будет задано типовое смещение, одинаковое для всех экземпляров модели, а для конкретных микросхем оно может быть разное, да еще плюс температурный дрейф.
Не соглашусь со многими.
dimax , я открываю документацию на микросхему. Вижу использование ОУ в режиме компаратора. Нарисована обвязка и формула для расчёта резисторов. Так же на ней можно посторить генератор, опять же приведена схема включения и формула для расчёта.
А вот на лед драйвер почему-то забыли нарисовать и оставили входы висеть в воздухе ?
Считаю, что здесь нет никакого недразумения. Схема работает как есть.
Нет такого, что включил - заработала, подышал на микросхему - перестала.
Kolchugin, я уже объяснил почему -это бывает часто, к сожалению нет под рукой аналогичных примеров, а искать лень. Показывают только ту часть, о которой речь. Так можно сказать и раз питание не нарисовано, значит и питать его не нужно, святым духом насытиться. В конце концов включите логику, там такая не одна схема. Раз это драйвер -значит у него есть вход. Раз есть вход, то что-то туда подают. Драйвер ТТЛ тоже по вашему работает без входов, самодостаточный? О том, что вход ОУ не должен висеть в воздухе талдычат во всех обучающих книгах, и это должен знать человек, читающий даташит.
dimax, почему я не могу оставить входы висеть в воздухе? Зачем мне на них нужно что-то подавать, ведь микросхема стабилизирует светодиод по току. Разве что-то поменяется, если на входы подавать напряжение?
Да и на рисунке 21 линии к нагрузке обозначены пунктиром, а сама нагрузка отсутствует. "Считаю, что здесь нет никакого недразумения. Схема работает как есть." Нагрузка запитывается беспроводным способом. Революционным образом ток течет через эфир.
dimax, всё что написал выше, можно считать моим бредом. Согласен с вами, что эта схема недоразумение.