Русская Википедия:NE5532
NE5532, также выпускаемый под обозначениями SA5532, SE5532 и NG5532 — сдвоенный интегральный, полностью компенсированный операционный усилитель (ОУ), разработанный компанией Шаблон:Нп5 и выпускаемый с 1979 года. NE5532 и его современник TL072 — первые интегральные ОУ, обеспечившие в профессиональной звуковой технике качество, сопоставимое с качеством дискретных транзисторных схем в режиме АШаблон:Sfn. Благодаря низкому уровню шума и низким нелинейным искажениям, NE5532 быстро стал отраслевым стандартом в звукозаписи и постепенно вошёл в практику конструкторов бытовой аппаратурыШаблон:Sfn. По утверждению Шаблон:Нп5, «вероятно, не существует музыкальной записи, не прошедшей на пути к потребителю через хотя бы сотню 5532»Шаблон:Sfn. Характеристики NE5532 оставались лучшими в отрасли в течение почти тридцати лет, до выпуска ОУ LM4562 в 2007 годуШаблон:Sfn.
В отличие от типичных недорогих ОУ, NE5532 выпускается только в сдвоенном исполнении, в восьмивыводных корпусах PDIP, SO и SOIC. Одиночный ОУ NE5534 (а также снятый с производства сдвоенный NE5533) отличается от NE5532 частичной, а не полной, частотной компенсацией, и меньшим уровнем шумов.
Схемотехника
NE5532 производится по биполярной технологии; единственныйШаблон:Sfn полевой транзистор с p-n-переходом применяется для запуска источника тока входного каскада при подаче питанияШаблон:Sfn. Сигнал последовательно проходит через два дифференциальных каскада, каскад усиления напряжения на одиночном транзисторе в режиме с общим эмиттером, и двухтактный выходной каскад (комплементарный эмиттерный повторитель) со встроенной защитой по токуШаблон:Sfn. Частотную характеристику ОУ задают четыре встроенные корректирующие ёмкости. Точный анализ его работы на основе одной лишь принципиальной схемы невозможенШаблон:Sfn, а сами разработчики и производители никогда не публиковали свои расчётыШаблон:Sfn. Предположительно, именно взаимодействие вложенных петель частотно-зависимой обратной связи обеспечивает чрезвычайно низкий уровень нелинейных искажений NE5532Шаблон:Sfn.
Особенности эксплуатации
Режим питания
Особенность NE5532 — аномально высокое значение предельно допустимого напряжения питания в Шаблон:Число (против Шаблон:Число у типичных ОУ общего назначения)Шаблон:Sfn. На практике, так как каждый канал микросхемы потребляет ток Шаблон:Число, то уже при напряжении питании Шаблон:Число она ощутимо греетсяШаблон:Sfn. По мнению Дугласа Селфа, напряжения питания свыше Шаблон:Число потенциально небезопасны, и нецелесообразны из-за несовместимости с другими ОУШаблон:Sfn.
5532 чувствителен к качеству развязки шин питания. Недостаточная развязка приводит к непредсказуемым высокочастотным колебаниям внутри кристалла; они не проходят на выход ОУ, но порождают характерные нелинейные искаженияШаблон:Sfn. Производители рекомендуют развязку обеих шин питания парой высококачественных конденсаторов ёмкостью Шаблон:Число, включённых между выводами питания ОУ и общим проводомШаблон:Sfn. По мнению Дугласа Селфа, такая конфигурация нежелательна, так как сброс значительных импульсных токов в общий провод может наводить значительные помехиШаблон:Sfn. Дешевле и безопаснее использовать единственный конденсатор ёмкостью Шаблон:Число, подключённый непосредственно к выводам питания ОУШаблон:Sfn.
Входной каскад
Входной каскад построен на транзисторах npn-структуры, поэтому входные токи втекают в базы входных транзисторов, и сопровождаются отрицательными падениями напряжения на входных сопротивленияхШаблон:Sfn. Типичный входной ток в Шаблон:Число, протекающий через типичное сопротивление Шаблон:Число, сдвигает входное напряжения на Шаблон:ЧислоШаблон:Sfn. На практике ошибки такой величины достаточно стабильны, и не требуют особого вниманияШаблон:Sfn. В звуковой технике конструкторы позволяют ошибкам нескольких последовательных каскадов накапливаться, и применяют единственный разделительный конденсатор на выходе цепочки ОУШаблон:Sfn. Исключение — микшеры, эквалайзеры и аналогичные схемы с большим количеством переменных резисторов, в которых протекание входных токов ОУ через подвижные контакты может приводить к нежелательным шумам и потрескиванию при регулировкеШаблон:Sfn. Конструкторам таких схем приходится либо разрывать пути протекания постоянных токов большим количеством разделительных конденсаторов, либо применять менее качественные (TL072) или более дорогие (OPA2134) ОУ с полевыми транзисторами на входеШаблон:Sfn.
Входы NE5532 зашунтированы парой защитных диодов, рассчитанных на токи до Шаблон:Число, что исключает применение ОУ в режиме компаратораШаблон:SfnШаблон:Sfn. Диоды могут кратковременно открываться и в обычных, линейных усилительных схемах — это происходит тогда, когда ОУ не успевает отследить быстро изменяющийся входной сигнал, и сопровождается сильными искажениями сигналаШаблон:SfnШаблон:Sfn.
При типичном напряжении питания Шаблон:Число усилитель сохраняет линейность при синфазных входных напряжениях до Шаблон:Число. При больших или меньших синфазных входных напряжениях усилитель уходит в клиппинг, но остаётся полностью работоспособным до тех пор, пока входные напряжения остаются в пределах, заданных шинами питания. Инверсии фазы, свойственной при клиппинге ОУ TL072, в NE5532 не наблюдаетсяШаблон:Sfn.
Нелинейные искажения
Наилучший с точки зрения нелинейных искажений режим работы NE5532 — инвертирующий усилитель c заземлённым неинвертирующим входомШаблон:Sfn. При умеренных коэффициентах усиления и умеренных уровнях выходного напряжения коэффициент нелинейных искажений (KНИ) инвертирующей схемы не превышает 0,0005 % во всём диапазоне звуковых частотШаблон:Sfn. Высокая (единицы или десятки кОм) величина входного сопротивления инвертирующего усилителя ухудшает его тепловые шумы, но практически не влияет на КНИШаблон:Sfn. С ростом выходного напряжения до Шаблон:Число КНИ на частотах Шаблон:Число возрастает до 0,001 %; на меньших частотах КНИ не изменяетсяШаблон:Sfn.
В неинвертирующем включении искажения возрастают в зависимости от уровня синфазного напряжения на входе и от выходного сопротивления источника сигнал (RВЫХ)Шаблон:Sfn. При RВЫХ не более Шаблон:Число КНИ практически не зависит от уровня сигнала и не превышает 0,002 %Шаблон:Sfn. Экспериментально установлено, что оптимальная величина входного сопротивления равна Шаблон:Число, но неизвестно, насколько это справедливо для всех выпускаемых вариантов NE5532Шаблон:Sfn. При RВЫХ свыше Шаблон:Число происходит значительный рост КНИ; его добавочные составляющие пропорциональны квадрату синфазного входного напряженияШаблон:Sfn. В наихудшем случае КНИ может превышать 0,02 %Шаблон:Sfn. Искажений этого рода можно избежать, запитав ОУ от цепей вольтодобавки, поддерживающих постоянный уровень синфазного напряженияШаблон:Sfn.
Шум
5532, как и все ОУ с биполярными входными каскадами, характеризуется существенными плотностями и шума тока, и шума напряженияШаблон:Sfn. С учётом низкочастотного фликкер-шума, приведённые ко входу напряжение шума и ток шума в полосе Шаблон:Число не превышает Шаблон:Число и Шаблон:Число соответственно. Три составляющие шума (напряжение, ток инвертирующего входа и ток неинвертирующего входа) в теории не коррелируют друг с другом; в действительности между ними существует слабая корреляция, которой обычно пренебрегаютШаблон:Sfn.
Лучшие с точки зрения шума биполярные ОУ, пригодные для звуковой аппаратуры — NE5534 и намного более дорогие OP27 и OP270 — характеризуются плотностями шума примерно на Шаблон:Число ниже, чем у NE5532Шаблон:Sfn. ОУ LM4562 имеет вдвое меньшую, чем NE5532, плотность шума напряжения — при вдвое большей плотности шума токаШаблон:Sfn. ОУ с входными каскадами на полевых транзисторах характеризуются практически полным отсутствием шума тока при намного больших, чем у NE5532, шумах напряженияШаблон:Sfn. На практике выбор «самого тихого» ОУ определяется тем, какой из видов шума (шум напряжения или шум тока) преобладает в конкретной схемеШаблон:Sfn.
NE5534
Одиночный ОУ NE5534 схемотехнически идентичен половинке NE5532, но отличается меньшими величинами встроенных корректирующих ёмкостей. В режиме неинвертирующего усилителя NE5534 устойчив при коэффициенте усиления 3 или более, и неустойчив при меньших значениях. Шаблон:Нп5 выходного напряжения NE5534 составляет Шаблон:Число против Шаблон:Число у NE5532, частота единичного усиления достигает Шаблон:ЧислоШаблон:Sfn. Паспортное значение Шаблон:Нп5, равное Шаблон:Число, приводится для полностью скомпенсированного ОУ с дополнительной внешней корректирующей ёмкостьюШаблон:Sfn.
Для полной компенсации ОУ следует подключить к его выводам частотной коррекции конденсатор ёмкостью не менее Шаблон:Число в инвертирующем включении, и не менее Шаблон:Число в неинвертирующем.Шаблон:Sfn На практике в обоих случаях применяется ёмкость Шаблон:ЧислоШаблон:Sfn. Коррекция снижает скорость нарастания выходного напряжения, что ухудшает передачу быстро изменяющихся фронтов импульсных сигналовШаблон:Sfn. В звуковой технике это не имеет значения, так как даже при предельном размахе выходных напряжений скорость изменения сигнала на звуковых частотах не превышает Шаблон:ЧислоШаблон:Sfn. В устройствах, более требовательных к передаче фронтов импульсов, рекомендуется включать между входами ОУ корректирующую Шаблон:Нп5: это предотвращает самовозбуждение без существенного снижения скорости нарастанияШаблон:Sfn. Частота среза RC-цепи выбирается в области Шаблон:Число, на одну декаду ниже частоты единичного усиления нескомпенсированного ОУШаблон:Sfn. Величину штатного корректирующего конденсатора при этом можно уменьшить до Шаблон:ЧислоШаблон:Sfn.
Приведённые ко входу плотности шумов NE5534 ниже, чем у NE5532Шаблон:Sfn — но не настолько, чтобы однозначно предпочесть одиночный NE5534 сдвоенному NE5532Шаблон:Sfn. На практике NE5534 применялся значительно реже, чем NE5532Шаблон:Sfn. Третий ОУ семейства, сдвоенный нескомпенсированный NE5533 в корпусе PDIP-16Шаблон:Sfn, не вызвал интереса потребителей и был давно снят с производства.
Примечания
Литература
.jpg){kind=link}