Операционные усилители (ОУ) является фундаментальным, строительным блоком звукового оборудования. Операционные усилители широко используются и, что не удивительно, они популярная тема среди меломанов и аудиофилов. Итак, мифы и факты?

Операционные усилители (ОУ): мифы и факты

Большинство ОУ звучат по-разному – это так, операционные усилители звучат по-разному. Многие

производители рекламируют бренды операционных усилителей и номера моделей в своей маркетинговой литературе. OPA2134 за $ 5 должна звучать гораздо лучше, чем NE5532 за $ 3, а за $ 10 ОУ — AD8610 еще лучше должен звучать. Впрочем, некоторые из операционных усилителей предлагают и в правду лучший звук. Но главная загвоздка в том, чтобы использовать операционные усилители должным образом, в типичном аудио устройстве!

ИСТОРИЯ операционных усилителей

: Операционный усилитель (ОУ) был изобретен в 40-х годах. Bell Labs подала патент в 1941 году, а многие считают первым практическим ОУ стала радиолампа К2-W, которая была изобретена в 1952 году Джорджем Филбрика.

Позже Texas Instruments изобрели интегральную схему в 1958 году, который проложил путь для Боба Видлара в Fairchild, впрочем в 1963 г. изобрёл uA702 твердотельный монолитный усилитель. Потом был uA741, выпущенный в 1968 году, так что ОУ стал относительно недорогим и начал свою дорогу к вездесущности.

МИФ: дискретные Операционные усилители лучше

усилитель в котором стоит дискретный операционный усилитель, который является полностью дискретным сделан из транзисторов, резисторов и т.д. Что лучше?

Оказывается, есть IC операционные усилители, которые легко превосходят дискретные проекты в следующих областях:

Улучшенная производительность-качество звука

Дискретная схема находится в невыгодном положении во многих областях, включая компонент соответствия, стабильности смещения, и необходимость использовать, дороговизна.

Простота. Вы должны подобрать дискретные ОУ в дифференциальные пары, в несколько этапов, источников постоянного тока, цепи смещения, цепи защиты, и т.д.

PSRR — Общий Режим Коэффициент подавления ОУ

это то как хорошо усилитель может отклонить нежелательный шум. Потому что их внутренние компоненты так хорошо подобраны, что ОУ легко добиться отличного CMRR PSRR и (питания) Коэффициента подавления. Это помогает в реальном мире в аудио-устройствах, потому что они могут подавлять шум на питание, и входы, гораздо лучше, чем большинство любого дискретного ОУ в цепи.

Высокая Открытость коэффициента контура

Операционные усилители обычно имеют высокий коэффициент усиления разомкнутого контура. Это позволяет собрать более обратную связь, которая в свою очередь, снижает искажения. Попытка получить по сопоставимой цене с разомкнутым контуром в дискретном виде обычно создает сложные проблемы по стабильности работы компонентов.

Повторяемость/точность

 – Производители операционных усилителей жестко контролируют характеристики, а подробная информация доступна на сайте производителей. Они, как правило, индивидуально подвергаются испытанию, и в конечном итоге, когда они сделаны, вы точно знаете, что вы получаете. Вы можете купить TI 5532 сегодня или Semi 5532, и оба будут выполнять очень похожие характеристики. Высокопроизводительные дискретные схемы часто требуют точного соответствия и подбора в пары ОУ для достижения их максимального качества.

Это делает Операционные усилители трудными для сборки высококлассного усиления, особенно в классе А, реальная производительность неизвестна, а иногда и требует детального тестирования каждой реализации. Дискретные цепи также обычно не могут удерживать долго производительность в широком диапазоне температур.

Массивность ОУ 

Крупные компании по производству полупроводников конкурируют друг с другом за мелкие размеры корпуса Операционные усилители. Они тратят серьезные деньги, пытаясь выполнить мини размеры корпуса ОУ и имеют дорогие лаборатории набитые современным оборудованием. Они разрабатывают микросхемы, вплоть до свойств каждого транзистора и имеют в своем распоряжении типы внутренних компонентов, которые не доступны даже в качестве дискретных частей. Это невозможно, соответствовать всем свои возможностям с дискретными ОУ.

Защита ОУ

— Многие Операционные усилители, по крайней мере имеют ограничения тока, а некоторые также имеют другие формы защиты, как тепловая остановка. Это делает их более надежными, чем дискретные схемы, если схема аналогична не добавляется к дискретной конструкции делает его еще более дорогим и сложным.

Удобство использования ОУ

Операционные усилители с очень хорошими характеристиками и обычно хорошо поддерживается на производстве с подробными спецификациями, графиками производительности и даже применения и иногда справочными конструкциями. Они также обычно легки в постройке/сборке усилителя при использовании надлежащего питания биполярного питания, так как выходы привязаны к нулю вольт. Дискретная схема в основном, начинается с нуля, и имеет гораздо больше препятствий.

Низкая мощность ОУ, потому что из всех современных методов, доступных для IC сборщиков, может работать его выходной каскад в классе B-с исчезающе низким уровнем искажений. В то время как дискретные конструкции часто вынуждены использовать гораздо больше энергии чтобы приблизиться к классу А.

В целом, операционный усилитель, как правило, «жрёт» существенно меньше энергии, чем обычный дискретный эквивалент. Это огромное преимущество для усилителей с батарейным питанием, а также если вам нужно много усилительных каскадов.

Низкая стоимость ОУ

Вы можете получить потрясающую производительность с Операционными усилителями при цене всего 60 рублей. Вы не можете даже приблизиться к такой цене с дискретными конструкциями, если он конечно не б/у. В самом деле, дискретные конструкции часто в конечном итоге значительно дороги, особенно в классе А.

Дискретные ПРЕИМУЩЕСТВА

Есть несколько обстоятельств, где дискретные конструкции в целом имеют смысл.

1.Одним из них, нуждающиеся больших в выходных напряжениях усилители, более чем 8 вольт RMS. Есть некоторые высоковольтные ОУ, но выбор ограничен, и они очень дорогие.

2. Если вам нужны пиковые токи гораздо более 300 мА. Есть некоторые высококачественные операционные усилители, но они могут страдать от тепловых проблем и также относительно дорогие. Динамики в авто, например, требует, чтобы напряжения и токи, превышали эти диапазоны. Вот почему большинство усилителей высокой мощности для мощной акустики имеют дискретные конструкций.

Есть также некоторые приличные «чип усилители», но они не строго ОУ. Они также имеют тепловые ограничения и ограничиваются относительно скромными мощностями. Они также, как правило, имеют инвазивную схему защиты в связи с их тепловыми ограничениями.

3. Усилители класса А

ПЕРВОЕ зерно истины: Есть зерна истины для многих мифов аудиофилов. Но очень часто, эти зерна не применяют меломаны и аудиофилы. Ранние операционные усилители, такие как 741, были довольно некачественные для некоторых аудио-схем. Они были плохие по скорости нарастания и они не могли управлять большой мощностью, сохраняя при этом пропускную способность до 20 кГц — не говоря уже о низком уровнем искажений. Это не помешало некоторым производителям использовать эти ОУ в 70-х и 80-х аудио устройствах.

Многие аудиофилы осуждают ОУ на основе ранних примеров. Но это не справедливо судить технологию только в начале примеров. Так ОУ в основном получили свою низкую репутацию среди меломанов и аудиофилов, и тут же застрял в этой рекламе. Операционные усилители не оказали серьезного звучания по разумным ценам, пока не был выпущен ОУ 5532 в 1985-почти 20 лет после 741.

ВТОРОЕ зерно истины:

Некоторые операционные усилители были признаны плохими для усилителей. Усилитель для наушников как раз такой пример. Типичные операционные усилители и даже более мощные из них часто имеют усиление до 300 Ом. Но это никого не остановило от использования этих же ОУ для наушников с импедансом 16 — 300 Ом. И не удивительно, что некоторые из них громко жалуются на плохой звук. Они просто не были предназначены для такой низкой нагрузки импеданса. Если вы сравните перегруженность ОУ дискретного усилителя против перегруженного усилителя с ОУ IC вы можете услышать некоторые различия в их сильно искаженном звуке.

ДИСКРЕТНЫЕ ОУ

 Еще одно крошечное зерно истины. Есть некоторые очень дорогие дискретные операционные усилители, которые были разработаны специально, чтобы превзойти IC.

YACA: Давайте сравним Ferrari и Lamborghini — оба удивительные автомобили с очень аналогичной производительностью на дороге. Но вместо того, их загоняют на поле водрузив на них плуг и пытаются пахать кукурузные поля. Причем, два очень похожих автомобили ведут себя очень по-разному. Ламборджини имеет полный привод и, вероятно, значительно лучше попытается тянуть плуг в грязи, чем 2 колеса Ferrari.

Но что с того? Кто пытается вспахать поле на спортивном автомобиле? Это аналогично тому, злоупотребляя ОУ и оценке их результатов на основании заявления, что они никогда не были предназначены.

МИФ ОУ

большинство ОУ СОВМЕСТИМЫ — Операционные усилители представляют собой сложные устройства. В то время как многие имеют такую же конфигурацию контактов можно просто заменить один на другой, но это не всегда так!!!

Операционные усилители оптимизированы для различных значений входных смещения, конфигурации, схем обратной связи, нагрузки сопротивлений, токов покоя, скорости / полосы пропускания, значений компенсации, рабочих напряжений, шума компромиссов и т.д.

Но некоторых людей это не беспокоит, или не понимают, все эти детали. Таким образом, они просто меняют их, ничего не меняя остального в цепи, необходимо перед заменой ОУ полностью изучить характеристики данного ОУ и затем менять операционный усилитель. И не удивительно, что некоторые операционные усилители лучше звучат, чем другие, когда вы игнорируете их требования-характеристики. Опять же, это очень похоже на второе зерно истины см.выше. Если вы используете данную ОУ неправильно, то он может также звучать по-другому. Но это не вина Операционные усилители. Человек не редко злоупотребляет схемой для создания звуковых различий.

Легкая жизнь ОУ

Большинство ОУ в аудио устройствах не используется в стрессовых ситуациях. Они даже не имеют никакого усиления по напряжению. И даже если брать их в усилитель для наушников, то прирост относительно скромный. А современные аудио ОУ практически никогда не подчеркивают скорость нарастания. Это означает, что теоретические преимущества многих дорогих частей совершенно бесполезны в этих «легких» аудио- устройствах. Это как модернизировать вашу газонокосилку на 400 лошадиных сил V8, когда у вас всего 5 лошадиных сил двигатель косит траву просто прекрасно.

НЕИЗВЕСТНАЯ ЖИЗНЬ ОУ

 Много дорогих Операционных усилителей, в том числе много любимых некоторыми аудиофилами, которые оптимизированы для различных приложений на четкое выполнение постоянного тока, использования видео и т.д., используют их для аудио, это как пытаются вспахать поле на Ferrari или водить гоночный автомобиль в лесу. Например, операционный усилитель OPA690, используемый в AMB MINI3 никогда не был предназначен для аудио и имеет относительно ужасный звук. Лучше возьмите 5532.

Проследить цепочку: Кстати на цепь сигнала в музыкальных студиях почти всегда звук проходит через десятки, а иногда и даже сотни ОУ. Эти большие гигантские микшеры консоли вы увидите в студиях звукозаписи. Да, большинство из них заполнены сотнями ОУ.

Та же история для EQ, компрессоров, вокальных процессоров, микрофонных предусилителей, А / D преобразователей и многого другого. И вы думаете, что они все они дорогие от Analog Devices или Burr Brown? Нет. Операционные усилители в основном имеют недорогие 5532, и даже более дешевые детали.

Итоги

Если наша самая любимая музыка проходит через десятки или сотни ампер дешевых операционных усилителей, это разумно думаю, что, один ОУ делает большую разницу? Главное, чтобы операционные усилители, использовались должным образом.

ОУ иногда звучат плохо, и если вы неправильно поставите в схему ОУ, то вы можете сделать так что они будут звучать по-разному.

Как указывалось выше, иногда различия могут быть реальными. Главное использовать подходящие ОУ управляемые правильно, предполагаемые различия, кажется, всегда исчезают.

Надеюсь статья про Операционные усилители вам помогла.

Не бойтесь меня и добавляйтесь в ВК, Ютуб, Одноклассники, Мой мир

Если вы хотите узнать больше об этой теме, и быть в курсе, пожалуйста, подпишитесь на наш сайт.

[wysija_form id="2"]

Не забывайте сохранять нас в закладках! (CTRL+SHiFT+D) Подписывайтесь, комментируйте, делитесь в соц.сетях. Желаю удачи в поиске именно своего звука!

На нашем сайте Звукомания есть полезная информация по звуку и видео, которая пригодится для каждого, причем на каждый день, мы обновляем сайт «Звукомания» постоянно и стараемся искать и писать только отличную, проверенную и нужную информацию.