อ่าน 5 นาที
NE5532
NE5532 หรือที่จำหน่ายในชื่อ SA5532, SE5532 และ NG5532 (โดยทั่วไปเรียกสั้นๆ ว่า 5532) เป็น แอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการ (op amp) แบบโมโนลิธิกคู่ ไบ โพลาร์ ชดเชยภายใน...
NE5532


NE5532 หรือที่จำหน่ายในชื่อ SA5532, SE5532 และ NG5532 (โดยทั่วไปเรียกสั้นๆ ว่า 5532) เป็นแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการ (op amp) แบบโมโนลิธิกคู่ ไบโพลาร์ชดเชยภายใน สำหรับการใช้งานด้านเสียง ซึ่งเปิดตัวโดยSigneticsในปี 1979 5532 และ TL072 ในยุคเดียวกัน เป็นแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการรุ่นแรกๆ ที่มีประสิทธิภาพเหนือกว่า วงจร คลาส A แบบแยกชิ้น ใน การใช้งาน ด้านเสียงระดับมืออาชีพเนื่องจากมีสัญญาณรบกวน ต่ำ และความผิดเพี้ยน ต่ำมาก 5532 จึงกลายเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับเสียงระดับมืออาชีพ [ 1 ] [ 2 ] ตามที่Douglas Self กล่าวไว้ ว่า "อาจไม่มีเพลงใดในโลกที่ไม่ได้ผ่าน 5532 นับร้อยตัวขึ้นไปก่อนที่จะถึงมือผู้บริโภค" [ 3 ]ประสิทธิภาพของ 5532 ยังคงดีที่สุดในกลุ่มเป็นเวลาเกือบสามสิบปี จนกระทั่งมีการเปิดตัว LM4562 ในปี 2550 [ 4 ]ณ ปี 2564 5532 ยังคงมีการผลิตจำนวนมากในฐานะผลิตภัณฑ์ทั่วไป
แตกต่างจากแอมป์ปฏิบัติการราคาประหยัดอื่นๆ หลายตัว 5532 มีจำหน่ายเฉพาะในรูปแบบคู่เท่านั้น โดยมีให้เลือกในแพ็คเกจPDIP 8 ขา , SO และ SOIC 5534 แบบเดี่ยว รวมถึง 5533 แบบคู่ที่เลิกผลิตไปแล้วนั้น ไม่ได้รับการชดเชยอย่างสมบูรณ์ จึงไม่เสถียรที่อัตราขยายหนึ่งเท่า 5534 มีความหนาแน่นของสัญญาณรบกวน ต่ำ กว่า 5532 แต่มีคุณสมบัติอื่นๆ คล้ายคลึงกัน
ประวัติศาสตร์
เดิมทีตัวขยายสัญญาณปฏิบัติการนี้ผลิตโดยSigneticsและจำหน่ายโดยPhilips Semiconductorsในชื่อ TDA1034 และต่อมาได้เปลี่ยนชื่อ[ 5 ]
การก่อสร้างและการดำเนินงาน
5532 เป็นไบโพลาร์โดยสมบูรณ์ ยกเว้นJFET เพียงตัวเดียว ภายในตัวสร้างไบแอสแม้ว่าผู้ผลิตจะไม่ได้เผยแพร่คำอธิบายการทำงานโดยตรง แต่แผนผังวงจรก็เป็นที่รู้จักในวงกว้างมานานหลายทศวรรษแล้ว[ 6 ]เส้นทางสัญญาณประกอบด้วยสเตจดิฟเฟอเรนเชียลสองสเตจต่อเนื่องกัน สเตจขยายแรงดัน แบบซิงเกิลเอมิตเตอร์ ร่วม และ ตัวตามเอาต์พุตแบบพุชพูล คลาส Bพร้อมการป้องกันโอเวอร์โหลดแบบตรวจจับกระแส[ 7 ]มีตัวเก็บประจุชดเชยภายในสี่ตัว[ 7 ] "ลักษณะเฉพาะ" ของการบิดเบือน (นั่นคือ การแทบไม่มีการบิดเบือน) ของ 5532 นั้นถูกกำหนดโดยส่วนใหญ่จาก ลูป ชดเชยความถี่แบบ ซ้อนกันสามลูปที่ พันรอบสเตจที่สองและสาม[ 7 ]
ข้อกำหนดในการป้อนข้อมูล
วงจรป้อนเข้าใช้ ทรานซิสเตอร์ NPNดังนั้นกระแสไบแอสป้อนเข้าจึงไหลเข้าสู่ฐานของทรานซิสเตอร์ และทำให้เกิดแรงดันตกคร่อม ลบที่ความต้านทานกราวด์ต่ออินพุต[ 8 ] ตัวอย่าง เช่น กระแสไบแอส 200 nA ที่ไหลผ่านตัวต้านทาน 47 kOhm ทั่วไป จะทำให้เกิดแรงดันตกคร่อม 10 mV [ 9 ]การเปลี่ยนแปลงจุดการทำงานที่ค่อนข้างคงที่เหล่านี้มักจะไม่ใช่ปัญหา หากเป็นไปได้ นักออกแบบเสียงจะอนุญาตให้สะสมค่าเหล่านี้ในหลายขั้นตอน แล้วจึงบล็อกค่าออฟเซ็ต DC ที่สะสมไว้ด้วยตัวเก็บประจุ เอาต์พุตตัวเดียว [ 10 ]ไม่ควรอนุญาตให้กระแสไบแอสไหลผ่านโพเทนชิโอมิเตอร์เนื่องจากจะทำให้เกิดเสียงแตกพร่ามากเกินไปเมื่อเลื่อนตัวเลื่อน[ 11 ]
อินพุตของ 5532 ได้รับการป้องกันด้วยไดโอดแบบต่อกลับด้านที่รับกระแสได้สูงสุด 10 mA ไดโอดเหล่านี้อาจเปิดออกระหว่างสัญญาณอินพุตที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว และทำให้เกิดการบิดเบือนเอาต์พุตอย่างรุนแรง[ 12 ] [ 11 ] 5532 มีไว้สำหรับการทำงานเชิงเส้นเท่านั้น และไม่ควรใช้เป็นเครื่องเปรียบเทียบหรือใช้กับแรงดันอินพุตที่แตกต่างกันมาก[ 11 ]
โดยทั่วไป 5532 ที่ทำงานจากรางจ่ายไฟ ±15 V จะยังคงความเป็นเส้นตรงตราบใดที่แรงดันอินพุตยังคงอยู่ในช่วง ±13 V เมื่อแรงดันโหมดร่วมเกิน +13 V หรือต่ำกว่า -13 V 5532 จะ เกิดการ ตัดสัญญาณแต่ยังคงทำงานได้ตราบใดที่อินพุตใดอินพุตหนึ่งยังคงอยู่ในช่วงแรงดันไฟเลี้ยง การโอเวอร์ไดรฟ์ของอินพุตจะไม่ทำให้เกิดการกลับเฟสของเอาต์พุต ซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับโอเปอเรชันแอมพลิฟายเออร์ TL072 [ 13 ]
ข้อกำหนดด้านแหล่งจ่ายไฟ
5532 โดดเด่นในบรรดาแอมป์ขยายสัญญาณเสียงอื่นๆ ตรงที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่จ่ายได้สูงถึง 44 V (เมื่อเทียบกับ 36 V ที่พบได้ทั่วไป) [ 14 ]ในทางปฏิบัติ แอมป์ขยายสัญญาณแต่ละตัวจะดึงกระแสไฟสูงถึง 4–5 mA และตัวแพ็คเกจพลาสติกจะร้อนขึ้นอย่างเห็นได้ชัดเมื่อใช้แรงดันไฟฟ้า 34 V [ 15 ]ตามที่ Douglas Self กล่าวไว้ การใช้แหล่งจ่ายไฟที่มีแรงดันไฟฟ้ามากกว่า 34 V อาจไม่ปลอดภัย และแน่นอนว่าไม่เข้ากันกับแอมป์ขยายสัญญาณอื่นๆ ส่วนใหญ่[ 14 ]
5532 มีความไวต่อการแยกสัญญาณ AC ของแหล่งจ่ายไฟ การไม่แยกสัญญาณจะนำไปสู่การสั่นความถี่สูงภายในที่ไม่สม่ำเสมอ ซึ่งไม่ได้แพร่กระจายไปยังเอาต์พุตโดยตรง แต่ทำให้เกิดความผิดเพี้ยนที่เห็นได้ชัด[ 11 ]โดยปกติแล้วตัวเก็บประจุคุณภาพสูงขนาด 0.1 μFเพียงตัวเดียว ที่เชื่อมต่อระหว่างขาแหล่งจ่ายไฟและใกล้กับขาเหล่านั้นก็เพียงพอที่จะป้องกันการสั่นดังกล่าวได้ [ 6 ]ผู้ผลิตแนะนำให้ใช้ ตัวเก็บประจุดังกล่าว สองตัวที่เชื่อมต่อระหว่างขาแหล่งจ่ายไฟแต่ละขาและกราวด์ ตามที่ Douglas Self กล่าวไว้ วิธีนี้ไม่จำเป็นและบางครั้งก็ไม่พึงประสงค์เนื่องจากมีความเสี่ยงที่จะฉีดกระแสเสียงรบกวนเข้าไปในกราวด์สัญญาณ[ 6 ]
ความบิดเบี้ยว
5532 บรรลุค่าความผิดเพี้ยนฮาร์มอนิกโดยรวม (THD) ต่ำที่สุดในการกำหนดค่าแบบกลับเฟส (ป้อนกลับแบบขนาน)ด้วยอัตราขยายปานกลางและระดับสัญญาณปานกลาง โดยที่ THD ไม่เกิน 0.0005% ตลอดช่วงความถี่เสียง[ 16 ]อิมพีแดนซ์แหล่งกำเนิดสูง จะทำให้เกิด สัญญาณรบกวนความร้อนเพิ่มเติมแต่ไม่มีผลต่อ THD ของแอมพลิฟายเออร์แบบกลับ เฟส [ 17 ]การเพิ่มระดับเอาต์พุตเป็น 10 V ไม่มีผลต่อประสิทธิภาพในช่วงความถี่เสียงส่วนใหญ่ ยกเว้นช่วงอ็อกเทฟเหนือ 10 kHz ที่ THD เพิ่มขึ้นเป็น 0.001% [ 17 ]สำหรับการเปรียบเทียบμA741 แบบคลาสสิก สามารถให้ THD 0.001% ตามที่กำหนดได้เฉพาะที่ความถี่ต่ำกว่า 100 Hz เท่านั้น เหนือ เครื่องหมาย 100 Hz ค่า THD จะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องจนถึง 1% ที่ประมาณ 20 kHz [ 18 ]
ในการกำหนดค่าแบบไม่กลับเฟส (การป้อนกลับแบบอนุกรม)ที่ขับเคลื่อนด้วยแหล่งกำเนิดอิมพีแดนซ์ต่ำ 5532 แสดงให้เห็นถึงความผิดเพี้ยนแบบ common-mode เล็กน้อย[ 19 ]ความผิดเพี้ยนรูปแบบนี้จะเด่นชัดที่สุดที่อัตราขยายหนึ่งเท่า แต่แม้ในกรณีนั้น THD ก็ยังคงต่ำกว่า 0.002% ตราบใดที่อิมพีแดนซ์ของแหล่งกำเนิดไม่เกิน 2 กิโลโอห์ม[ 20 ] "จุดที่เหมาะสมที่สุด" ที่รายงานไว้จะอยู่ที่ประมาณอิมพีแดนซ์ของแหล่งกำเนิด 1 กิโลโอห์ม แม้ว่าสิ่งนี้อาจขึ้นอยู่กับผู้ผลิต[ 20 ]เมื่ออิมพีแดนซ์ของแหล่งกำเนิดเพิ่มขึ้นเป็น 10 กิโลโอห์มขึ้นไป ประสิทธิภาพของ 5532 จะแย่ลงอย่างมาก[ 21 ]ความผิดเพี้ยนในขณะนี้ถูกครอบงำด้วยส่วนประกอบที่เป็นสัดส่วนกับกำลังสองของแรงดันสัญญาณ common-mode [ 21 ] THD ในกรณีที่เลวร้ายที่สุดอาจเกิน 0.02% ที่ปลายเสียงแหลมของช่วงเสียง[ 21 ]
เสียงรบกวน
5532 เช่นเดียวกับแอมป์ปฏิบัติการแบบอินพุตไบโพลาร์ทั้งหมด มีความหนาแน่นของสัญญาณรบกวน กระแสและแรงดันที่สำคัญ โดยทั่วไปอยู่ที่ 5 nV/Hz 1/2และ 0.7 pA/Hz 1/2ตามลำดับ ที่ 1 kHz [ 22 ]แม้จะคำนึงถึงการเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นของสัญญาณรบกวนที่ความถี่ต่ำกว่า สัญญาณรบกวนแรงดันและสัญญาณรบกวนกระแสในช่วง แบนด์วิดท์เสียง 20 kHz ก็ไม่เกิน 1 μV และ 100 pA ตามลำดับ ส่วนประกอบของสัญญาณรบกวนทั้งสาม ได้แก่ สัญญาณรบกวนแรงดันดิฟเฟอเรนเชียลที่อ้างอิงถึงอินพุตกระแสอินพุตแบบกลับเฟส และกระแสอินพุตแบบไม่กลับเฟส ถือว่าไม่มีความสัมพันธ์กัน[ 22 ]ในความเป็นจริงมีความสัมพันธ์กันอยู่บ้าง แต่ผลกระทบนั้นไม่มีนัยสำคัญ[ 22 ]
ความหนาแน่นของกระแสและสัญญาณรบกวนของ OP27 และ OP270 ที่มีอินพุตแบบไบโพลาร์ซึ่งมีราคาแพงกว่ามาก รวมถึง 5534 นั้นต่ำกว่าเพียงประมาณ 2–3 dB เท่านั้น[ 22 ] LM4562 มีสัญญาณรบกวนแรงดันไฟฟ้าครึ่งหนึ่งของ 5532 แต่มีสัญญาณรบกวนกระแสไฟฟ้ามากกว่าสองเท่า[ 22 ]อุปกรณ์อินพุต FET มีความหนาแน่นของสัญญาณรบกวนแรงดันไฟฟ้าสูงกว่ามาก แต่แทบไม่มีสัญญาณรบกวนกระแสไฟฟ้าเลย[ 23 ] LT1028 ที่มีสัญญาณรบกวนต่ำมากนั้น เงียบกว่า 5532 ประมาณ 15 dB แต่ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานด้านเสียง[ 24 ]การเลือก "แอมป์ปฏิบัติการที่มีสัญญาณรบกวนต่ำที่สุด" นั้นขึ้นอยู่กับว่าสัญญาณรบกวนรูปแบบใด ระหว่างสัญญาณรบกวนแรงดันไฟฟ้าหรือสัญญาณรบกวนกระแสไฟฟ้า มีความสำคัญที่สุดในการใช้งานเฉพาะนั้นๆ[ 23 ]
NE5534
วงจรขยายสัญญาณปฏิบัติการเดี่ยว 5534 มีแผนผังเหมือนกับครึ่งหนึ่งของ 5532 โดยมีค่าตัวเก็บประจุชดเชยภายในที่แตกต่างกันเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม ความแตกต่างนั้นมากพอที่จะทำให้วงจรขยายสัญญาณไม่สามารถชดเชยได้ 5534 มีเสถียรภาพเฉพาะที่อัตราขยายแบบวงปิด 3 ขึ้นไปอัตราการเปลี่ยนแปลงแรงดันจึงสูงขึ้น โดยทั่วไปอยู่ที่ 13 V/μs เมื่อเทียบกับ 9 V/μs ของ 5532 ความถี่ครอสโอเวอร์อัตราขยายหนึ่งก็สูงขึ้นเช่นกัน อยู่ที่ประมาณ 30–50 MHz [ 25 ]แบนด์วิดท์อัตราขยายหนึ่งที่ 10 MHz เท่ากับ 5532 ได้รับการอ้างถึงสำหรับวงจรขยายสัญญาณที่ได้รับการชดเชยอย่างสมบูรณ์ (ซึ่งหมายถึงการใช้ตัวเก็บประจุชดเชยภายนอก) ความหนาแน่นของสัญญาณรบกวนที่อ้างอิงถึงอินพุตนั้นต่ำกว่าเล็กน้อย ในการใช้งานจริง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในคอนโซลเสียงระดับมืออาชีพขนาดใหญ่ ข้อดีเหล่านี้ไม่ได้มีความสำคัญเท่ากับความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นไอซี 5534 ตัวเดียวจึงไม่ได้รับความนิยมเท่ากับไอซี 5532 สองตัว ส่วนไอซีตัวที่สามในตระกูล คือ 5533 สองตัวที่ไม่มีการชดเชยนั้น ได้เลิกผลิตไปนานแล้ว
เพื่อให้ได้เสถียรภาพที่อัตราขยายหนึ่งเท่า 5534 ต้องใช้ตัวเก็บประจุชดเชยภายนอกอย่างน้อย 22 pF สำหรับวงจรไม่กลับเฟส และ 11 pF หรือมากกว่าสำหรับวงจรกลับเฟส[ 25 ]การชดเชยจะลดอัตราการเปลี่ยนแปลงแรงดันลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ทำให้การตอบสนองต่อสัญญาณชั่วคราวที่รวดเร็วลดลง ซึ่งไม่สำคัญในอุปกรณ์เสียง เนื่องจากอัตราการเปลี่ยนแปลงแรงดันในทางทฤษฎีในกรณีที่เลวร้ายที่สุดที่การแกว่งเอาต์พุตสูงสุดแทบจะไม่เกิน 2 V/μs [ 26 ]ในการใช้งานที่ต้องการประสิทธิภาพสูงกว่านั้น อาจรักษาเสถียรภาพและอัตราการเปลี่ยนแปลงแรงดันสูงไว้พร้อมกันได้ด้วยความช่วยเหลือของเครือข่าย RC แบบนำ- ตามระหว่างอินพุตของ 5534 [ 25 ]ความถี่มุมของเครือข่ายแบบนำ-ตามมักจะถูกเลือกที่ประมาณ 3–5 MHz ซึ่งต่ำกว่าความถี่ครอสโอเวอร์ที่อัตราขยายหนึ่งเท่าหนึ่งทศวรรษ[ 27 ]ตัวเก็บประจุชดเชยปกติจะต้องคงอยู่ แต่ค่าของมันสามารถลดลงได้อย่างปลอดภัยเหลือ 3 pF ที่อัตราขยายหนึ่งเท่า[ 27 ]
หมายเหตุ
- ^เซลฟ์ 2010 , หน้า 95, 115.
- ^ นักดนตรีอิเล็กทรอนิกส์ . สำนักพิมพ์โพลีโฟนี. 1993. หน้า 51.
- ^เซลฟ์ 2010 , หน้า 117.
- ^เซลฟ์ 2010 , หน้า 121, 123.
- ^ "Pro Audio Reference" . 1034 . สืบค้นเมื่อ2024-08-08 .
- ^ a b c Self 2010 , หน้า 120.
- ^ a b c Self 2010 , หน้า 120–121.
- ↑ตนเอง 2010 , หน้า 99, 117, 119.
- ^เซลฟ์ 2010 , หน้า 99, 119.
- ^เซลฟ์ 2010 , หน้า 99.
- ^ a b c d Self 2010 , หน้า 119.
- ^ Signetics 1987 , หน้า 6.53.
- ^เซลฟ์ 2010 , หน้า 117–118.
- ^ a b Self 2010 , หน้า 525.
- ^เซลฟ์ 2010 , หน้า 119, 525.
- ^เซลฟ์ 2010 , หน้า 104.
- ^ a b Self 2010 , หน้า 105.
- ^เซลฟ์ 2010 , หน้า 118.
- ^เซลฟ์ 2010 , หน้า 106.
- ^ a b Self 2010 , หน้า 106–107.
- ^ a b c Self 2010 , หน้า 107.
- ^ a b c d e Self 2010 , หน้า 96.
- ^ a b Self 2010 , หน้า 97.
- ^เซลฟ์ 2010 , หน้า 23.
- ^ a b c Signetics 1987 , หน้า 6.54.
- ^เซลฟ์ 2010 , หน้า 103.
- ^ a b Signetics 1987 , หน้า 6.55.
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ NE5532
NE5532 หรือที่จำหน่ายในชื่อ SA5532, SE5532 และ NG5532 (โดยทั่วไปเรียกสั้นๆ ว่า 5532) เป็น แอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการ (op amp) แบบโมโนลิธิกคู่ ไบ โพลาร์ ชดเชยภายใน...
ประวัติศาสตร์
เดิมทีตัวขยายสัญญาณปฏิบัติการนี้ผลิตโดย Signetics และจำหน่ายโดย Philips Semiconductors ในชื่อ TDA1034 และต่อมาได้เปลี่ยนชื่อ [ 5 ]
การก่อสร้างและการดำเนินงาน
5532 เป็นไบโพลาร์โดยสมบูรณ์ ยกเว้น JFET เพียงตัวเดียว ภายใน ตัวสร้างไบแอส แม้ว่าผู้ผลิตจะไม่ได้เผยแพร่คำอธิบายการทำงานโดยตรง แต่แผนผังวงจรก็เป็นที่รู้จักในวงกว้างมานานหลายทศวรรษแล้ว [ 6 ] เส้นทางสัญญาณประกอบด้วยสเตจดิฟเฟอเรนเชียลสองสเตจต่อเนื่องกัน...
ข้อกำหนดในการป้อนข้อมูล
วงจรป้อนเข้าใช้ ทรานซิสเตอร์ NPN ดังนั้นกระแสไบแอสป้อนเข้าจึงไหล เข้าสู่ ฐานของทรานซิสเตอร์ และทำให้ เกิดแรงดันตก คร่อม ลบที่ความต้านทานกราวด์ต่ออินพุต [ 8 ] ตัวอย่าง เช่น กระแสไบแอส 200 nA ที่ไหลผ่านตัวต้านทาน 47 kOhm ทั่วไป จะทำให้เกิดแรงดันตกคร่อม 10 mV [...