Тестер операционных усилителей своими руками
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 05.10.2024
В настоящее время почти ни одно устройство или схема не обходится без операционных усилителей, и, зачастую, возникает необходимость в проверке микросхемы на предмет её исправности. Именно для этих целей был разработан данный девайс.
Скажу сразу - данное устройство разрабатывалось на мою первую курсовую работу в университете, потому реализация столь необычна. Скажем проще, эту схему можно было спроектировать более простым способом, но я ведь не зря размещаю её в раздел "для начинающих". Я рассчитываю, что ты, мой читатель, почерпнешь для себя много нового собрав эту схему. Предупреждаю, если у тебя за плечами нет ни одной собранной рабочей схемы, то лучше даже не пытаться собрать это устройство, предполагается, что ты обладаешь навыками чтения схемы и толикой воображения что бы додумать и представить как все будет выглядеть в результате. Итак, начнем.
Для начала, как и положено представляю структурную схему устройства:
Посмотрели, рассказываю. Управляющим элементом данной схемы является микроконтроллер (МК). Он выполняет все функции измерения и "принимает решение" о исправности операционного усилителя, затем выводит информацию на индикатор. И вот как контроллер проверяет ОУ: используя цифро-аналогового преобразователь (ЦАП) подает тестовое напряжение на испытуемую микросхему (Проверяемый ОУ), затем при помощи аналого-цифрового преобразователь (АЦП) обратно измеряет выходной сигнал операционника(ОУ). Если сигнал на выходе, тот, что мы ожидали, то микросхема исправна. Управляемое питание необходимо для того, чтобы можно было проверить микросхемы с напряжением питания как 5, так и 15 вольт.
Со структурной схемой и принципом работы разобрались, теперь перейдем к моей реализации данной задумки. Схемы буду показывать частями, но я думаю, что ничего сложного в них вы не найдете. Итак, на рисунке ниже представлена принципиальная схема основной части устройства:
Вот такой таракан получился =) Теперь пробежимся по схеме. Как вы уже поняли, светодиоды VD1-VD8 служат индикатором, которые показывают рабочая микросхема или нет, окрашены они соответственно красными и зелеными цветами. Подключенные к ним резисторы выставляют для светодиодов их рабочее напряжение. (У контроллера выходное напряжение 5В, на светодиоде падает примерно 1,6В и потребляется ток около 5-10мА => (5-1,6)/0,01 = 340 Ом ) . Кварцевый резонатор ZQ1 и конденсаторы, подключены по стандартной схеме для задания тактовой частоты контроллера (взято из технической документации). ZQ1 можно взять номиналом от 1 до 16 МГц, но не больше, и если вы разбираетесь в контроллерах, или разберетесь читая документацию, то можно его вообще не использовать, главное правильно настроить микроконтроллер. Микросхема DD1 это и есть наш "мозг" схемы ATmega16. Конденсаторы С3-С7 и резистор R14 выполняют фильтрующую функцию. Если сильно не углубляться, то это своеобразное разделение аналоговой и цифровой части питания, для уменьшения погрешностей в работе. R15 - R18 подтягивающие резисторы, для исключения возникновения помех на выходных линиях АЦП (АЦП встроенный в микроконтроллер). Микросхема DD2 MAX502 - это ЦАП. Внешняя обвязка (R9 - R12) один в один взята из технического описания микросхемы. Все ссылки на эту самую документацию будут ниже. Разъем XP1 необходим для подключения программатора. AGND и DGND это аналоговая и цифровая земля и в принципе их можно соединить без всяких заморочек, но все таки рекомендуется соединять их где то в одном месте, например у блока питания. Если проще, то это одно и тоже, просто при построении схем их изолируют друг от друга, соединив лишь в одном месте на плате, для того что бы аналоговая часть и цифровая не мешали друг другу. Если ничего не понятно, то просто соедините их и не обращайте внимания на их различное обозначение, дальше - больше, потом все поймете.
Блок питания я так подробно описывать не буду, т.к. это обычный двухполярный блок питания со всеми необходимыми напряжениями для нашей схемы. Схема выглядит очень громоздкой, но и необходимых напряжений нам нужно не мало:
По самой схеме стоит только сказать о трансформаторе, нужен трансформатор со средней точкой, чтобы на его обмотках было переменное напряжение 16 - 17 В. Выходные напряжения: Uк - питание контроллера(VCC), +Uцап/-Uцап питание ЦАП -Vref - это опорное напряжение для ЦАП (на предыдущей схеме это Vref). +Uоу/-Uоу будет питать наши испытуемые ОУ, соответственно переключатель S1-S2 меняет напряжение питания: 5 и 15В.
И последняя часть схемы - это схема подключения проверяемых ОУ:
Т.к. микросхемы бывают в разных корпусах и с разным количеством ОУ внутри, то тут предусмотрено подключение каждого из классических вариантов. Штрихованная линия показывает соответственно разные варианты микросхем.
Программы для микроконтроллера писал на языке С. Ниже будет ссылка на скачивание листинга кода. Для компиляции и прошивки контроллера пользовался программой CodeVisionAVR, программатор AVR910. Удачи! =)
Схема создана для быстрого тестирования операционных усилителей типа 741 и типа 301. Если операционный усилитель хороший, то светодиоды мигают попеременно (с периодом в 1 сек).
Отсутствие мигания и свечения показывает, что неисправен вывод выходного сигнала операционного усилителя, а если один из светодиодов светится длительно, то неисправен один из его входов. Асимметричное мигание указывает на погрешность тока утечки испытываемого операционного усилителя.
При налаживании различных схем с применением операционных усилителей (ОУ) возникает необходимость предварительно, до установки на плату, проверить ОУ на работоспособность по принципу годен - негоден. Как видно из схемы, приведенной на рис.1, проверяемый ОУ включен повторителем напряжения, на неинвертирующий вход которого с выхода усилителя подается напряжение через трехзвенный цепочечный RС четырехполюсник с нулевым сдвигом фазы.
Этот генератор вырабатывает колебания, близкие по форме к прямоугольным. Так как выходной ток ОУ широкого применения обычно недостаточен для яркого свечения светодиодов, то на выходе ОУ включен усилитель тока, выполненный по двухтактной схеме на транзисторах с разным типом проводимости. При исправном ОУ светодиоды поочередно светятся. Если горит один из светодиодов, то такой усилитель негоден. Для питания схемы использован двуполярный источник питания с номинальным напряжением для большинства типов ОУ. В данной схеме можно проверить операционные усилители КР140УД608 (К140УД6), КР140УД708 (К140УД7), К140УД18, К544УД1, а также другие с учетом их цоколёвки и при необходимости цепей частотной коррекции. Схему проверки можно смонтировать на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размерами 55x42,5 мм и толщиной 1,5 мм. Пассивные элементы любого типа, например, конденсаторы С1-СЗ типа К73-17, конденсаторы С4, С5 типа К10-17, резисторы мощностью 0,125 или 0,25 Вт. Светодиоды любого типа видимого излучения с любым цветом свечения. Яркость свечения их устанавливают подбором R4. Данную схему можно использовать как "мигалку" даже с лампами накаливания. Для этого при необходимости транзисторы VT1, VT2 выполняют составными и подбирают напряжение питания под тип применяемых ламп.
На днях купил в магазине операционный усилитель(ОУ) за 1.5$, пришёл домой, запаял, тишина. То что виноват в работоспособности схемы ОУ сомнений не было, поэтому выпаял купленный ОУ и решил проверить. Соединил инвертирующий вход с выходом, подал питание и напряжение на прямой вход(1V), исправный ОУ на выходе должен был выдать то, что подал ему на вход, собственно в этом и заключается проверка ОУ, а у меня на выходе ноль.
Интересно, подумал тогда, либо перегрел его когда паял, что вряд ли, либо купил неисправный. Снова пошёл в магазин, купил ещё один, но решил проверить его перед тем как запаивать и о чудо, этот то же неисправный, но теперь его хоть можно вернуть продавцу, судя по всему, у него таких целая партия.
Но разбираться времени не было, пошёл в другой магазин и купил такой же ОУ, но уже за 4$, при покупке договорились, что если он не заработает то, принесу его обратно. Пришёл домой, проверил — работает, запаял — работает. Вывод из этого можно сделать следующий, после покупки детали, перед тем как её запаивать желательно проверить, а продавец, скорее всего, заказал партию этих ОУ с Китая и когда получил, не проверил, это и понятно когда у тебя целый магазин с радиодеталями проверять все устанешь.
К чему всё это писал, после этого поискал эти ОУ на али и когда нашёл их был приятно удивлён, на те деньги, которые потратил у себя в городе чтобы купить исправный ОУ(4$) в Китае можно было купить 5 штук, но они были в корпусе soic8, а имея негативный опыт, описанный выше, конечно же, хотелось их проверить когда они придут. Решить этот вопрос можно было несколькими способами, вытравить макетку, в которую можно было впаивать ОУ каждый раз, с другой стороны, чтобы не впаивать можно было просто прижимать ОУ к плате прищепкой, уже лучше, но есть вариант ещё интереснее, так как часто приходиться иметь дело с soic8, решил поискать ZIF адаптер soic8 – dip8, тогда можно будет собрать схему на breadboard, что значительно ускорит процесс.
В общем нашел такой переходник на али за 1.7$ и это с учётом доставки. Когда ОУ пришли, переходник был уже на руках, а так как у меня в арсенале есть генератор сигналов, то проверял их по схеме из даташита.
На днях купил в магазине операционный усилитель(ОУ) за 1.5$, пришёл домой, запаял, тишина. То что виноват в работоспособности схемы ОУ сомнений не было, поэтому выпаял купленный ОУ и решил проверить. Соединил инвертирующий вход с выходом, подал питание и напряжение на прямой вход(1V), исправный ОУ на выходе должен был выдать то, что подал ему на вход, собственно в этом и заключается проверка ОУ, а у меня на выходе ноль.
Интересно, подумал тогда, либо перегрел его когда паял, что вряд ли, либо купил неисправный. Снова пошёл в магазин, купил ещё один, но решил проверить его перед тем как запаивать и о чудо, этот то же неисправный, но теперь его хоть можно вернуть продавцу, судя по всему, у него таких целая партия.
Но разбираться времени не было, пошёл в другой магазин и купил такой же ОУ, но уже за 4$, при покупке договорились, что если он не заработает то, принесу его обратно. Пришёл домой, проверил — работает, запаял — работает. Вывод из этого можно сделать следующий, после покупки детали, перед тем как её запаивать желательно проверить, а продавец, скорее всего, заказал партию этих ОУ с Китая и когда получил, не проверил, это и понятно когда у тебя целый магазин с радиодеталями проверять все устанешь.
К чему всё это писал, после этого поискал эти ОУ на али и когда нашёл их был приятно удивлён, на те деньги, которые потратил у себя в городе чтобы купить исправный ОУ(4$) в Китае можно было купить 5 штук, но они были в корпусе soic8, а имея негативный опыт, описанный выше, конечно же, хотелось их проверить когда они придут. Решить этот вопрос можно было несколькими способами, вытравить макетку, в которую можно было впаивать ОУ каждый раз, с другой стороны, чтобы не впаивать можно было просто прижимать ОУ к плате прищепкой, уже лучше, но есть вариант ещё интереснее, так как часто приходиться иметь дело с soic8, решил поискать ZIF адаптер soic8 – dip8, тогда можно будет собрать схему на breadboard, что значительно ускорит процесс.
В общем нашел такой переходник на али за 1.7$ и это с учётом доставки. Когда ОУ пришли, переходник был уже на руках, а так как у меня в арсенале есть генератор сигналов, то проверял их по схеме из даташита.
Читайте также: