Возникло желание проверить работу ОУ при низком напряжении питания (двуполярном +/- 1…1,6В, две пальчиковых батарейки). В частности выяснить пригодность для использования в схеме гитарных «примочек» популярнейших ОУ LM358. В интернете ходит вот такая картинка, демонстрирующая наличие «ступеньки» этого ОУ, но при каком напряжении питания, на какую нагрузку, при каком Ку была получена эта осцилограмма?
Вот для прояснения для себя данного вопроса я и решил провести лабораторную работу. А для этого собрал стенд:
Поскольку в одном корпусе содержится два идентичных ОУ, то один из них я включил повторителем, а второй неинвертирующим усилителем, Ку которого можно ступенчато менять установкой перемычек J5 J6. Без перемычек Ку = 500, с J5 Ку = 100, с J6 Ку = 11 (приюлизительно, точно резисторы не подбирал). Выход стенда подключается к линейному входу звуковой карты компьютера. Выбор подключаемого ОУ осуществляется перемычками J3 и J4, а также можно задействовать делитель напряжения R1 R2, чтобы избежать перегрузки входа (перестановкой перемычек J1 и J2).
Чтобы измерять не «в попугаях» а в милливольтах, достал с полки милливольтметр В3-57, позволяющий измерить синусоидальное напряжение как в милли-, микро- и просто вольтах, так и в dBu, в полосе частот 5 Гц — 5 МГц. С его помощью измерил выходное напряжение звуковой карты компьютера. Для удобства сделал пятиступенчатый делитель напряжения, вот схема и таблица с результатами его обмера:
mV
dBu
1
970
+2
2
290
-8,5
3
99
-18
4
30
-28
5
11
-37
6
2,2
-51
Выяснил также чувствительность линейного входа при выставленном на максимум системном микшере, она составила 125 мВ.
А вот и подопытные: 9 шт. LM358, 8 шт. TL072, 3 шт. NE5532 и 2 шт. JRC4558.
Согласно даташитам, для LM358 дву[полярное питание +/- 1,5В является минимально допустимым. Для TL072 минимальное напряжение питания +/- 3,5В, для NE5532 = +/- 3В, для JRC4558 = +/- 4В. Потому последние взял чисто из любопытства: а вдруг взлетит?
Итак, LM358 при включении повторителем и входном сигнале 100 мВ имеет Кг всего 0,027%, что неплохо даже для аудио применений. Но при возрастании входного сигнала до 120 мВ Кг уже 1% и дальше резко возрастает. Размах ограниченного напряжения пик-пик (Vp-p) 0,9В. Сначала ограничивается плюсовая полуволна (причём это у всех проверенных экземпляров, то есть от разброса смещения нуля не зависит), потом ограничение становится симметричным.
На оцифровку вертикальной шкалы осциллографа не обращайте внимания, он не калиброван, все измерения велись В3-57.
При включении усилителем размах ограниченного напряжения возрастает до 1,5В, но Кг = 9% уже при 15 мВ на входе и Ку = 10. Причём искажается выходной сигнал весьма занятно. Первой начинает ограничиваться минусовая полуволна, и опять у всех проверенных экземпляров. Но ещё до начала ограничения уже возникает асимметрия, амплитуда минусовой полуволны меньше, поэтому Кг даже при 2 мВ на входе 3%.
Затем на минусовой полуволне образуется «пимпочка», не исчезающая и при дальнейшем ограничении.
Отсюда вывод — применим этот ОУ при данном питании разве что в гитарных примочках «overdrive», «fuzz», «distortion».
Следующий подопытный NE5532 пытается работать, но при любом включении неискажённое Vp-p = 0,8В, а при включении повторителем при входном напряжении Uвх = 100 мВ Кг = 0,3%, при входном напряжении 250 мВ Кг = 10%. Первой начинает ограничиваться отрицательная полуволна.
При увеличении входного сигнала более 750 мВ выходной становится необычным при любом Ку (кроме повторителя).
TL072 тоже пытается усиливать, но из-за асимметрии при любом входном напряжении, при включении повторителем Кг = 4% при Uвх = 100 мВ и Кг = 24% при Uвх = 250 мВ и Ку = 11.
Минусовая полуволна ограничивается весьма плавно, даже при большой перегрузке:
JRC4558 при включении повторителем при Uвх = 100 мВ имеет Кг всего 0,3%, но максимальный размах Vp-p всего 0,8В. При Ку = 11 и Uвх = 250 мВ искажения уже 24%, ограничение симметричное.