このLM324オペアンプが特定の周波数を超える信号を再生できないのはなぜですか？

R2RをDACおよびオペアンプとして使用しようとするこのような回路の不足はないようです。アンプ 出力バッファとして。これらは私にとって理にかなっているので、私は1つを構築しようとすることにしました。

少し単純な回路を構築しました

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

この回路は、ユニティゲインで動作するLM324の単一のオペアンプを使用しています。パッケージ内の他の3つは未接続のままです。ベンチ電源から供給される正のレール上の+12 VDCで駆動されます。

「4.4k」（2R）抵抗は、実際には直列の2個の2.2k抵抗です。

D1-D4は、私が書いたウェーブテーブルダイレクトデジタルシンセサイザーを使用してatmega328pで実行されています。それほど話をするつもりはありませんが、マイクロコントローラーは+5 VDCで動作するため、各ラインは0または5 VDCです。

R13、Q1、およびR14は、回路が何らかの実世界の負荷を駆動しているように見えました。トランジスタは反転増幅器として機能しています。

私はもともとR10とR12を省略しました。このような出力が得られました。

• CH1-黄-DACの出力
• CH2-青-opの出力。アンプ

この頻度では、かなり合理的でした。

• CH1-黄-DACの出力
• CH2-青-opの出力。アンプ

これは、予想外に位相シフトされた三角波を生成します。

この時点で、R10とR12を追加しました。

• CH1-黄-オペアンプの非反転入力。アンプ
• CH2-青-opの出力。アンプ

これにより、出力電圧が半分になりましたが、より正確な出力が得られました。その違いは、理論的にはオペアンプのゲインを使用して補うことができます。アンプ

ただし、それでも高い周波数では機能しません。

• CH1-黄-オペアンプの非反転入力。アンプ
• CH2-青-opの出力。アンプ

この場合、位相三角波を生成するだけでなく、実際に+2.5 VDCにしたり、グラウンドに戻したりすることはありません。

セットアップの物理的なショットは次のとおりです。

ジャンパー線とブレッドボードを使用しているため、DACが生成できる実際の周波数には上限があります。ただし、私のスコープが示す〜60 KHzはそれほど大きな問題ではありません。LM324のデータシートは、1 MHzがopの実際的な上限であることを示唆しているようです。アンプ ユニティゲインで。表示される出力波形は、オペアンプ内のトランジスタのように見えます。アンプ 飽和または同様の効果。オペアンプについて十分に知りません。

DCから60 kHzまでのオペアンプ出力で入力信号を正確に再現するために回路に変更を加えることができますか？

LM324で探していたデータシート：

http://www.ti.com/lit/ds/snosc16d/snosc16d.pdf

スルーレートの制限に直面しているようで、出力には「スルー誘導歪み」と呼ばれるものが表示されています-オペアンプの出力スイングはスルーレートによって制限されているため、周波数は「スルー誘導歪み」の減少-通常、オペアンプのデータシートには「出力振幅と周波数」があります」プロットがあります。

テイクに見てい図6のLM324データシートを、そしてあなたの信号は、あなたが共有スコープキャプチャに従ってプロットである場合（下記参照）。理想的には、「曲線の下」に留まりたいと思うでしょう。

スルーレートの詳細については、Precision Labs for Op Ampsトレーニングの「スルーレート」シリーズをご覧ください。

LM324は古くて遅いOPAです。「スルーレート」は0.5 V / us以下に制限されており、実験でこれを見つけたように、1 MHzより高速で大きな振幅の信号変化に追従することはできません。

スルーレートを改善するためにできることは何もありません。より高速なオペアンプを調達する必要があります。

代わりにこのデータシートを試してください。
7ページの表6.8-動作条件を参照してください。
表の最初のパラメーターは「ユニティゲインでのスルーレート」です。
これにより、オペアンプの出力がどれだけ速く移動できるかがわかります。このLM324の場合は0.5V /μsであり、ほとんど負荷がありません（1MΩ|| 30pF）。

スコープの測定から、約0.2〜0.25V /μsが表示されているように見えますが、負荷に対して完全に不合理ではありません。

一般的な経験則では、オペアンプの全出力帯域幅（上限）はユニティゲイン周波数の約10％以下です。考えてみてください。

ユニティゲインとは、製造元が指定するテスト条件にかかわらず、ゲインが最大でも1に等しい周波数に到達したことを意味します。これも完全な強度の出力ではありません。これは単に、フルパワーよりもはるかに低い値でVout = Vinを意味します。

100 KHZで100のhFEと最大電圧スイングを備えたトランジスタは、1ボルトppの入力で、1 MHZで1ボルトppを出力します。それが最善です。

「ユニティゲイン」という用語は、使用可能なゲインを意味するため、少し誤解を招くかもしれませんが、実際にはそのゲインは限界に達しました。規定のゲインでフルパワー出力を得るには、ユニティゲインの10％を開始点としてください。

一部のメーカーは、ゲインと周波数、負荷などのグラフを使用して詳細を詳しく説明しています。データシートに記載されている場合は詳細を読んでください。

このトランジスタ回路を試してください

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

Vout（13pF程度）の標準10Xスコーププローブを使用すると、約3ナノ秒（50,000,000ヘルツ）の帯域幅が得られます。R9を調整して、出力電圧のベースラインを制御します。

R3を220または330または430オームに増やすことができます。抵抗値が高くなると、Voutが1.0vに近づくとコレクターベースのキャパシタンスが上昇し、セトリングが遅くなります。したがって、高周波の非線形動作が発生し（2次高調波歪み）、合計/差分相互変調が発生します。4ビットのみでは、これが問題になるとは思いません。ただし、さらに数個の抵抗を6または8ビットにスケールアップし、事前に定義された正弦和波形を入力してから、スコープまたはスペクトラムアナライザーでFFTを調べることができます。

パフォーマンスの向上：2つの抵抗（R1とR9）の底部を-0.2ボルトにバイアスできる場合、線形性が向上し、大きな#bitで検出可能になる可能性があります。ロジック入力ラインのロードは一貫していないことに注意してください。これにより、非線形性も生成されます。

差動電流ステアリングを使用し、おそらくバイポーラ電流源とステアリングに使用されるダイオードスイッチを使用すると、非線形性が低下します。ある時点で、Precision Monolithics CorpからDAC08を高価に作成しましたが、帯域幅は20MHz〜50MHzです。そのデータシートを調べます。

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/dac0800.pdf