O Amplificador Operacional (AO) é Falso?

Sérgio Lembo · 15 de junho

Em tempo: os valores calculados no circuito são para 5V de alimentação.

Um erro no desenho: onde está canal 2 vai para a entrada do AO, o canal 2 vai na saída do AO.

MOR_AL · 16 de junho

17 horas atrás, Sérgio Lembo disse:

Apenas para lembrar, os gráficos de performance costumam ser para Vcc de +15V e -15V.

É! Estou ciente, mas vai exigir duas fontes. Apesar de eu possuir a segunda fonte, estou tentando reduzir os equipamentos necessários. Mas quem tem um osciloscópio, é quase certo que tenha uma fonte variável e regulada. Estou pensando em aumentar a tensão da fonte para cerca de 24 volts. Acho que já seria mais que o normal encontrado.

17 horas atrás, Sérgio Lembo disse:

No meu entendimento, independente do uso do AO ser para onda quadrada, senoidal ou qualquer outra, seu performance dependerá do SR (slew rate) e da latência da resposta ...

Isso é verdade.

Há casos, como o meu com detector de metais, que além de precisar ganho alto e frequência de corte não baixa, o sinal útil ainda vem acompanhado de um sinal indesejável. O sinal útil se encontra com cerca de 200 a 500uVpp e o indesejável em 3 a 4Vpp. A taxa de repetição se encontra em cerca de 100Hz. Somente AO de boa qualidade funciona no aparelho.

Off Topic:

Estou pensando em cascatear dois AO. Cada um com ganho raiz quadrada do total necessário. Isso aumenta a frequência de corte em cerca de 6 vezes.

Todas estas medidas aqui pensadas, são para Pequenos Sinais e este não é o meu caso. Para eliminar a possibilidade de saturação do sinal indesejável, estou pensando em incluir a função antilogaritma em cada AO. Mas esse assunto é para outro tópico.

17 horas atrás, Sérgio Lembo disse:

O pseudo código fica assim:

Confesso que não entendi.

Eu tinha pensado em algo assim...

Hoje estarei finalizando o circuito e postarei aqui.

O valor de Vcc independe do circuito. Pode ser 12V, ou até 24V. Não quero forçar o AO fake. Ele ainda funciona para casos simples.

MOR_AL

aphawk · 16 de junho

Boa ideia @Sérgio Lembo , eu também pensei em outra alternativa para poder variar o ganho em AC do amp op controlado pelo microcontrolador.

Hoje existem excelentes chaves analógicas que podem ser colocadas em série com o resistor que vai ao GND que determina o ganho. Essas chaves tem resistência menor do que 5 ohms, e permitem a passagem do sinal AC com distorção de cerca de 0,1% ou menor. Para fazer um simples controle de ganho tipo x1 x10 x 100 é mais que suficiente.

Uma antiga e ainda usada é a TS12A12511, com 3 destas e um CI gerador tipo AD9850 e mais esse seu circuito para gerar transiente já fica um aparelho capaz de fazer um bom teste do amp op.

Só lembrando que na China vendem muito amp op com ruido absurdamente acima da especificação, uma giga de teste para isso também pode ser acrescentada.

MOR_AL · 16 de junho

50 minutos atrás, aphawk disse:

Só lembrando que na China vendem muito amp op com ruido absurdamente acima da especificação, uma giga de teste para isso também pode ser acrescentada.

Vou dar uma olhada.

MOR_AL

Sérgio Lembo · 16 de junho

A ideia do controlador é para a geração de pulsos com 3 amplitudes em sequência para leitura do slew rate e latência com imagens sobrepostas. O controlador apenas gera os pulsos, a leitura é pelo osciloscópio, mais simples.

Cometi um erro na postagem do desenho, no desenho onde escrevi canal 2 é a saída para o operacional em teste, o canal 2 do scope será ligado na saída do AO.

Sobre uso de uma segunda fonte: pelo baixo consumo, pensei naquelas fontes que tenho de sobra que alimentavam velhos modens e outras tranqueiras que foram ao lixo (mas preservei as fontes). Pelo modelo do AO pesquisado também dá para utilizar 2 fontes de 5V de celular ou até mesmo fontes de valores distintos. Pode ser maluco o uso de fonte assimétrica muito desbalanceada mas já fiz uso disso de forma proposital.

Razão para uso de fonte assimétrica (desbalanceada): eu tinha um desafio: ler um sinal delicado no osciloscópio que passava por um resistor de 10M e terminava em um capacitor de tântalo. A impedância padrão do osciloscópio é de 1M, matava o sinal. Solução: usar um operacional jfet (altíssima impedância e alto slew rate). Problema: a faixa de operação da série TL (TL6x, TL7x, TL8x e assemelhados) possui margem de trabalho grande para o Vss e o Vcc. Usei uma fonte próxima ao limite de operação. Com apenas 2 resistores como divisor de tensão montei o terra virtual a 4V acima da margem. Essa solução me deu leitura de spikes negativos e a cobertura completa de um circuito que operava com 20V. O operacional foi montado como seguidor de sinal com um resistor de entrada de 1M para proteção. Dessa forma consegui ter um seguidor de sinal com impedância estúpida de entrada. Surgiu um problema: quando a entrada estava sem leitura, a saída ia a 1/2 Vcc. Como eu tinha uma alimentação assimétrica em relação ao terra virtual isso significava um valor muito diferente de zero. Consegui um resistor de instrumentação, não recordo agora de quantas centenas de megas ele tinha. Conectei-o entre a entrada do AO e o terra virtual. Com isso a impedância de entrada deixou de ser os megateras que o Jfet oferece e passou a ser a do resistor de instrumentação, mas estava ótimo para o meu objetivo. Para que o circuito aranha não ficasse solto, usei um cartão de visita como base de fixação dos componentes, uma circuito não impresso PTH sem folha de cobre, ficou feio mas ficou bom.

MOR_AL · 16 de junho

5 horas atrás, MOR_AL disse:

6 horas atrás, aphawk disse:

Só lembrando que na China vendem muito amp op com ruido absurdamente acima da especificação, uma giga de teste para isso também pode ser acrescentada.

Vou dar uma olhada.

MOR_AL

Nossa!!!

É muito trabalhoso e difícil de se fazer.

MOR_AL

O circuito final (mesmo).

Estou começando a fazer o layout da placa.

MOR_AL

MOR_AL · 23 de junho

Em 16/06/2024 às 17:25, MOR_AL disse:

Estou começando a fazer o layout da placa.

Pessoal, fiz o layout e a PCI, apliquei uma camada de proteção sobre o cobre e agora a placa está pronta para receber os componentes.

Lembrar que eu pulei a etapa de testar na Protoboard.

MOR_AL

MOR_AL · 8 de julho

Pessoal, fiz o primeiro vídeo (de dois) mostrando o circuito com detalhes.

No segundo e último vídeo sobre este assunto, eu pretendo mostrar como usar o aparelho.

MOR_AL

Sérgio Lembo · 8 de julho

Estou curioso em ver um comparativo entre os LM358 chineses e os ocidentais comprados de fornecedor confiável.

MOR_AL · 9 de julho

15 horas atrás, Sérgio Lembo disse:

Estou curioso em ver um comparativo entre os LM358 chineses e os ocidentais comprados de fornecedor confiável.

Não sei se tenho ainda destes LM358 originais.

Mas depois que eu fizer os testes com alguns operacionais e confirmar que o aparelho funciona, aí poderão montar e testar para os seus operacionais.

Não que eu possa impedir de montarem, pois já dispõem do circuito e até do layout, mas acho que devam aguardar eu provar que funciona.

MOR_AL

rmlazzari58 · 9 de julho

Agora só falta ter um osciloscópio e um gerador de sinais, rs...

Ando xeretando uns operacionais, @MOR_AL, e quase caí de costas ao descobrir que o LF353 - pelo menos o original - tem impedância de entrada de 1TΩ! 10¹²Ω! Isso se deve ao fato de que, na entrada ele usa JFETs.

Talvez você já conheça, é baratinho e fácil de achar, quem sabe pode servir aí, para alguma coisa...

Olha o manual dele aqui.

MOR_AL · 9 de julho

Olá @rmlazzari58 .

É um bom amplificador operacional.

O preço de cada unidade é até convidativo ($0,78), mas o custo do transporte ($35.00) o torna inviável. Além disso tem os impostos de importação e de ICMS aqui no Brasil.

Vende na Mouser, logo é o original.

Mercadoria: $0.78

Remessa: UPS Worldwide Express Saver: $35.00

+ Mais opções de remessa

Subtotal de: $35.78

Comprando em sites chineses, dificilmente seriam originais.

Caso fosse comprado lá nos EUA, o preço de uma unidade mais transporte terrestre seria:

UPS Ground$7.99

MOR_AL

rmlazzari58 · 9 de julho

Importar dos Estados Unidos é sempre muito caro e por causa do transporte, mais do que o componente em si. Já chinês, pessoalmente nunca tive problema nenhum. Se o que comprei foi falsificado, é uma falsificação bem feita, rs...

Agora esse AOzinho, tem bastante no Brasil, algo como R$ 4,00, sem frete. Eletrônica Castro, Mamute, Ponto da Eletrônica, Proesi, Mult... tem no ML... O frete costuma ser bem razoável, SEDEX, até carta registrada já usei, não lembro se Bau da Eletrônica ou Soldafria. E quando é loja, não ML, sempre dá para completar o pacote com alguma coisa que estava sendo necessária... o preço do frete é por peso e é do tipo escada: no chute, vá, de 1g até 50g, X reais, de 50g a 100g, Y... etc.

Olha uma pesquisa que tem bastante loja no Brasil...

Não sei se vou usar um desses, ainda estou considerando as alternativas para minha questão específica, mas fiquei espantado foi com essa impedância! Sei lá, mais como curiosidade para seu tester.

MOR_AL · 10 de julho

@rmlazzari58

AOs com entrada a fet possuem alta resistência de entrada mesmo.

MOR_AL

Sérgio Lembo · 10 de julho

@rmlazzari58 , esses AO de entrada fet são antigos e muito bons. Além do modelo citado também se acha fácil o modelo TL062, TL072, TL082. O slew rate sempre é elevado (mas varia de modelo a modelo), a impedância de entrada é sempre 1 tera e a faixa de operação também se repete (me refiro a distância entre o valor da entrada mínima e o Vss e também da entrada máxima e o Vcc) e o consumo é de +- 2.5mA por operacional.

MOR_AL · 10 de julho

Pô!

Fiz um pré-teste com o OP07. Coloquei ganho dois e 2Vpp de entrada. O sinal de saída deformou muito, em 20kHz.

Vou medir, documentar e mostro aqui.

MOR_AL

MOR_AL · 10 de julho

Testei uns 20 dos meus 95 AOs OP07, que comprei no lote de 100.

ESTATISTICAMENTE....TODOS ELES SÃO FALSOS. ...Lixooooo.

Comecei a questionar o meu circuito, então...

Testei um CA3140, que tenho há mais de 20 anos. Ele é sabidamente original. O Slew Rate deu cerca de 6V/us. O manual fornece 9V/us, mas para uma tensão de alimentação maior, então o valor não está errado.

Medi a frequência de -3dB (70% do valor em 1kHz) e a frequência de corte superior deram incríveis 230kHz, isso para um ganho de aproximadamente 100. O produto ganho banda passante (GBP) deu 23MHz. Este valor deu muito alto, mas depois eu observei que o valor de 4MHz do manual era para um resistor de 2k e um capacitor de 100pF de carga. No meu caso, o resistor é praticamente o mesmo 2k2, mas o capacitor é o da ponteira do osciloscópio, com 15pF. No manual a figura não mostra o GBP para o ganho de 100, mas estendendo uma outra curva, ela confirma o GBP medido.

Isso prova que o aparelho está funcionando. Inclusive, o ruído verificado nos testes com o OP07, não apareceu nos testes com o CA3140.

Concluindo:

1 - O teste dos AO com leds existente não mostrariam os problemas de distorção e ruídos encontrados nos testes com o OP07.

2 - Parece que os testes com ganho e banda passante (GBP) seriam suficientes para identificar os AO falsos.

3 - Os testes com os CA 3140 originais, e acredito com quase todos com entrada a fet, precisam de acerto de offset, pois em alguns casos detectou-se tensão contínua na saída deles.

MOR_AL

.if · 11 de julho

Moris tenho alguns OP07,37 há décadas. Boa chance de serem originais. Dar-lhos-ia se não fosse por 1 detalhe: são smd

12 horas atrás, MOR_AL disse:

Comecei a questionar o meu circuito, então...

Pra descontrair...fui também dar uma olhadela nele e descobri um erro imenso!! Tente descobrir sem ler o final deste post...

...

.. ....

você escreveu errado! O correto é "Jumper"!

De novo, pra descontrair

Em tempo... acredite se quiser mas elaborei com sucesso um circuito com lm358 beeemmm atípico e com toda relação 100% com o seu tópico. Pena que não posso/quero divulgar - por hora. Cogitei até mesmo enviar-lhe Vídeo mp ou no seu email se bem que preferiria no seu zap...

Sucessos meu velho!

MOR_AL · 11 de julho

2 horas atrás, .if disse:

você escreveu errado! O correto é "Jumper"

Hehehe, "jumper" é abrasileirado. "Jumper" é em ingrês.

MOR_AL

2 horas atrás, .if disse:

se bem que preferiria no seu zap...

Sucessos meu velho!

Posso lhe passar o meu Zap por MP, caso queira.

Sucessos para todos nós, amigo.

MOR_AL

Sérgio Lembo · 11 de julho

Uma coisa que deve ser lembrada: o circuito é para teste dos limites do componente. Nessa situação crítica o circuito da giga de teste deve sempre ter desempenho superior ao componente testado. O uso de terra virtual com operacional (que me incomoda) funciona bem em baixas frequências, nas elevadas o operacional do terra virtual terá que ser muito estável para não induzir resultados. Fiz uma sugestão (que foi acatada) de se colocar um capacitor no terra virtual para melhorar a resposta.

Sugiro ao @MOR_AL o seguinte teste comparativo:

1 - Coloque um operacional qualquer para seu teste de alta frequência e observe o potencial entre o zero volt da fonte e o terra virtual. Use o acoplamento AC do osciloscópio. Tire uma foto.

2 - Retire o operacional do terra virtual, faça um jumper entre o pino 3 e 6 do soquete, repita o teste acima e tire uma foto.

3 - compare as fotos

Sérgio Lembo · 12 de julho

Complementando o post acima: tem que injetar alta frequência na entrada da giga de teste.

MOR_AL · 12 de julho

@Sérgio Lembo

Vamos por partes:

Em 11/07/2024 às 10:53, Sérgio Lembo disse:

circuito da giga de teste deve sempre ter desempenho superior ao componente testado.

O único circuito existente é o que produz o terra virtual. Mesmo com o uso do OP07, a tensão fica em Vcc/2. Foi a primeira verificação que fiz. O OP07 até que funciona para frequências de poucas dezenas de kHz e pequenas variações de tensão na saída. O uso do capacitor C6 fornece baixa impedância para frequências altas (mas nem tanto). Se bem que pretendo testar alguns eletrolíticos e, caso algum responda bem a frequências mais altas, pretendo substituir C6 por ele. Não é mais possível usar capacitor não eletrolítico com 1uF ou mais. Não há mais espaço na PCI.

Acredito que o teste que você se referiu tem a ver com o PSRR (Power Supply Rejection Ratio), mas depois descobri que, pelo exposto acima, esta não faz parte de minha preocupação.

Finalmente:

1 - É importante que eu coloque um resistor do ponto 1 ao terra, para que o eletrolítico não tenha nenhuma tensão cc nos seus terminais.

2 - Estou convencido que bastaria um teste com ganho 100 e a medida da banda passante (GBP). Se o valor do produto for próximo do valor do manual, algo como maior que 70%, nem seria necessário outros testes de GBP.

3 - Já estou quase terminando o segundo vídeo, mas a edição é que dá mais trabalho.

MOR_AL

MOR_AL · 14 de julho

Pessoal!

Finalmente terminei de gravar e editar o segundo vídeo sobre o teste dos amplificadores operacionais.

Segue o link do segundo e último vídeo.

Não vou testar AOs com duas unidades por embalagem DILP porque considero desnecessário.

Agradeço pelas sugestões de vocês.

Dou o tópico como terminado.

MOR_AL

Sérgio Lembo · 15 de julho

@MOR_AL , grato pelo vídeo, sempre aprendo algo com eles. Sobre a etapa em que testava o OP07 com 40kHz, isso significa 12.5us por semi-ciclo. O SR prometido pelo OP07 é de 0.17V/us, deu muito em cima (12.5 x 0.17 = 2.1V para o período), algo próximo ao que foi apresentado nos testes de banda, malgrado as distorções. Não espero que o operacional copie bem o sinal de entrada quando está trabalhando encostado ao SR prometido como mostrado no vídeo aos 13'05". Enquanto escrevo esta estou com o datasheet do OP07 da STMicroeletronics aberto. Que o produto é uma bomba, sem dúvida, aquele ruído sobreposto até mesmo em 1kHz é assustador.

Fazendo o teste BPW com ganho 2 e admitindo até 30% de atenuação não deveríamos controlar a tensão da entrada para evitar que a resposta desejada encoste demais no SR prometido? Note que a injeção é de onda senoidal, altera aos poucos, diferente do teste de SR onde se impõe um degrau de tensão. Digo isso porque ao encostar demais no SR corremos o risco de ter a imagem do SR ao invés do BPW. Nunca precisei fazer esse tipo de teste, estou aprendendo contigo.

O vídeo foi excelente, muito didático. Aguardo seu retorno.

Abraços

Sérgio

rmlazzari58 · 15 de julho

Excelente teste, caro @MOR_AL! Parabéns!

Tava pensando que seria legal ter uns AO puro-sangue aí, e lembrei de uns vídeos que tem no Youtube... por muito menos, fabricantes de chips de alta qualidade oferecem exemplares - samples - a testadores como forma de divulgação da excelência de seus produtos.

Eu mesmo pedi e ganhei dois exemplares do TDA2616, da NXP, e 5 exemplares do PT2256 e 5 do PT2389 da Princeton Technology, só por pedir como hobista. A Princeton disse que só poderia mandar para endereço nos EUA então tive que pedir a um amigo que os recebesse por lá e que me trouxesse quando viesse ao Brasil. Já a NXP generosamente mandou aqui prá casa. Depois também pedi, à Texas, uns samples do LM3886 duplo, chamado de LM4780, e ganhei um... desprezo

(Nem me responderam...)

Acho que a turma dos EUA gosta quando alguém mostra que chinês não é lá tão excelente assim... E acho, também que fabricantes chineses adorariam mandar uns samples que mostrassem o contrário... Pedir não ofende, quem não pede com certeza não ganha, e o pior que pode acontecer é ganhar uma negativa...