Kann ich hier ein UA741 verwenden?

Ich muss ein inländisches Audiosignal von -10 dBV (es sollte zwischen -447 mV und +447 mV oszillieren) an den ADC eines Mikrocontrollers weiterleiten, der nur Signale akzeptiert, die zwischen 0 V und 5 V oszillieren. Ich denke, dass die einfachste Lösung darin besteht, eine Operationsverstärker-Summierverstärkerschaltung zu implementieren. Meine endgültige Konfiguration sieht so aus:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Jetzt ist die Frage: Kann mein altes UA741 die Arbeit machen? Meine Befürchtung ist, dass es ein Potential von 0 V nicht als Vcc- akzeptieren kann . Falls das UA741 nicht geeignet ist, können Sie mir einen gültigen Ersatz nennen?

Schnappen Sie sich das LTSpice und simulieren Sie es ...
Was würde jemand im Jahr 2016 mit einer 741 machen?
@PlasmaHH Ich habe eine 741 aus einem sehr alten Projekt, das ich in der High School gemacht habe. Warum muss ich einen anderen Operationsverstärker kaufen, wenn dieser Oldie die Arbeit erledigen kann?
@EugenSch. Ich werde es tun, sobald ich einen Windows-PC unter meinen Händen habe.
Es kann die Arbeit nicht erledigen. Ein 741 ist mit nur einer 5-V-Versorgung nicht sehr nützlich (da sein Ausgang nicht sehr nahe an seine +v- oder -v-Schiene herankommen kann) und er wird auch mit keinem seiner Eingänge auf -v zufrieden sein.
@brhans Mmmh, kannst du auf einen neueren Operationsverstärker hinweisen, der die Arbeit erledigen kann?
Schauen Sie sich an: MCP6001, TLC271, um nur zwei zu nennen. Diese funktionieren gut mit einer 5-V-Einzelversorgung.
(Angenommen, Sie arbeiten unter Linux, weshalb Sie keinen Windows-PC zur Hand haben) LTSpice funktioniert unter Linux mit Wine einwandfrei. Obwohl es nicht unterstützt wird, wird es auf der LT-Website als Lösung erwähnt.
Ja, aber Ihre Schaltung muss ein wenig optimiert werden. Zuerst benötigen Sie eine virtuelle Masse, um den + Term auf ~ 1/2 Versorgung vorzuspannen. Dann braucht man einen Kondensator zum Entkoppeln des Signaleingangs, denn der Minus-Term liegt nun auch bei 2,5V. Schließlich müssen Sie die Größe Ihrer Widerstände erhöhen. So laden Sie den Operationsverstärker mit 500R und die meisten Operationsverstärker sind mit einer so niedrigen Last nicht gut. Das sollte eher 1K oder sogar 10K sein. Dann würde es funktionieren. Aber der 741 ist kein besonders guter Operationsverstärker. Ein TL081 wäre besser.
Korrektur: Die meisten Operationsverstärker, einschließlich TL081, können nicht mit +-2,5 V Volt betrieben werden. Normalerweise benötigen Sie mindestens + -5 V oder so. Sie brauchen also einen OA, der speziell entwickelt wurde, um mit einer sehr geringen Versorgung eine gute Leistung zu erzielen. Es wird wahrscheinlich ein Mosfet-basiertes OA sein, aber viele davon werden für Logik optimiert sein, also überprüfen Sie, ob es mit Audio gut funktioniert (schauen Sie sich Bandbreite, Verzerrung usw. an).

Antworten (2)

Diese Antwort versucht, 741 für Anfänger grob zu beschreiben und warum diese alte Schönheit für immer zur Ruhe gelegt werden sollte.

BEARBEITEN: Hinzugefügt: Diese Antwort gilt auch für den LM358-Operationsverstärker

Schlüsselwörter (für Suchende): Ausgang zu niedrig, Ausgang geht nicht auf Null, Ausgang geht nicht auf 0, Verwenden Sie 5 Volt, Single-Ended, einzelne Stromversorgung, brauche ich eine negative Stromversorgung, Vee ist Null, Vee ist 0, Vee ist geerdet, LM358

Operationsverstärker 741: Geboren 1968 (mit begrenzten Verbesserungen im Laufe seiner Karriere).

Welche Beschränkungen hat die 741

Diese Antwort versucht, 741 für Anfänger grob zu beschreiben und warum diese alte Schönheit nach einer langen und angesehenen Karriere in den Ruhestand versetzt werden sollte.

Datenblatt für 741 : Operationsverstärker 741

Bereich der Ausgangsspannung (2 kOhm Last): Der garantierte Hub, bei einer Versorgung von +15 und -15 kann der Ausgang nur bis zu +10 Volt und bis zu -10 Volt ansteigen. Typisch wird als Ausgang +13 bis -13 Volt aufgeführt.

Bereich der Ausgangsspannung (Last >10K): Die garantierte Schwingung, bei einer Versorgung von +15 und -15, kann der Ausgang nur bis zu +12 Volt und bis zu -12 Volt ansteigen. Typisch ist als Ausgang +14 bis -14 Volt aufgeführt.

Dies bedeutet, dass der Ausgang bei jeder gegebenen Versorgungsspannung nur innerhalb weniger (1 bis 5 Volt) Volt von Vcc und Vee (je nach Last allgemein als „ die Schienen “ bezeichnet) kommen kann.

Beispiel: Lassen Sie Vcc = 7 Volt, Vee = -7 Volt. Der Ausgang könnte auf +2 Volt ansteigen und auf -2 Volt abfallen (im schlimmsten Fall). Wenn nicht im schlimmsten Fall: möglicherweise bis zu 5 Volt und bis zu -5 Volt ausgeben. Versuchen Sie nicht einmal, den 741 mit einer einzigen 5-Volt-Stromversorgung zu verwenden.

Verwendung einer Einzelversorgung (mit oder ohne virtuelle Masse): Angenommen, +15 Volt werden für Vcc verwendet und Vee = Masse. Der Ausgang könnte bis zu 10 Volt und nur bis zu 5 Volt (im schlimmsten Fall) ansteigen. Sie könnten den 741 dazu bringen, bis auf 2 Volt zu gehen, aber nicht niedriger. Der Ausgang kann niemals nahe an 0 Volt (Masse) herankommen.

Die aktuelle Technologie (und kostengünstig) hat das, was als „Rail-to-Rail-Ausgang“ bezeichnet wird. Dies bedeutet, dass der Ausgang auch bei unsymmetrischer Versorgung (V mit Masse verbunden) an die Schienen (Vcc und Vee) heranreichen kann.

Eingangsoffsetspannung: Als ungünstigster Fall von 6 mV angegeben. Ohne Nullung der Offset-Spannung oder anderer Korrekturmittel bedeutet dies, dass 0,006 (6 mV) durch die Verstärkung Ihres Verstärkers verstärkt werden und am Ausgang erscheinen. Wenn Sie also eine Verstärkung von 0f 50 wünschen, erhalten Sie am Ende einen Fehler von 0,3 Volt in Ihrem Ausgangssignal.

Die aktuelle Technologie (und kostengünstig) hat Offset-Spannungen von weit unter 2 Mikrovolt. Reduzieren Sie Ihre Fehler um den Faktor 1000.

Eingangsoffsetstrom: Typisch für 741 sind 20 nA (das sind Nanoampere). Die aktuelle Technologie (und kostengünstig) hat Offset-Ströme im pA-Bereich (Pico-Ampere). Reduzieren Sie Fehler aufgrund von Offset um mehr als 1000. Der Eingangs-Offset-Strom wird in Schaltungen mit hoher Impedanz sehr wichtig.

Eingangsspannungsbereich: Für Vcc = 15 und Vee = -15 wird dies bei Eingängen angegeben, die weniger als +/- 12 Volt betragen müssen. Erwarten Sie nicht, dass die Schaltung funktioniert, wenn die Eingänge innerhalb von 3 Volt der Schienen liegen.

Große Signalspannungsverstärkung: Typische Spezifikation ist 200.000. Das klingt nach einem wunderbar hohen Gain. Aber es ist nicht. Dies ist eigentlich eine ziemlich niedrige Verstärkung für einen Operationsverstärker. Aktuelle Technologie (und billig) hat Gewinne weit über 1.000.000. Eine hohe Open-Loop-Verstärkung ist aus vielen Gründen wichtig (weit über diese Beantwortungsabsicht hinaus). Für die Verstärkung von DC könnte die 741-Verstärkung in Ordnung sein. Zur Verstärkung von AC-Signalen sollten Sie eine Verstärkung von mehr als 200 K anstreben.

Anstiegsgeschwindigkeit: Angegeben bei 0,5 Volt pro Mikrosekunde. Dies bedeutet, dass der Ausgang in 10 Mikrosekunden um 5 Volt ansteigen könnte. Das ist ziemlich langsam, wenn Sie mehr als Audiofrequenzen erwarten.

Ersatz für 741: Kommentatoren schlugen MCP6001, TLC271 vor. Für unsymmetrische Versorgungen ist der TLV2462CP ein guter Kandidat. Sie können die Websites verschiedener Anbieter besuchen und nach Parametern suchen, die für Ihr Projekt wichtig sind.

Die 741 verdient einen schönen Ruhestand. Lassen Sie dieses Gerät seinen Ruhestand genießen. Geben Sie einen großen Applaus für eine Arbeit, die Sie viele Jahre lang gut gemacht haben.

+10, wenn ich könnte.
Nun, wenn wir nur alle Verweise darauf in Lehrbüchern für Schaltkreise loswerden könnten! Ich bin davon überzeugt, dass es immer noch existiert, da es Hunderte von Beispielen gibt, in denen es verwendet wurde, und alle Lehrbuchreferenzen darauf.

Nur weil Ihre 741 alt ist, bedeutet das nicht, dass sie den Zweck nicht erfüllen kann. Audio ist in Bezug auf die Leistung nicht sehr anspruchsvoll, daher ist Ihr alter Operationsverstärker wahrscheinlich sehr gut geeignet.

Sie müssen sich keine Gedanken über die 0 V für -Vcc machen. Alles, was Sie bei Leistungs-Operationsverstärkern beachten müssen, ist, dass die Differenz zwischen +Vcc und -Vcc positiv und hoch genug ist, um das Gerät mit Strom zu versorgen.

Für Ihre Anwendung würde ich vorschlagen, der Quelle einen falschen Boden von 2,5 V zu geben. Dadurch wird es gut in den Bereich des ADC Ihres Mikros sowie des 741 gebracht. Denken Sie insbesondere daran, dass der Ausgang des 741 nicht bis zu -Vcc oder +Vcc gehen kann.

Hier ist ein Beispiel dafür, was ich tun würde. Sie sollten mit den Komponenten herumspielen, um die gewünschte Antwort zu erhalten. Andere möchten vielleicht auch Verbesserungsvorschläge machen, aber ich habe es nur zusammengestellt, um Ihnen einige Ideen zu geben.

UA741 Audio-Bodenanpassung

Danke, aber um eine vollständige 8-Bit-Konvertierung von meinem ADC zu erreichen, muss ich ihn mit einem 0-5-V-Signal speisen. Aber ich denke, dass es mit Ihrer Konfiguration nicht möglich ist.
Es ist nicht möglich wie nein, aber Sie können die Schaltung anpassen, um sie zu verstärken. Stellen Sie einfach sicher, dass die Massereferenz des Feedbacks ebenfalls 2,5 V beträgt (oder was auch immer Sie für den Eingang wählen). Ich sollte auch hinzufügen (wie ich in meiner Antwort angedeutet habe), dass es keine Möglichkeit gibt, 0-5 V aus einem 741 mit einer 5-V-Versorgung herauszuholen.
Ich bin mir nicht sicher, wie ich das vorher übersehen habe, aber -1. Nur mit Versorgungsspannung funktioniert es nicht.
@Matt Young es wird funktionieren, weil der Kondensator als Puffer zwischen dem +- Wechselstromeingang und der nur positiven Operationsverstärkerschaltung fungiert. Stellen Sie sich vor, Sie hätten einen virtuellen Boden.
Nein, wird es nicht. 5 V reichen nicht aus, um einen 741 mit Strom zu versorgen. Lesen Sie das Datenblatt.
Ich bin korrigiert, Sie haben Recht, dass + -5 V zum Betrieb benötigt werden. Danke für die Angabe. Ihr erster Kommentar sollte gelöscht werden, da er ohne die Einzelheiten irreführend ist.
Kann ich hier ein UA741 verwenden?
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