NE5532

En äkta Signetics NE5532N i PDIP-paket, tillverkad 1990, på ett modemkort
Ett Texas Instruments SA5532A i SOIC-paket på ett ljuddistributionsförstärkarkort

NE5532 , även såld som SA5532, SE5532 och NG5532 (vanligtvis bara kallad 5532) är en dubbel monolitisk, bipolär , internt kompenserad operationsförstärkare (op amp) för ljudapplikationer som introducerades av Signetics 1979. 5532 var de första samtida och TL072. operationsförstärkare som överträffade diskreta klass A- kretsar i professionella ljudapplikationer. På grund av lågt brus och mycket låg distorsion blev 5532 industristandarden för professionellt ljud . Enligt Douglas Self "finns det förmodligen ingen musik på planeten som inte har passerat genom hundra eller fler 5532:or på väg till konsumenten". Prestandan för 5532:an förblev bäst i klassen i nästan trettio år, fram till introduktionen av LM4562 2007. Från och med 2021 är 5532:an kvar i massproduktion som en generisk produkt.

Till skillnad från många andra lågprisförstärkare finns 5532 endast i dubbel form, tillgänglig i 8-stifts PDIP , SO och SOIC- paket . Singeln 5534, såväl som den avvecklade okompenserade dubbla 5533, är inte helt kompenserade och är således instabila vid enhetsvinst; 5534 har lägre brusdensitet än 5532 men är i övrigt liknande.

Konstruktion och drift

5532 är helt bipolär, med undantag för en enda JFET i en förspänningsgenerator . Även om tillverkarna inte släppte en förstahandsförklaring av dess funktion, har schemat varit offentligt i decennier. Signalvägen består av två på varandra följande differentialsteg, ett ensidigt gemensamt emitterspänningsförstärkningssteg och en klass B push-pull utgångsföljare med ett strömavkännande överbelastningsskydd. Det finns fyra interna kompensationskondensatorer. Distorsions-"signaturen" (det vill säga den virtuella frånvaron av den) hos 5532 definieras till stor del av de tre kapslade frekvenskompensationsslingorna som lindas runt det andra och det tredje steget.

Ingångskrav

   Ingångssteget använder npn- transistorer, sålunda flyter ingångsförspänningsströmmarna in i deras baser och orsakar negativt spänningsfall över jord-till-ingångsresistansen. En typisk 200 nA förspänningsström som flyter genom ett typiskt 47 kOhm motstånd, till exempel, kommer att orsaka ett 10 mV spänningsfall. Dessa ganska stabila förskjutningar i arbetspunkter är vanligtvis inte ett problem. Om möjligt skulle ljuddesigners tillåta dem att ackumuleras över flera steg och sedan blockera den ackumulerade DC-offseten med en enda utgångskondensator. Förspänningsströmmar kanske inte tillåts flöda genom potentiometrar , eftersom det orsakar överdrivet sprakande ljud när torkarna flyttas.

Ingångarna på 5532 är skyddade med back-to-back dioder som är klassade för strömmar upp till 10 mA; dessa kan öppnas under snabba insignaltransienter och orsaka kraftig utmatningsdistorsion. 5532 är endast avsedd för linjär drift och bör inte användas som en komparator eller på annat sätt utsättas för stora differentiella inspänningar.

En typisk 5532 som arbetar från ±15 V matningsskenor bibehåller linjäriteten så länge som inspänningarna förblir inom ±13 V-området. När common-mode-spänningen överstiger +13 V eller går under -13 V, klämmer 5532 men förblir i drift så länge som endera ingången håller sig inom strömförsörjningsspänningen. Ingångsöverväxling orsakar inte utgångsfasinvertering, vilket är gemensamt för TL072 op amp.

Krav på strömförsörjning

5532 sticker ut bland ljudoperationsförstärkare genom att ha en ovanligt hög absolut maximal matningsspänning på 44 V (jämfört med vanligare 36 V). I praktiken drar var och en av de två förstärkarna en ganska hög matningsström på 4–5 mA och plastförpackningen blir avsevärt varm vid 34 V matningsspänning. Enligt Douglas Self är det potentiellt osäkert att använda strömförsörjning på mer än 34 V, och definitivt inkompatibelt med de flesta andra op-förstärkare.

5532 är känslig för växelströmsfrånkoppling; misslyckande med att frikoppla leder till oregelbunden intern högfrekvent oscillation som inte fortplantar sig direkt till utgången, utan orsakar uppenbar distorsion. En enda 0,1 μF högkvalitativ kondensator, ansluten över strömförsörjningsstiften och i närheten av dem, är normalt tillräckligt för att förhindra sådana svängningar. Tillverkarna rekommenderar att man använder två sådana kondensatorer, anslutna mellan varje nätstift och jord; enligt Douglas Self är detta inte nödvändigt och ibland oönskat på grund av riskerna med att injicera brusströmmar i signaljorden.

Förvrängning

      5532 uppnår lägsta totala övertonsförvrängning (THD) i en inverterande (shunt-feedback) konfiguration med måttlig förstärkning och måttliga signalnivåer, där THD inte överstiger 0,0005 % över hela ljudfrekvensspektrumet. Höga källimpedanser injicerar extra termiskt brus , men påverkar inte THD för den inverterande förstärkaren. Att öka utnivån till 10 V påverkar inte prestandan genom större delen av ljudfrekvensen, förutom oktaven över 10 kHz där THD stiger till 0,001 %. Som jämförelse kan den klassiska μA741 leverera den nominella 0,001 % THD endast vid frekvenser under 100 Hz; över 100 Hz-märket ökar THD kontinuerligt och når 1 % vid cirka 20 kHz.

I den icke-inverterande (seriefeedback) konfigurationen som drivs med en lågimpedanskälla uppvisar 5532 mild common-mode-distorsion. Denna form av distorsion är mest framträdande vid enhetsförstärkning, men även där förblir THD under 0,002 % så länge som källimpedansen inte överstiger 2 kOhm. Den rapporterade "sweet spot" ligger runt 1 kOhm källimpedans, även om detta kan vara beroende av tillverkaren. När källimpedanserna ökar till 10 kOhm och mer, försämras 5532-prestanda radikalt. Distorsion domineras nu av komponenter som är proportionella mot kvadraten på common-mode signalspänning. I värsta fall kan THD överstiga 0,02 % vid diskanten av ljudområdet.

Ljud

       5532, som alla bipolära op-förstärkare, har betydande ström- och spänningsbrusdensiteter, typiskt 5 nV/Hz 1/2 respektive 0,7 pA/Hz 1/2 , vid 1 kHz. Även med hänsyn till ökningen av brusdensiteter vid lägre frekvenser överstiger inte spänningsbrus och strömbrus över 20 kHz ljudbandbredden 1 μV respektive 100 pA. De tre bruskomponenterna - differentiellt spänningsbrus hänvisat till ingångar , inverterande inström och icke-inverterande inström - antas vara okorrelerade med varandra. I verkligheten finns det en viss korrelation, men dess effekt är obetydlig.

  Ström- och brustätheter för de mycket dyrare bipolära ingångarna OP27 och OP270, liksom 5534, är bara cirka 2–3 dB lägre. LM4562 har hälften så mycket spänningsbrus som 5532, men mer än dubbelt strömbrus. FET-ingångsenheter har mycket högre spänningsbrusdensiteter men praktiskt taget obefintligt strömbrus. Den extremt lågbrusiga LT1028 är nominellt 15 dB tystare än 5532, men är annars dåligt lämpad för ljudapplikationer. Valet av "lägsta brus op amp" beror ytterst på vilken form av brus, spänningsbrus eller strömbrus, som är mest kritisk i en specifik tillämpning.

NE5534

    Den enda operationsförstärkaren 5534 är schematiskt identisk med hälften av 5532, med marginellt olika värden på de interna kompensationskondensatorerna. Skillnaden är dock tillräckligt stor för att dekompensera förstärkaren. 5534:an är stabil endast vid sluten-loop-förstärkning på 3 och mer. Svänghastigheten , typiskt 13 V/μs jämfört med 9 V/μs på 5532; enhetsförstärkningsövergångsfrekvensen är också högre, runt 30–50 MHz. Enhetsförstärkningsbandbredden på 10 MHz, samma som för 5532, anges för en fullt kompenserad förstärkare (vilket innebär användning av en extern kompensationskondensator) . De ingångsrefererade brusdensiteterna är marginellt lägre. I praktiska tillämpningar, särskilt stora professionella ljudkonsoler, var dessa fördelar inte lika viktiga som den ökade komplexiteten, så singeln 5534 såg inte lika mycket användning som den dubbla 5532. Den tredje IC i familjen, den dubbla dekompenserade 5533, har länge upphört.

      För enhetsförstärkningsstabilitet kräver 5534 en extern kompensationskondensator på minst 22 pF för den icke-inverterande kretsen och 11 pF eller mer för den inverterande kretsen. Kompensation minskar oundvikligen svänghastigheten, vilket äventyrar responsen på snabba signaltransienter. Detta är oviktigt i ljudutrustning, där det värsta fallet, teoretiska svängningshastigheten vid maximalt utgående svängning knappt överstiger 2 V/μs. I mer krävande applikationer kan stabilitet och hög svänghastighet bibehållas samtidigt med hjälp av ett lead-lag RC-nätverk mellan 5534-ingångarna. Hörnfrekvensen för lead-lag-nätverk väljs normalt till cirka 3–5 MHz, ett decennium under enhetsförstärkningsövergångsfrekvensen. Den vanliga kompensationskondensatorn måste finnas kvar, men dess värde kan säkert minskas till 3 pF vid enhetsförstärkning.

Anteckningar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=NE5532&oldid=1121405277 "