Opamp-tester voor audio en andere toepassingen

Operationele versterkers zijn in soorten en maten verkrijgbaar. De keuze voor een bepaald type wordt meestal in eerste instantie gebaseerd op de technische specificaties, die bijvoorbeeld op de websites van halfgeleiderdistributeurs te vinden zijn. Als er dan meerdere mogelijkheden blijken te zijn, moet u misschien zelf gaan meten, want het is niet altijd mogelijk om alle relevante eigenschappen onder de beoogde bedrijfscondities af te leiden uit de datasheets. En dat is precies wat u met deze tester kunt doen.
 

Als u eenmaal een aantal mogelijke kandidaten hebt geselecteerd, zit er niets anders op dan wat exemplaren te bestellen en die te onderzoeken. Vooral de harmonische vervorming is afhankelijk van het ingangsniveau, de versterking, het uitgangsniveau, de belasting en de frequentie. In datasheets worden die waarden vaak alleen vermeld voor bepaalde omstandigheden, en vaak zijn de gegevens van de verschillende fabrikanten ook moeilijk te vergelijken. Met deze kleine testprint kunt u de noodzakelijke tests uitvoeren met verschillende opamps onder identieke voorwaarden. Ook kunnen IC’s worden getest op gelijkheid of om het beste exemplaar te selecteren.

De werking

De schakeling is zó eenvoudig, dat een blokschema niet nodig is. In het schema van figuur 1 zien we twee dubbele opamps in DIL-behuizing. De schakeling rond IC1 is ontworpen voor niet-inverterend gebruik en die rond IC2 voor inverterend gebruik. De ingangen van IC1A en IC1B worden naar een gedefinieerde ingangsimpedantie van ongeveer 50 kΩ gebracht met R1 respectievelijk R6, want de niet-inverterende ingangen van de beide opamps hebben een hoge impedantie. R3 wordt niet geplaatst voor IC1A. Daardoor is de versterking hier +1. Bij IC1B is de versterking ingesteld op +10 door de verhouding (R8 + R9) / R8. De beide versterkingsfactoren kunnen gemakkelijk worden aangepast aan uw eigen wensen door de waarden te veranderen, of door R3 toe te voegen.

Bij IC2A is de versterking exact −1 vanwege de verhouding R12 / R13. De waarden van R16 en R17 geven een versterking van −10 voor IC2B. Zodoende hebt u in deze testschakeling met twee dubbele opamps vier testschakelingen met inverterende en niet-inverterende configuratie en met versterkingsfactoren 1 en 10. De waarden in de schakeling in figuur 1 zijn geschikt voor typische audiotoepassingen. Let er wel op dat de ingangen van de inverterende schakelingen een aanzienlijk lagere impedantie hebben dan die bij IC1A en IC1B: ongeveer 3 kΩ bij IC2A en ongeveer 1 kΩ bij IC2B.

De uitgang van elke opamps gaat naar met twee connectoren. Het meetapparaat wordt verbonden met de tweepolige connectorren via een weerstand van 220 Ω. Die serieweerstanden zijn bedoeld om overshoot te voorkomen bij capacitieve belastingen (bijvoorbeeld de typische capaciteit van ≥30 pF aan de input van een oscilloscoop). De exacte waarde is niet kritiek, maar moet ergens tussen 50...1000 Ω liggen: het gaat er maar om te verhinderen dat de opamp gaat oscilleren door de capacitieve belasting. Op de vierpolige connectors kunnen belastingen worden aangesloten om verschillende bedrijfstoestanden te onderzoeken. En daarmee is het schema voldoende toegelicht.

Enkele opmerkingen

De symmetrische voeding wordt aangesloten op JP13. Twee elektrolytische condensatoren en twee 100nF-condensatoren per IC zorgen voor de ontkoppeling. Er zijn bewust geen spanningsregelaars aanwezig op de print, zodat het gedrag van de opamps bij verschillende voedingsspanningen kan worden onderzocht.

De layout-bestanden voor de print kunnen worden gedownload van de Elektor-projectpagina bij dit artikel (figuur 2). Zorg voor DIL-voetjes van hoge kwaliteit met gedraaide buscontacten, zodat snel verschillende IC’s kunnen worden geplaatst, zonder te solderen. Voor SMD-IC’s zullen zogenaamde BoB’s (breakout-boards) nodig zijn, die u zelf kunt maken of inkopen. In figuur 3 ziet u de bestukte print met zo’n SMD-BoB erop. Bij mijn experimenten vond ik geen meetbare invloed van deze adaptertjes.

Als u opamps voor audiotoepassingen wilt testen, moet u letten op de ruis van de componenten. Kies daarom voor metaalfilmweerstanden. Rechtsonder in figuur 3 ziet u een belasting in de vorm van een weerstand op een vierpolig SIL-connector. Zo kunt u gemakkelijk testen met verschillende ohmse en/of capacitieve belastingen.

Om geringe vervorming te meten is geschikte meetapparatuur nodig. In de loop der jaren heb ik verschillende artikelen over meettechnologie gepubliceerd in Elektor . Een interessante audio-analyzer is de QA403 van QuantAsylum, die ik in heb besproken. Met bepaalde filters is het mogelijk het meetbereik uit te breiden tot de kleinste vervorming. Een voorbeeld daarvan is te vinden bij . 

Noot van de redactie: Dit artikel verschijnt in Elektor november/december 2024.