Ну и что это устройство должно выполнять какие-то функции  например усиление сигнала.

Во-первых операционный усилитель может выполнять ещё много других функций. Которых также стоит разобраться и применять их в своей практике. Например такие как интегрирование сигнала или дифференцирование. Или тот же Буферный повторитель. О чём можно узнать перейдя по ссылке: Операционный УСИЛИТЕЛЬ (ОУ) — для чего Замыкают вход с выходом (режим Буфера)

А во вторых тема сегодняшней статьи другая. Многие ещё сталкиваются с такой проблемой. Как проверить операционный усилитель.

Почему собранная вами схема на операционнике не работает. Дело в нем или может в чём-то другом.

Так же кто занимается ремонтом и электроники, тоже я думаю сталкивались с такой проблемой — как проверка операционного усилителя.

Но хотелось бы проверять операционные усилители таким методом чтобы это было очень просто. Например используя тот же мультиметр. Или даже ещё проще например как проверить операционный усилитель при помощи простого светодиода.

Оказывается такие методы существуют, об одном из них сегодня и поговорим в этой статье.

Проверяйте этим методом можно практически любой операционный усилитель. Для этого нам понадобится источник питания можно использовать батарейку или аккумулятор напряжением от 5 вольт и выше. Но чтобы не превысить максимальное напряжение питания вашего операционного усилителя. Лучше всего использовать напряжение от 5 до 10 в.

Также понадобится любой слаботочный светодиод. Каким он будет цветом это неважно. И ограничивающий ток резистор. Сопротивлением от 500 ом до 1 ком.  Вот и все детали которые нам понадобятся.

Схема проверки Операционного Усилителя

Вот вот как всё это выглядит схематически:

Для примера изображён операционный усилитель lm358. В своём корпусе он имеет два отдельных усилителя. И на схеме изображена как раз проверка одного из них. Второй усилитель проверяется аналогично.

Это можно всё делать и навесным монтажом. Но лучше всего собрать на какой-нибудь макетке.

Принцип работы этого метода проверки усилителя

В двух словах принцип такой. Замыкается выход операционного усилителя с инвертирующим входом. К нему и подключается светодиод (Анод) через ограничивающий ток резистор. Второй вывод светодиода (Катод) подключен на минус питания.

Если второй вход (прямой) операционного усилителя остаётся висящим в воздухе. Светодиод будет светиться. Так как в данном случае собрана схема буферного повторителя. Все наводки которые присутствуют на этом входе, даже если он очень короткий, будут полностью повторяться на выходе микросхемы. Что в свою очередь зажжёт светодиод.

Если мы теперь закоротим этот вход операционного усилителя на минусовой провод. На выходе так же будет присутствовать ноль и светодиод погаснет.

Если всё происходит по этому алгоритму. То это говорит о том что ваш операционный усилитель рабочий.

Видео: Как проверять Операционные Усилители при помощи СВЕТОДИОДА ?

На эту тему Также можно посмотреть видео перейдя по ссылке https://youtu.be/Ke3Wa4Gtue4

или ниже в конце статьи

А нагрузка в свою очередь низкоомная (нагрузкой может даже выступать вход какого-то усилителя)

И давайте попробуем представить как это будет выглядеть схематически.

В сущности у нас получается резистивный делитель из двух резисторов. R1 — выходного резистора нашего источника сигнала (и допустим наш источник сигнала имеет выходное сопротивление 10 кОм)  и R2 резистора нагрузки (а сопротивление нагрузки 1 ком).

Из этой схемы понятно что ослабление напряжения будет происходить в любом случае. Даже если бы резисторы имели одинаковый номинал или в плоть до наоборот R1 < R2.

Давайте подключим осциллограф и посмотрим что происходит с сигналом. Первый щуп осциллографа подключим к выходу генератора (на сам источник сигнала), а второй к нагрузке.

Допустим сигнал у нас звуковой частоты 1 кгц и амплитудой 1 Вольт

На осциллограмме наши два сигнала синий график  это входной сигнал и светло-жёлтый — это то что мы имеем на нагрузке.

Как видно выходной сигнал очень сильно ослаблен.

Как же решить эту проблему.

И вот как раз одним из способов решения и является буферный усилитель.

Вариантов буферных усилителей существует множество. Они могут быть и на лампах, на транзисторах, но нас сейчас интересует буфер на  операционном усилителе.

Коэффициент этого усилителя равен единице.  Но у такого схемного решения есть другие преимущества, которые  которая как раз в нашем случае очень необходимы.

Буферный усилитель напряжения понижает выходное сопротивление источника, в идеале являясь генератором напряжения с нулевым выходным сопротивлением. Выходное напряжение такого усилителя, как правило, равно входному; такие буферные усилители называют повторителями.

И тем более что схема с применением операционного усилителя получается очень простой. Всего лишь нужно замкнуть выход этого усилителя с инвертирующим входом.

Для примера будем использовать самый простой, дешёвый и распространённый усилитель lm358

И вот теперь используя операционный усилитель в режиме Буферного Каскада попробуем решить нашу задачу.

У нас тот же источник сигнала и та же нагрузка. Только теперь разрыв нашей схемы включен буферный каскад.

Для полноты измерений подключим ещё третий щупа с осциллографа.

И вот такую картину мы можем увидеть на нашей осциллограмме. Так как сигналы частично совпадают их лучше разнести на три графика чтобы они не сливались.

И небольшое пояснение

1 осциллограмма — сигнал нашего источника

2 осциллограмма — сигнал на входе операционного усилителя

3 осциллограмма — сигнал на нагрузке

Какие выводы из этого можно сделать:

• выходной сигнал у нас частично искажён, а точнее искажена его отрицательная полуволна.

• положительная полуволна полностью повторяет входной сигнал.

Можно сказать что частично мы проблему решили. Но у нас появилась другая проблема — искажение сигнала отрицательной полуволны.

И давайте попробуем разобраться как решить теперь эту проблему.

Имеется несколько вариантов решения. Давайте попробуем разобраться  применив некоторые из них.

Первый вариант решения проблемы искажения сигнала

Сразу же приходит на ум очень простое решение. Наш входной сигнал нужно сместить вверх. То есть добавить ему положительную составляющую. Это также можно сделать различными способами. И один из них подать напряжение смещения.

Я это смещение включу в генераторе источника нашего сигнала. Давайте посмотрим на наши осциллограммы

И теперь все три осциллограммы полностью идентичны, то есть в идеале они должны совпасть. Но это всё в идеале. Как это будет выглядеть на практике?

В какой-нибудь следующих статей, а также видят я соберу реальные схемы и сделаю реальные замеры.

И потом сравним результаты и сделаем выводы.

Второй вариант решения проблемы искажения сигнала

Наша проблема возникла из-за того что мы применили при питании операционного усилителя однополярное питание. Получается что если мы, наш усилитель будем питать от двухполярного источника мы должны решить эту проблему.

Давайте немного изменим схему и опять всё посмотрим на осциллограммах

Как видно из схемы изменения незначительные но требуется ещё один источник питания

Вот конечный результат наших измерений. Как видим наши три идеальных сигнала полностью совпадающих.