Comparator / Op-Amp Tester


Met R24 en R25 bedoel ik de weerstanden in dit schema.

Op mijn uitgeprinte versie stonden deze weerstanden nog niet in, vandaar dat ze ook niet op mijn PCB zitten.

Mijn zeners op de voeding zijn zware jongens, die wel wat kunnen hebben. Met zwaar bedoel ik dat de aansluitingen dikker waren als een gat in de PCB. Ik zal de types even opzoeken.

De fasen draaier heeft geen haast. Ik ben al zeer tevreden op wat ik nu heb draaien en vooral hoe het presteert.

Ik heb net de meting omschrijvingen toegevoegd in de tabel die ik hierboven al had gepost.

In relatie met het artikel van James Bryant, kan ik zonder de fase draaier al de DC PSRR en DC CMMR uitvoeren.

Met mijn functie generator op beide ingangen van de output sectie, kan ik ook de AC CMRR uitvoeren. Alleen is een extra -1x versterking nodig om de AC PSRR te kunnen doen.

Ik zit me wel af te vragen wat nu het handigste is. Als ik het totale circuit gebruik, heb ik buiten de voeding voor de DUT op-amp ook nog een +/- 15V nodig voor de Auxiliary op-amp. En ook nog 4 schakelaars, S1, S2, S3 en S6.

Wat voor op-amp kan ik als de Auxiliary op-amp gebruiken, een LT1013 ? Eentje met lage off-set, hoge ingang impedantie en lage ruis, iig beter als de DUT lijkt me zo.

Maar dan nog, is dit gehele circuit echt nodig? Voor de AC/DC PSRR en CMRR metingen kan ik blackdog's schema als voeding van de DUT op-amp gebruiken en dan direct op de uitgang van deze op-amp meten? Offset,Bias current, AC gain en DC gain daar heb je volgens mij die Auxiliary op-amp ook al niet voor nodig.

Ik zit te denken aan hoe het totale instrument eruit gaat zien.

Op het front komt:

  1. Power schakelaar
  2. 10 slagen potmeter om de symmetrische spanning in te stellen
  3. 4 of 5 digit LED voltmeter welke de symmetrische spanning toont. Deze is gelijk aan 'V'
  4. 6 standen schakelaar met opschriften voor DC PSRR en DC CMRR, dus de functie zoals beschreven in de tabel hierboven (vb. -V -0.5V +V -0.5V )
  5. Neutral schakelaar om de DC PSRR en/of DC CMRR uit te schakelen
  6. Standby schakelaar voor de symmetrische spanning
  7. BNC voor de modulatie voor de AC test functie van AC PSRR en AC CMRR
  8. Schakelaar om te kiezen AC PSRR of AC CMRR
  9. 3x 4mm bananen voor -V, GND en +V

Ik wil dus het liefste géén extra +/- 15V op het front hebben om de Auxiliary op-amp van stroom te voorzien.

Voor de Offset,Bias current, AC gain en DC gain kan de output voor een eventuele Auxiliary op-amp hetzelfde zijn als voor de DUT op-amp.

Misschien kan Fred101 of Blackdog reageren hoe we dit alles (dus als de fase draaier er ook is) zouden aansluiten.

Het uiteindelijk meten van al de parameters van de DUT op-amp kan volgens mij beter met een goede desk DMM worden gedaan, dan dat ik voor elke meting er een low cost LCD paneel meter in de tester zal stoppen. Ik bedoel dan de meting op TP1 en TP1 in het AD schema.

Het totale apparaat wordt in dit geval een op-amp parameter tester/symmetrische voeding die niet stand-alone een op-amp kan testen, maar alleen als er een scope en/of DMM wordt aangesloten aan de uitgang van de DUT op-amp. Als voeding is deze natuurlijk wel stand alone te gebruiken inclusief het meten van de reactie op de CMRR en PSRR variaties.

Nou ik hoor graag wat de suggesties hier op CO over zullen zijn.

Op 3 april 2014 22:45:19 schreef blackdog:
Ik zal volgende week aan je denken, hij is opzich simpel van opbouw.
1x opamp als buffer en de andere als inverteerder, bijde 1x versterking.
Dan nog een extra opamp om deze twee buffers aan te sturen.
Deze opamp dient er voor zodat beide opamp's een lage impedantie zien.
En dat je geen verschillen krijgt door de uitgansimpedantie van je generator of een wat rammelende connector.
Dus een drie opamp ontwerpje met 1 trimmer potmeter zodat de inverterende opamp precies 1x wordt.
Dan kan je b.v. met twee nauwkeurige weerstanden van zeg 10K de uitgangen samen voegen en kan je de output op minimaal afregelen en ook kan je dan zien of de fase van beide trapjes mooi over het hele bereik gelijk blijft.

Op basis van bovenstaand verhaal heb ik een ontwerp gemaakt voor de fase draaier. Voor AC CMRR is zowel voor de negatieve als de positieve output alleen een +1 versterking (buffer) nodig. Voor de AC PSRR is voor de negatieve een -1 versterking (inverter) en een voor de positieve een +1 versterking (buffer) nodig. Door gebruik te maken van een wissel schakelaar met middenstand, kan de modulatie worden uitgeschakeld als de schakelaar in de midden positie zit. Met P1 kan de versterking van de inverter precies op -1x worden afgeregeld.

Het ontwerp is heel simpel, voor het schema tekenen heb ik een LM324 gebruikt, maar waarschijnlijk gaat het met een TL074 een stuk beter.

http://www.uploadarchief.net/files/download/fase%20draaier.png

code:


Meting   Negatief (C)                Positief (F)
AC PSRR  -V -1.0V*sin 2* pi * f * t  +V +1.0V*sin 2* pi * f * t
AC CMMR  -V +1.0V*sin 2* pi * f * t  +V +1.0V*sin 2* pi * f * t

Ik hoop dat ik met +/- 5V weg kom, de modulatie ingangen van de output sectie hebben in mijn PCB 1.5Vrms nodig om een 1Vpp rimpel te krijgen op de uitgang.

Zoals blackdog altijd zegt, shoot at it.

Op 12 april 2014 21:07:59 schreef flash2b: Zo veel stroom zal ik niet gaan trekken, want de koeling voor de NE5532's is nog onderweg uit china.

Ze zijn binnen:
http://www.uploadarchief.net/files/download/dsc08583_cleaned.jpg

Ze zijn zelfklevend en passen goed op een DIL8. Kosten? €0,86 / 5 stuks inclusief verzenden (10 dagen).

blackdog

Honourable Member

Ha die flash2b,

Even snel, schema is goed maar neem 2x NE5532.
De overgebleven opamp kan je gebruiken om een sinus oscilator van te maken.
Dan kan je zonder je functie generator toch even snel een test doen.
b.v. van 100hz tot 2Khz in één bereik.

Doe ook een test met een blok aan de ingang van deze schakeling, knoop de twee uitgangen aan elkaar met twee gelijke weerstanden van rond de 2k2.
Kijk nu met je scoop aan het knoppunt van deze weerstanden, en als het goed is, heb je daar geen signaal staan.
Misschien wat puntjes bij de flanken van de blok.
Dit kan je minimaliseren met kleine condensatoren over het weerstandnetwerk van de inverterende versterker.

Gegroet,
Blackdog

1e, Do No Harm! 2e, Leave Things Better Than You Found Them.

Dank je wel voor je terugkoppeling. Eerst zal ik het wel testen op een breadbord.

Het meeste stoei ik nog met hoe het geheel eruit gaat zien, en vooral hoe de DUT van James Bryant kan worden geïntegreerd.

Mijn eerste idee om alles als een moduleerbare test voeding in een apparaat te bouwen en daar de DUT schakeling aan te hangen staat nog steeds bovenaan. Hierdoor kan ik de voeding ook gebruiken op in circuit aan andere op-amp circuits te meten in andere schakelingen. Verder is een mooie symmetrische voeding natuurlijk altijd hand voor op-amp schakelingen.

Hoe het front paneel eruit moet gaan zien, daar ben ik nog niet helemaal uit. Ik denk dat ik toch voor 2x een 5 digit LED meter ga voor negatief en positief en de schakelaars die ik al eerder genoemd heb. De extra schakelaars uit het schema van James komen dan direct op een extra PCB die aan de uitgang van de voeding kan worden gehangen.

Doordat er zo veel 'controls' zijn, wordt het font paneel wel redelijk groot in vergelijking wat er verder in de kast zit. Het moet voor mij mooi en functioneel zijn.

blackdog

Honourable Member

Ha die Flash2b,

Ik was vergeten volgens mij, je te beantwoorden betreffende de twee weerstanden.
Deze dienen samen met de twee condensatoren om schakelpulsen uit de opamps te houden.
Het is een low pass filter, als je b.v. toch de externe ingang zou willen gebruiken,
zal je het kantelpunt moeten aanpassen zodat de bandbreedte voldoet aan jouw eisen.

Ik hoop dat het zo duidelijk is :-)

Gegroet,
Blackdog

1e, Do No Harm! 2e, Leave Things Better Than You Found Them.

Inmiddels is het natuurlijk al weer 3 maanden geleden, maar dit project is voor mij nog niet vergeten.

Allereerst heb ik een mooie ruime behuizing gekocht, zodat ik aan de de front met alle knoppen en schakelaars kan werken. Een platte behuizing is dan niet handig, dus het een hogere geworden van 15cm.

Om een mooie uitlezing te hebben voor de positieve en negatieve uitgang heb ik een 2 tal 4 1/2 digit LED DMM modules gekocht. De blauwe is voor negatief en de rode voor positief. Ze zijn auto ranging waarbij ze schakelen van 0,0000..4,3000V naar 04,3100..33,000V.

Hoewel ze gevoed konden worden uit het te meten signaal, werd voor de nauwkeurigheid een eigen voeding aangeraden. Ik heb dus een 2x 5V gescheiden voeding hiervoor gemaakt.

http://www.uploadarchief.net/files/download/dsc08699_cleaned.jpg

De fasen draaier moet ik nog afmaken, maar mijn zolder was de afgelopen tijd een beetje te heet en ik had ook weinig tijd.

Ik hoop dat jullie nog even geduld kunnen opbrengen voordat ik het uiteindelijke 'product' kan showen.

blackdog

Honourable Member

Ha die Flash2b!

Mooi die meters, heb je een link voor me, aurotrange? dat zou mooi zijn. :-)

Het hoeft niet snel, mijn voedings projecten lopen ook jaren...

Gegroet,
Blackdog

1e, Do No Harm! 2e, Leave Things Better Than You Found Them.

Ik heb ze gekocht bij BuyInCoins.com. Er zit een ST micro controller is. Ze zijn ook op ebay te vinden, maar pas op dat er twee versies zijn, één met autorange en één zonder.

BuyInCoins.com --> http://www.buyincoins.com/s/4.3000.html
Ebay.com --> http://www.ebay.com/sch/i.html?_trksid=p2050601.m570.l1313.TR11.TRC1.A…

Er is trouwens een kleine 'flaw' in het ontwerp rond de mute functie. Als de referentie op mute wordt gezet maar de common mode shifter staat niet in de 'neutral' positie, dan is de uitgang van de voeding niet 0.00V. Dit is op te lossen door de mute schakelaar te vervangen naar een dubbel polige waarbij de andere kant de common mode shifter in de 'mute' stand automatich ook in de 'neutral' stand zet.

[Bericht gewijzigd door flash2b op 29 juli 2014 10:57:14 (11%)]

fred101

Golden Member

Erg mooie meters. Ik heb mijn tester gisteren gebruikt om een opamp te testen. Deze werkte in de schakeling niet zoals zijn zusjes. Deze bleek een flinke + offset te hebben. Ik gebruik hem single ended dus daarom deed hij wel iets. Ik heb al twee keer gedeeltelijk defecte microcontrollers gehad maar nog nooit een gedeeltelijk defecte opamp.

ik heb ook eens gekeken wat een opamp als comparator doet. Erg leerzaam, de tl081 zag je echt een paar seconden vastlopen. Net als opamps for everyone beschrijft.

Hoe scakel jij ?. Ik heb een aantal jumpers gebruikt. Dat geeft de minste paracieten. Verder 6 bnc. Maar
ik merkte nu dus dat ik meetbussen voor de voeding ben vergeten.

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch

Vandaag druk ik de weer geweest met de opbouw van het apparaat. Allereerst heb ik een base frame ontworpen waar alle losse printen op worden gemonteerd. Dit is handig omdat ik dan niet 4 gaten per print (in totaal 6x 4 = 20 gaten) door mijn (dure) behuizing heen hoef te boren. Verder is de montage tussen de printen veel makkelijker en is het geheel meer service vriendelijk.

Mijn layout ziet er als volgt uit:
http://www.uploadarchief.net/files/download/baseframelayout.png

Ik heb een epoxy versterkte plaat op maat gemaakt welk op de bodem van de behuizing rust door 5 messing bussen. Ik hoef dus uiteindelijk maar 5 gaten te boren in de onderkant. In de plaat heb ik op de juiste pleken gaten gemaakt. Bij de groene printjes hem ik ikea vilt plakkers als afstand houder gebruikt. Voor de gele printjes heb ik afstand bussen van DSUB connectoren gebruikt.

De lege plaat ziet er als volgt uit:
http://www.uploadarchief.net/files/download/dsc08767_cleaned.jpg

Hierna heb ik de bedrading tussen de printen gemaakt. Dit gaat met het schema van blackdog gemakkelijk omdat alles een eigen letter heeft. Ik heb alle voeding spanningen kleur gecodeerd. Ik heb module voor module toegevoegd en getest. Toen alle modules exclusief de fase draaier gemonteerd waren zag het er als volgt uit:
http://www.uploadarchief.net/files/download/dsc08776_cleaned.jpg

Gelukkig bleef alles werken en heb ik dus een base frame welke ik zo in mijn behuizing kan schuiven en met 5 schroeven vast zetten.
http://www.uploadarchief.net/files/download/dsc08775_cleaned.jpg

De volgende stap zal het ontwerpen van de front plaat zijn. Alle spullen zoals knoppen, net schakelaar, banaan bussen heb ik al. De montage is vooral veel boren, zagen en vijlen. Veel mechanisch werk dus.

De fase draaier moet ik ook nog maken en opbouwen, maar plaats is er gelukkig al en monteren op de base frame is nu niet zo moeilijk meer.

Vandaag heb ik e-i-n-d-e-l-i-j-k de fase draaier gemaakt. Na een test op het breadbord, zag het uiteindelijke schema er zo uit:
http://www.uploadarchief.net/files/download/fase%20draaier2.png

Het linker printje op de foto van het frame ziet er nu al zo uit:
http://www.uploadarchief.net/files/download/dsc08869%20(1)_cleaned.jpg

Op de scope zien de uitgangen C (=Gele Trace) en F (=Blauwe Trace) er netjes uit. Ik heb de Math-funktie gebruikt "A-B" en die geeft op de scope de Paarse Trace. 'Geel' en 'Blauw' zijn dus netjes in tegen fase, zoals het hoort.
http://www.uploadarchief.net/files/download/phase%20shifter.png

Het draait prima op +/- 5V. De volgende stap wordt om deze print aan te sluiten aan de output stage.

Hieronder is mijn ontwerp voor het front paneel van het uiteindelijke apparaat.
http://www.uploadarchief.net/files/download/sps-frontface.png

Wat vinden jullie ervan ???

blackdog

Honourable Member

Ha die Flash2b, ;-)

Ik dacht al bijna dat je niet meer op dit forum aanwezig was...

Op je vraag wat ik er van vind, krijg je dit als antwoord.
Op zich netjes, maar zitten de onderdelen niet een beetje dicht op elkaar, je hebt namelijk veel ruimte beschikbaar als ik het zo zie.

Ik vind het lastig als ik met min vinges tegen schakelaar of andere onderdelen aankom als ik b.v. een connector aansluit.

Gegroet,
Bram

1e, Do No Harm! 2e, Leave Things Better Than You Found Them.
fred101

Golden Member

Mooi ontwerp. Ik heb zelf geen probleem met connectors dicht bij elkaar. Ik heb wel graag dingen die functioneel ergens bij horen ook bij elkaar. Maar waar/hoe sluit je de opamp aan ? Maak je daar een losse fixture voor ?

Ik heb laatst de mijne weer gebruikt en ik ga die veranderen, te veel mogelijkheden met schakelaars en jumpers waardoor ik eerst mijn eigen "manual" er bij moet pakken om te weten wat ook al weer waarbij hoorde. Ik vind jou bediening veel bruikbaarder. Bij mij loopt het nog al eens uit de hand qua veelzijdigheid, het probleem is dan dat er zoveel dingen kunnen, die je eigenlijk toch nooit gebruikt dat het hele ding daardoor niet handig in gebruik is.
Ik wil dan bv een connector op de kast zetten waar ik dan een fixture in kan prikken. Dan kan ik zo een paar verschillende maken waardoor ik niet zoals nu, ook nog met pin toewijzing zit.

Ben benieuwd hoe hij er bij jouw uit gaat zien, afwerking is niet mijn beste kant. Mijn projecten werken meestal prima maar blijven qua uiterlijk in het prototype stadium steken. De 3D printer maakt dat inkasten in ieder geval al iets makkelijker.

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch

Vorige week wat testen gedaan met het schema van Analog Devices. De reden was dat we twee reels met LMC7101 opampjes binnen hadden gekregen en er zeker van wilde zijn dat het originele TI's waren en aan de specs voldeden.

Ik was minder geïnteresseerd in de AC CMRR en de AC PSRR dus dat heb ik buiten beschouwing gelaten.

http://www.pa3cor.nl/wp-content/uploads/2021/11/OA-tester-2021-11-15-600px.jpg

De schakelaars heb ik vervangen door pinheaders en jumpers. Omdat de LMC7101 een SOT23-5 opampje is, heb ik wat verloop PCBjes van thuis gebruikt om ze in female pin sockets te steken.
http://www.pa3cor.nl/wp-content/uploads/2021/11/PCB-600px.jpg

De onderkant skippen we maar even :P

Was leuk om te zien dat zelfs met een relatief eenvoudige schakelingen dit relatief goed te meten is. Van de metingen van de bias current moet je natuurlijk niet al te veel verwachten maar zelfs dat leek aardig te kloppen.
Wat ik het meest opvallend vond, en eigenlijk was dat ook wel te verwachten, is de gemeten waarde voor de offset voltage. De datasheet vermeld alleen dat het typisch 0.11mV, geen maximale waarde. En dat je weet het natuurlijk eigenlijk al... In de praktijk kwam ik waarde tegen die bijna 16x groter waren...

Meetresultaten in de bijlage

blackdog

Honourable Member

Hi PAX, :-)

Wat betreft de Offset spanning van opamps, van de betere merken klopt dat eigenlijk altijd wel.
Nu is het zo dat TI "veel low" cost spul verkoopt waarbij de specificaties wat Offset spanning en bias stromen betreft niet zo goed zijn.
Kijk je nu bij TI in de OP en OPA opamps, dan blijken deze vaak goed te voldoen aan in de datasheet gestelde waarden.

Ik heb een paar maanden geleden aan de CA3130 en CA3140 IC gemeten, ik denk dat ik er 8 stuk van heb weggegooid, dit i.v.m. ruis en offset problemen.

Jouw opset die je hebt gebouwd geeft geen mogelijkheid tot breedbandig meten door de waarden rond A2 met C1 van 4,7uF en de 220K weerstadn aan de inverterende ingang.

Mijn een voudig opset zonder A2 laat toe dat ik ook breedbandig kan meten.
En als ik wil filteren doe ik dat op mijn scoop, maar niet iedreen kan dat, maar ik heb ook een aantal passieve filters van 10, 100, 1Khz en 10KHz die ik tussen de scoop en het testkastje kan zetten.

Verder meet je eerst de offset als de opamp warm is b.v. met een DVM, dan "null" je de DVM en dan zet je een van de bias schakelaars open.
Dan weet je de stroom na berekening die door R6 of R7 loopt, met beide bias schakelaars open meet je de delta van de biasstromen.

Met je opbouw kan ik het niet zo eens zijn. :+

Gebruik een IC voetje met vergulde contacten, maak de opbouw zo dat je weerstanden horizontaal liggen op een optimale manier.
Er mogen aan de IC pinnen 2 en 3 van de te testen opamp geen lange draden zitten!
Je gaat op microvolt niveau meten, daar hoort de goede opbouw bij.

Twee elco's over de voeding zetten, zeg 22uF en op de goede manier, ontkoppelstromen mogwen niet door R1 en R2 lopen en ook niet bij Pin-3 van A2.
Als je dat een beetje volgt wat ik hier vertel, zal je zien dat het een stuk netter werkt. :-)

Besteed tijd aan de opbouw van je print zodat het zo goed mogelijk de tekening volgt, vaak ben ik met zo'n schakeling die jij hier laat zien eerst 1 a 2 uur bezig om de beste opset te bepalen!

Groet,
Bram

1e, Do No Harm! 2e, Leave Things Better Than You Found Them.

Dus,
Als ik het goed begrijp dan kan ik niet alle Op-Amps testen .
En zeker niet de comperators.

Vraag wat is het verschil tussen Op amp en comperator??

Ik bedoel daar de tester van Elektuur mee.
Mrt 2005
Deze heb nagebouwd.

zie pdf bestand

Comparators hebben (meestal) een open collector output en kunnen dus niet 'sourcen' zoals een opamp.

Verder hebben enkele en vier-voudige comparators een afwijkende pin layout t.o.v. wat voor een opamp gebruikelijk is.

Comparators hebben (meestal) geen symmetrische voeding nodig.

Je kunt mijn tester op de 1e pagina bouwen om een comparator tester te hebben als broertje van jouw elektuur versie.

Er zijn nog wel een aantallen verschillen aan te wijzen tussen opamps en comparators. Je zou het misschien kunnen samen vatten als opamps zijn bedoeld om hun lineaire gebied te werken, comparators om te schakelen.
Dit heeft een aantal consequenties
- opamps zijn snel als ze in hun lineaire gebied werken, echter wanneer je hun uitgang in de verzadiging drukt (volledig open of dicht) worden ze slow en is hun gedrag vaak niet gespecificeerd
Sommige (oudere) opamps hebben ook nog te maken met output phase reversal wanneer hun input CM bereik wordt overschreden
- de spanningen aan de ingangen van opamps zijn in hun lineaire gebied vrijwel gelijk. Aan hun ingangen hebben ze vaak beveiligingsdiodes om de input transistors te beveiligen. Bij comparators is juist het hele idee dat er verschillende spanningen worden aangeboden deze vergeleken worden.
- de uitgang van een comparator is gemaakt om volledig on/off te gaan. Zo dicht mogelijk bij de rails. Veel opamps halen dit niet, dit kan interfacen met digitale circuits weer moeilijker maken

Zoals flash2b al aangaf hebben veel opamps idd een collector output en kunnen niet sourcen. Hoewel er ook comparators zijn die dit wel kunnen en de pinout kan idd anders zijn.. Maar het is eigenlijk wel goed om daar altijd op te letten (been there done that....)

Twee links waar de nodige nuttige info in staat:
TI https://e2e.ti.com/blogs_/archives/b/thesignal/posts/op-amps-used-as-c…
EDN https://www.edn.com/using-an-op-amp-as-a-comparator-here-is-what-you-n…

Mijn reactie hierboven was gerelateerd aan het "Testen van Comparators" (het onderwerp van dit topic) en wat de verschillen zijn met Opamps waardoor dit testen anders kan/moet. Die Elektuur tester gaan niet werken door de symetrische voeding, geen pull-up op de output en doordat de pin volgorde niet geschikt is voor comparators.

Een uitgebreide uiteenzetting tussen functionele verschillen Comparators vs Opams zou eigenlijk buiten dit topic gedaan moeten worden als daar behoefde aan is.

Hoi flash2b, heb je niet te kort willen doen of beledigen! Mocht dit wel zo zijn, mijn welgemeende excuses hiervoor!

M.vr.gr,
cor

Hoi Cor, nee hoor. Je aanvullingen zijn goed, wilde alleen dat dit topic over testen bleef gaan.

Dit Topic is begonnen met mijn tester in de start post, en uiteindelijk geëindigd met een uitgebreid schema voor een tester door Blackdog rejection ratio te kunnen meten. Ik heb dat nog nooit afgemaakt tot een afgeronde unit, maar dit staat nog steeds op de agenda.