Nein, der LM358 funktioniert nicht wie beschrieben für Ihre Anwendung. Aber nicht wegen der Eingangsoffsetspannung.
Die Eingangsoffsetspannung ist die Spannung, die an die Eingangsanschlüsse angelegt werden muss, damit der Ausgang auf 0 V gebracht wird (oder was auch immer der Ausgang ist und was Sie als Masse wählen). Dies ist jedoch möglicherweise nicht die hilfreichste Beschreibung, daher möchte ich die Eingangsoffsetspannung in der Schaltung sehen.
Die Eingangsoffsetspannung kann als Spannung in Reihe mit einem (aber nicht beiden) der Eingänge betrachtet werden. Es spielt keine Rolle, welche, und die Offset-Spannung kann eine der beiden Polaritäten haben und irgendwo in den im Datenblatt angegebenen Bereich fallen. Es ist eine Quelle für Gleichstromfehler , da alles, was Sie verstärken, die Spannung ist, an der Sie interessiert sind ± die Offset-Spannung, die mit einem der Eingänge in Reihe geschaltet ist. Selbst wenn Sie 500 µV verstärken und Ihr Offset im schlimmsten Fall bei 2 mV liegt und Sie eine Verstärkung von 100 wünschen, führt der 0-V-Eingang zu 0,2 V am Ausgang. 500µV am Eingang führen zu 0,25V am Ausgang. Das verstärkt sicherlich das Signal, aber es ist nur dieser Fehler überlagert.
Die Eingangsoffsetspannung ist also einfach das, ein Gleichspannungsoffset, der immer vorhanden ist und zusammen mit allem anderen am Eingang verstärkt wird. Wenn Sie einen bestimmten DV-Spannungspegel messen möchten und diesen verstärkt benötigen, ist der Offset in der Tat ein sehr reales Problem. Bei der Verstärkung von Wechselstromsignalen ist dies jedoch kein so großes Problem. Dies verringert Ihren Dynamikbereich und Ihre maximale Verstärkung, da 2 mV Gleichspannung am Ausgang 2 V mit einer Verstärkung von 1000 betragen, sodass Ihr Ausgang 2 V weniger schwingen kann, sodass ein Übersteuern auftreten kann.
Die schlechte Nachricht ist, dass diese Offset-Spannung selbst zwischen Geräten, die auf demselben Wafer hergestellt wurden, ziemlich zufällig sein wird. Einer könnte 2 mV sein, ein anderer 1 mV, wer weiß. Schlimmer noch, der Offset driftet mit der Zeit und der Temperatur.
Die gute Nachricht ist, dass dies zu einem DC-Fehler beiträgt. Sie verstärken ein Wechselstromsignal. Es wird Wechselstrom gekoppelt. Denken Sie daran, dass der Gleichstromversatz genau das ist - eine Gleichspannung, der das Wechselstromsignal überlagert wird. Wenn Sie die Gleichstromkomponente mit einem Kondensator blockieren, erhalten Sie das Wechselstromsignal.
In diesem Sinne würde der LM358 perfekt funktionieren. Nur wird es nicht. Es ist zu langsam. Es tut uns leid. Es hat ein Verstärkungsbandbreitenprodukt von 0,7 MHz. Das heißt, die Verstärkung fällt bei dieser Frequenz auf 1. Da Ihre Verstärkung 100 beträgt, können nur Signale mit 7000 Hz (700.000 Hz / 100) oder weniger verstärkt werden. Signale darüber sehen wesentlich weniger als das 100-fache der Verstärkung, was bedeutet, dass der Ausgang eine erhebliche frequenzabhängige Verzerrung aufweist.
Wenn Sie sich nun mit einer etwas geringeren Verstärkung zufrieden geben können, z. B. 80 statt 100, können Sie die volle Verstärkung über den gewünschten Frequenzbereich beibehalten. In diesem Fall funktioniert der LM358 einwandfrei. Also gut". Es hat eine Menge Crossover-Verzerrungen, aber ich bezweifle, dass dies die Audio-Wiedergabetreue erheblich verschlechtern wird, wenn Ihr Eingang ein Elektretmikrofon ist. Das heißt, der LM358 ist ein ziemlich beschissener Audioverstärker, aber er funktioniert hervorragend, wenn Ihr Audio noch beschissener ist, was definitiv von einem elektrischen Mikrofon mit enger Reichweite kommen wird.
Reduzieren Sie Ihre Verstärkung auf 80 und erwarten Sie kein Audio in CD-Qualität oder ähnliches. Dann sollte der LM358 einwandfrei funktionieren.
Neben dem Produkt für die Verstärkungsbandbreite (das wahrscheinlich der wichtigste Parameter für die Verstärkung von Wechselstromsignalen ist) können Sie diesen Operationsverstärker einfach nicht verwenden, wenn er zu niedrig ist, und müssen einen schnelleren finden. Aber solange Sie nicht fragen Um dies zu übertreffen, ist es nicht mehr besonders wichtig. Es ist ein Alles-oder-Nichts-Parameter. Dinge wie CMRR (das ist, wie gut der Operationsverstärker Signale zurückweist, die beiden Eingängen gemeinsam sind - mit anderen Worten, all der Mist, den ISN ' Das Signal), das Eingangsspannungsrauschen und die Spannungsverstärkung in einer Last sind wahrscheinlich ziemlich wichtig.
Das Eingangsspannungsrauschen wird durch Ihre Verstärkung genau wie Ihr Signal und Ihr Offset verstärkt. Wenn Ihr Eingangsrauschen also 50 µV beträgt, entspricht dies viel eher der harten Grenze, die Sie sich als Offset-Spannung vorstellen. Jedes Signal, das 50µV oder weniger beträgt, wird nur im Rauschen übertönt, und es gibt zufällige Schwankungen von 50µV und überall darunter, die ständig der Eingangsspannung überlagert werden. Denken Sie also daran. Ich stelle mir gerne Rauschen, Offset und all das Zeug als Spannungsquellen in Reihe mit einem Eingang vor, und tatsächlich können sie auf diese Weise modelliert werden. Aber ich finde, es hilft mir auch von einer intuitiven Verständnisposition aus.
Die Spannungsverstärkung, die normalerweise in scheinbar albernen Einheiten wie V / mV gemessen wird, gibt an, wie viel Verstärkung Sie bei einer bestimmten Belastung des Ausgangs erwarten können. Viele Operationsverstärker verlieren einen Großteil ihrer Verstärkung, wenn Sie fordern, dass sie eine zu niedrige Impedanzlast betreiben. Überprüfen Sie dies einfach, um sicherzugehen.
Auf jeden Fall sind Operationsverstärker dankenswerterweise etwas einfacher zu verwenden und es gibt weniger kritische Parameter, wenn Sie sie in einer AC-Verstärkeranwendung verwenden. Solange es nicht zu langsam und nicht zu laut ist und der Eingang die Eingangsimpedanz steuern kann und der Ausgang des Operationsverstärkers die Impedanz steuern kann, die den Ausgang lädt, werden Sie im Allgemeinen keine Überraschungen erleben. Die Dinge werden viel schlimmer, wenn Sie sie für DC-Sachen verwenden.