เอาต์พุตออปแอมป์เข้าใกล้รางไฟได้เท่าไร ต้องอ่านพร้อมกระแสโหลด

คำว่าเอาต์พุตใกล้รางไฟมีประโยชน์เมื่อแหล่งจ่ายมีแรงดันต่ำ แต่ไม่ได้หมายถึงเอาต์พุตเป็นแหล่งแรงดันอุดมคติที่ส่งถึงรางได้ทุกกระแส ภาคเอาต์พุตต้องใช้แรงดันบางส่วนเพื่อขับโหลด ระยะที่เหลือจากรางจึงสัมพันธ์กับทิศทางและขนาดกระแส การต่อเครื่องวัดที่โหลดเบามากอาจให้ผลดูดี แต่เมื่อต่อวงจรถัดไป แรงดันเดิมอาจรักษาไม่ได้ทั้งที่ไฟเลี้ยงยังคงเดิม

ระยะจากรางต้องมีเงื่อนไขโหลดกำกับ

กำหนดรางบวกเป็นห้าโวลต์ ถ้าเอาต์พุตสูงสุดที่รักษาการทำงานตามเงื่อนไขหนึ่งได้เป็น 4.9 โวลต์ ระยะจากรางบนคือ 0.1 โวลต์ ตัวเลขนี้ไม่มีความหมายครบถ้วนหากไม่รู้ว่าทดสอบกับโหลดใด อุณหภูมิเท่าไร และเกณฑ์ความคลาดที่ใช้คืออะไร ค่าสูงสุดก่อนรูปคลื่นแบนกับช่วงที่ยังขยายอย่างแม่นยำอาจไม่ใช่ช่วงเดียวกัน จึงต้องอ่านหมายเหตุของตารางร่วมกับกราฟ

โหลดตัวต้านทานต้องระบุปลายอีกด้านด้วย ตัวต้านทานหนึ่งกิโลโอห์มต่อกราวด์ที่เอาต์พุตสี่โวลต์เรียกกระแสสี่มิลลิแอมป์ออกจากออปแอมป์ แต่ถ้าต่อไปยังรางห้าโวลต์ เอาต์พุตสี่โวลต์จะรับกระแสหนึ่งมิลลิแอมป์เข้ามา ทิศทางตรงข้ามนี้ใช้ทรานซิสเตอร์คนละส่วนของภาคเอาต์พุต จึงไม่ควรเอากราฟการจ่ายกระแสด้านหนึ่งมารับรองความสามารถรับกระแสอีกด้านโดยตรง

1. 1
   กำหนดเอาต์พุต

   ตัวอย่างคงเอาต์พุตที่สี่โวลต์ และใช้ตัวต้านทานหนึ่งกิโลโอห์ม

2. 2
   โหลดลงกราวด์

   แรงดันคร่อมสี่โวลต์ กระแสสี่มิลลิแอมป์ไหลออกจากออปแอมป์

3. 3
   โหลดไปรางบวก

   ต่อโหลดไปห้าโวลต์แทน กระแสหนึ่งมิลลิแอมป์ไหลเข้าเอาต์พุต

4. 4
   อ่านกราฟถูกด้าน

   ความสามารถจ่ายและรับกระแสต้องตรวจแยก ไม่อนุมานว่าระยะจากรางเท่ากัน

ตัวต้านทานค่าเดียวกันอาจให้ภาคเอาต์พุตจ่ายหรือรับกระแส

สถานการณ์สมมติ: เปลี่ยนโหลดแล้วช่วงบนหายไป

สมมติบัฟเฟอร์ไฟห้าโวลต์มีอินพุตที่รองรับระดับเป้าหมาย 4.9 โวลต์ได้ และเมื่อโหลดสิบกิโลโอห์มต่อกราวด์ เรากำหนดผลสมมติว่าเอาต์พุตรักษา 4.9 โวลต์ได้ กระแสโหลดคือ 4.9 / 10000 เท่ากับ 0.49 มิลลิแอมป์ หากเปลี่ยนเป็นหนึ่งกิโลโอห์มเพื่อทดสอบความต้องการของวงจรถัดไป การรักษาแรงดันเท่าเดิมต้องจ่าย 4.9 มิลลิแอมป์ หรือสิบเท่า ไม่ใช่แค่เปลี่ยนตัวต้านทานโดยไม่กระทบออปแอมป์

กำหนดผลสมมติรอบที่สองว่าเอาต์พุตไปได้เพียง 4.6 โวลต์กับโหลดหนึ่งกิโลโอห์ม กระแสจริงจึงเป็น 4.6 มิลลิแอมป์ ไม่ใช่ 4.9 มิลลิแอมป์ที่วงจรต้องการ ความคลาดจากเป้าหมายเท่ากับ 0.3 โวลต์หรือประมาณ 6.12 เปอร์เซ็นต์ ค่าชุดนี้มีไว้ฝึกตีความ ไม่ได้อ้างว่าออปแอมป์รุ่นใดมีพฤติกรรมดังกล่าว สิ่งที่สรุปได้คือเงื่อนไขโหลดใหม่ไม่ผ่านเป้าหมายในสถานการณ์นี้ ไม่ใช่ออปแอมป์เสียแน่นอน

ประเมินภาระจริงมากกว่าตัวต้านทานภายนอก

กระแสออกจากขาไม่ได้ไปเฉพาะโหลดที่วาดเด่นที่สุด วงจรป้อนกลับ ตัวแบ่งแรงดัน และอินพุตของอุปกรณ์ถัดไปอาจใช้กระแสด้วย สำหรับวงจรไม่กลับเฟส กระแสในชุดตัวต้านทานป้อนกลับมักไหลจากเอาต์พุตไปยังจุดอ้างอิงผ่านตัวต้านทานทั้งสอง จึงต้องรวมเข้ากับภาระภายนอก ส่วนตัวเก็บประจุที่โหลดอาจแทบไม่กินกระแสตรงแต่ต้องใช้กระแสระหว่างเปลี่ยนแรงดัน และอาจกระทบเสถียรภาพด้วย

การแก้ปัญหาอาจเป็นการเพิ่มความต้านทานอินพุตของวงจรถัดไป ลดช่วงสัญญาณ หรือเลือกภาคขับที่รองรับโหลด การเพิ่มไฟเลี้ยงไม่ใช่คำตอบอัตโนมัติ เพราะอาจเกินช่วงอุปกรณ์อื่นและเพิ่มความร้อน ถ้าเลือกออปแอมป์ตัวใหม่ ต้องตรวจทั้งช่วงอินพุตร่วม ช่วงเอาต์พุตที่โหลดจริง และเสถียรภาพกับวงจรป้อนกลับเดิม การสลับเพียงเบอร์ที่เขียนว่า rail-to-rail จึงยังไม่ครบขั้นตอน

1. 1
   โหลดเบา

   4.9 โวลต์ผ่านสิบกิโลโอห์มใช้กระแส 0.49 มิลลิแอมป์

2. 2
   เพิ่มความต้องการ

   หนึ่งกิโลโอห์มที่เป้าหมายเดิมต้องการกระแส 4.9 มิลลิแอมป์

3. 3
   ผลสมมติ

   เอาต์พุตได้ 4.6 โวลต์ จึงมีกระแสจริง 4.6 มิลลิแอมป์และโหลดใช้กำลัง 21.16 มิลลิวัตต์

4. 4
   เทียบเกณฑ์

   คลาด 300 มิลลิโวลต์ มากกว่าเกณฑ์หนึ่งเปอร์เซ็นต์ของ 4.9 โวลต์ที่ยอมได้ 49 มิลลิโวลต์

ผล 4.6 โวลต์เป็นสถานการณ์สมมติสำหรับฝึกตีความ

วิธีทดสอบภายในพิกัดบนโต๊ะไฟต่ำ

1. เลือกอุปกรณ์ที่ระบุการทำงานที่ไฟห้าโวลต์และรองรับบัฟเฟอร์ จากนั้นกำหนดกระแสทดสอบไม่เกินข้อกำหนด
2. เริ่มด้วยระดับเอาต์พุตกลางช่วงและโหลดเบา ตรวจแรงดันไฟเลี้ยงที่ขาอุปกรณ์พร้อมแรงดันเอาต์พุต
3. เพิ่มระดับเป้าหมายเป็นช่วงเล็กภายในช่วงที่รับประกัน บันทึกความต่างระหว่างค่าต้องการกับค่าจริง
4. ปิดไฟก่อนเปลี่ยนโหลด และคำนวณทั้งกระแสกับกำลังตัวต้านทานของโหลดใหม่ก่อนทดลอง
5. เปรียบเทียบจุดที่ความคลาดเริ่มเกินเกณฑ์ของงาน โดยไม่ลัดวงจรเอาต์พุตเพื่อหากระแสสูงสุด

ข้อผิดพลาดจากการเอาพิกัดกระแสมาตัดสินความแม่นยำ

กระแสลัดวงจรที่ระบุในข้อมูลอุปกรณ์ไม่ใช่กระแสที่ขับแล้วคงแรงดันได้แม่น และไม่ควรใช้เป็นเป้าหมายการทดสอบทั่วไป ภาคป้องกันอาจจำกัดกระแสหรืออุณหภูมิ แต่การที่ยังไม่เสียหายไม่ได้หมายความว่าสัญญาณถูกต้อง เช่นเดียวกับกราฟ typical ที่ช่วยเห็นแนวโน้มแต่ไม่รับประกันทุกตัว เมื่อจำเป็นต้องเหลือระยะจากรางแน่นอน ควรใช้ค่ารับประกันและเงื่อนไขที่ครอบคลุมงาน

อีกข้อผิดพลาดคือใช้โพรบหรือมิเตอร์คนละการตั้งค่าระหว่างรอบทดลองแล้วโยนผลทั้งหมดให้โหลด การเลือกอินพุตห้าสิบโอห์มของเครื่องมือโดยไม่ตั้งใจอาจเพิ่มภาระมากกว่าที่คำนวณไว้หลายเท่า ส่วนสายยาวและความจุอินพุตอาจทำให้เกิดการสั่นซึ่งมิเตอร์แสดงเพียงค่าเฉลี่ย ควรตรวจรูปคลื่นเมื่อค่าตรงผิดคาด และรักษาการต่อเครื่องมือให้เหมือนกันระหว่างการเปรียบเทียบ

ตรวจสอบผลให้แยกแรงดัน กระแส และความร้อน

จากโจทย์รอบที่สอง โหลดหนึ่งกิโลโอห์มที่ 4.6 โวลต์ใช้กำลัง 4.6 ยกกำลังสองหารหนึ่งพัน เท่ากับ 21.16 มิลลิวัตต์ นี่เป็นกำลังที่โหลด ไม่ใช่ความร้อนทั้งหมดในออปแอมป์ การสูญเสียภายในยังเกี่ยวกับแรงดันตกภาคขับและกระแสพัก การบันทึกผลควรแยกแรงดันที่ขา กระแสที่คำนวณจากโหลด และอุณหภูมิ ไม่สรุปจากค่ากำลังโหลดอย่างเดียวว่าไอซีเย็นหรือปลอดภัย

เกณฑ์ผ่านของงานสาธิตอาจกำหนดว่าความคลาดต้องไม่เกินหนึ่งเปอร์เซ็นต์ของระดับเป้าหมาย ดังนั้นที่ 4.9 โวลต์ยอมได้ 49 มิลลิโวลต์ แต่ผลสมมติที่คลาด 300 มิลลิโวลต์ไม่ผ่านอย่างชัดเจน หลังปรับวงจรให้ตรวจซ้ำทั้งปลายช่วงและกลางช่วง พร้อมโหลดมากที่สุดที่ตั้งใจใช้ การทำเช่นนี้ให้ข้อสรุปที่ตรวจย้อนกลับได้มากกว่าคำว่าออกได้เกือบเต็มไฟ ซึ่งไม่มีขอบเขตความแม่นยำกำกับ