ทรานซิสเตอร์

ทรานซิสเตอร์ หลายๆแบบทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำที่สามารถทำหน้าที่ ขยายสัญญาณไฟฟ้า เปิด/ปิดสัญญาณไฟฟ้า คงค่าแรงดันไฟฟ้า หรือกล้ำสัญญาณไฟฟ้า (modulate) เป็นต้น การทำงานของทราสซิสเตอร์เปรียบได้กับวาลว์ที่ถูกควบคุมด้วยสัญญาณไฟฟ้าขา เข้า เพื่อปรับขนาดกระแสไฟฟ้าขาออกที่มาจากแหล่งจ่ายแรงดัน

ทรานซิสเตอร์ หลายๆแบบทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำที่สามารถทำหน้าที่ ขยายสัญญาณไฟฟ้า เปิด/ปิดสัญญาณไฟฟ้า คงค่าแรงดันไฟฟ้า หรือกล้ำสัญญาณไฟฟ้า (modulate) เป็นต้น การทำงานของทราสซิสเตอร์เปรียบได้กับวาลว์ที่ถูกควบคุมด้วยสัญญาณไฟฟ้าขา เข้า เพื่อปรับขนาดกระแสไฟฟ้าขาออกที่มาจากแหล่งจ่ายแรงดัน

ทรานซิสเตอร์ แบ่งได้เป็นสองประเภทคือ ทรานซิสเตอร์แบบรอยต่อคู่ (Bipolar Junction Transistor, BJTs) และทรานซิสเตอร์แบบสนามไฟฟ้า (Field Effect Transistors,FETs) ทรานซิสเตอร์จะมีขาเชื่อมต่อสามจุด อธิบายโดยย่อคือเมื่อมีการปรับเพิ่มแรงดันไฟฟ้าที่ขาหนึ่งจะส่งผลให้ความนำ ไฟฟ้าระหว่างขาที่เหลือสูงขึ้นอันทำให้สามารถควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าได้ อย่างไรก็ตามหลักทางฟิสิกส์ในการทำงานของทรานซิสเตอร์ทั้งสองแบบ(ชนิดรอยต่อ คู่และชนิดสนามไฟฟ้า)มีความแตกต่างกันอยู่มาก ในวงจรอนาลอกนั้นทรานซิสเตอร์จะถูกใช้ขยายสัญญาณต่างๆ เช่น สัญญาณเสียง สัญญาณความถี่วิทยุ หรือควบคุมระดับแรงดัน รวมทั้งเป็นแหล่งจ่ายไฟฟ้าแบบสวิชชิ่งในเครื่องคอมพิวเตอร์ด้วย ทราสซิสเตอร์ก็ยังถูกใช้ในวงจรดิจิทัล เพียงแต่ใช้งานในลักษณะการเปิด/ปิดเท่านั้น วงจรดิจิทัลเหล่านั้นได้แก่ วงจรตรรกะ (Logic gate), หน่วยความจำแบบสุ่ม (Random Access Memory, RAM) และไมโครโพรเซสเซอร์ เป็นต้น


ประวัติ

ใน ปี ค.ศ. 1928 สิทธิบัตรใบแรกของหลักการทำงานของทราสซิสเตอร์ได้ถูกจดทะเบียนโดย Julius Edgar Lilienfeld ในประเทศเยอรมนีนี ต่อมาในปี ค.ศ. 1934 นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันชื่อ Dr. Oskar Heil ได้ขึ้นทะเบียนหลักการทำงานของทรานซิสเตอร์แบบสนามไฟฟ้า และในปี 1947 นักวิจัยชื่อ John Bardeen, Walter Brattain และ William Shockley ก็ประสบความสำเร็จในการสร้างทรานซิสเตอร์ที่เบลแล็บ พร้อมทั้งส่งเข้าสู่สายการผลิตที่ เวสเทอร์นอิเล็กทรอนิกส์ ออลเลนทาวน์ รัฐเพนซิลวาเนีย เพียงสองทศวรรษต่อจากนั้น ทรานซิสเตอร์ก็ได้เข้าไปทดแทนเทคโนโลยีหลอดสูญญากาศในเครื่องใช้ อิเล็กทรอนิกส์แทบทุกชนิดและก่อให้เกิดอุปกรณ์ชนิดใหม่ๆ มากมายเช่น วงจรรวม และ เครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล เป็นต้น

คำ ว่าทรานซิสเตอร์เกิดจากการรวมคำว่า transconductance หรือ transfer และคำว่า resistor เพราะตัวอุปกรณ์นั้นทำงานคล้ายวาริสเตอร์ (Varistor) คือสามารถเปลี่ยนค่าความต้านทานได้ ดังนั้นการตั้งชื่อจึงสามารถบรรยายการทำงานในเบื้องต้นได้

ใน เดือนสิงหาคม ค.ศ. 1948 นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันชื่อ Herbert F. Matare และ Heinrich Walker ซึ่งทำงานกับบริษัทลูกของ Westinghouse Corporation ในเมืองปารีส ฝรั่งเศส ได้จดสิทธิบัตรตัวขยายสัญญาณแบบโซลิดสเตทในชื่อว่า ทรานซิสตรอน เพราะว่าทางเบลแล็บไม่ได้เปิดเผยการค้นพบจนปี ค.ศ. 1948 ทรานซิสตรอนจึงถือเป็นการพัฒนาที่เกิดขึ้นโดยไม่เกี่ยวข้องกับทรานซิสเตอร์ ในขณะนั้น การค้นพบทรานซิสตรอนของ Matare เกิดจากการสังเกตการเปลี่ยนความนำไฟฟ้าในเจอมันเนียมไดโอดจากอุปกรณ์เรดาร์ ในสงครามโลกครั้งที่สอง ทรานซิสตรอนนี้ถูกนำมาขายและใช้งานในบริษัทโทรศัพท์และทางทหารของประเทศ ฝรั่งเศส และในปี ค.ศ. 1953 เครื่องรับวิทยุต้นแบบที่ทำงานจากทรานซิสตรอน 4 ตัวถูกนำมาแสดงในงาน Dusseldorf Radio Fair.

ความสำคัญ

ทรานซิสเตอร์ ถือว่าเป็นหนึ่งในการประดิษฐ์ที่สำคัญในประวัติศาสตร์ยุคใหม่ เฉกเช่น การพิมพ์ รถยนต์ และโทรศัพท์ ทรานซิสเตอร์ถือว่าเป็นอุปกรณ์แบบแอ็คทีฟหลักในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัย ใหม่ ความสำคัญของทรานซิสเตอร์ในทุกวันนี้เกิดจากการที่มันสามารถถูกผลิตขึ้นด้วย กระบวนการอัตโนมัติในจำนวนมากๆ (fabrication) ในราคาต่อชิ้นที่ต่ำ

แม้ ว่าทรานซิสเตอร์แบบตัวเดียว (Discrete Transtor)หลายล้านตัวยังถูกใช้อยู่แต่ทรานซิสเตอร์ส่วนใหญ่ในปัจจุบันถูก สร้างขึ้นบนไมโครชิป (Micro chip) หรือเรียกว่าวงจรรวม พร้อมกับไดโอด ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุเพื่อประกอบกันเป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ วงจรอนาลอก ดิจิทัล หรือวงจรสัญญาณผสม (Mixed Signal) ถูกสร้างขึ้นบนชิปตัวเดียวกัน ต้นทุนการออกแบบและพัฒนาวงจรรวมที่ซับซ้อนนั้นสูงมากแต่เนื่องจากการผลิตที่ ละมากๆ ในระดับล้านตัวทำให้ราคาต่อหน่วยของวงจรรวมนั้นต่ำ วงจรตรรกะ (Logic Gate) ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์ประมาณ 20 ตัว ในขณะที่หน่วยประมวลผล(Microprocessor) ล่าสุดของปี ค.ศ. 2005 ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์ราว 289 ล้านตัว

เนื่อง ด้วนราคาที่ถูก ความยืดหยุ่นในและความเชื่อถือได้ในการทำงาน ทรานซิสเตอร์จึงเปลี่ยบเหมือนอุปกรณ์ครอบจักรวาลในงานที่ไม่ใช่งานกล เช่น คอมพิวเตอร์แบบดิจิทัล เป็นต้น วงจรที่ทำงานด้วยทรานซิสเตอร์ยังได้เข้ามาทดแทนอุปกรณ์เชิงกล-ไฟฟ้า (Electromechanical) สำหรับงานควบคุมเครื่องมือเครื่องใช้ และเครื่องจักรต่างๆ เพราะมันมีราคาถูกกว่าและการใช้วงจรรวมสำเร็จรูปร่วมกับการเขียนโปรแกรม คอมพิวเตอร์นั้นมีประสิทธิภาพในใช้งานเป็นระบบควบคุมดีกว่าการใช้อุปกรณ์ เชิงกล

เนื่องด้วยราคาที่ถูก ของทรานซิสเตอร์และการใช้งานคอมพิวเตอร์แบบดิจิทัลที่เกิดขึ้นต่อมาก่อให้ เกิดแนวโน้มการสร้างข้อมูลในเชิงเลข (Digitize information) ด้วยเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มากด้วยความสามารถในการค้นหา จัดเรียงและประมวลผลข้อมูลเชิงเลข และทำให้มีความพยายามมากมายเพื่อผลักดันให้เกิดการสร้างข้อมูลแบบดิจิทัล สื่อหลายๆ ประเภทในปัจจุบันถูกส่งผ่านรูปแบบของดิจิทัลโดยนำมาแปลงและนำเสนอในรูปแบบอ นาลอกด้วยเครื่องคอมพิวเตอร์ การปฏิวัติทางดิจิทัลเช่นนี้ส่งผลกระทบสื่อเช่น โทรทัศน์ วิทยุ และหนังสือพิมพ์


ประเภทของทรานซิสเตอร์

ทรานซิสเตอร์แบบรอยต่อคู่ (Bipolar junction transistor)
ทรานซิสเตอร์ แบบรอยต่อคู่ (BJT) เป็นทรานซิสเตอร์ชนิดหนึ่ง มันเป็นอุปกรณ์สามขั้วต่อถูกสร้างขึ้นโดยวัสดุสารกึ่งตัวนำที่มีการเจือสาร และอาจจะมีการใช้ในการขยายสัญญาณหรืออุปกรณ์สวิทชิ่ง ทรานซิสเตอร์แบบรอยต่อคู่ถูกตั้งขึ้นมาตามชื่อของมันเนื่องจากช่องการนำ สัญญาณหลักมีการใช้ทั้งอิเล็กตรอนและโฮลเพื่อนำกระแสไฟฟ้าหลัก


ทรานซิสเตอร์แบบสนามไฟฟ้า (Field-effect transistor)
ทรานซิสเตอร์ แบบสนามไฟฟ้า(FET) มีขาต่อสามขา คือ ขา เดรน(drain) เกท(gate) ซอร์ส(source) หลักการทำงานแตกต่างจากทรานซิสเตอร์แบบหัวต่อไบโพลาร์(BJT) นั่นคืออาศัยสนามไฟฟ้าในการสร้างช่องนำกระแส(channel) เพื่อให้เกิดการนำกระแสของตัวทรานซิสเตอร์ ในแง่ของการนำกระแส ทรานซิสเตอร์แบบสนามไฟฟ้าและแบบหัวต่อไบโพลาร์มีลักษณะของกระแสไฟฟ้าที่ไหล ผ่านอุปกรณ์ที่แตกต่างกัน นั่นคือกระแสในทรานซิสเตอร์แบบหัวต่อไบโพลาร์จะเป็นกระแสที่เกิดจากพาหะส่วน น้อย(minor carrier) แต่กระแสในทรานซิสเตอร์สนามไฟฟ้าจะเกิดจากพาหะส่วนมาก(major carrier)

ทรานซิสเตอร์แบบสนามไฟฟ้าฟ้าแบ่งเป็น 3 ประเภทหลักๆ คือ

• JFET
• MESFET
• MOSFET ซึ่งแบ่งเป็นสองแบบคือ แบบ depletion และ enhancement

ทรานซิสเตอร์แบบสนามไฟฟ้าประเภทที่นิยมใช้กันมากที่สุดในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ คือ MOSFET


วัสดุสารกึ่งตัวในที่ใช้กับทรานซิสเตอร์
ออกไซด์ของซิลิกอน
ออกไซด์ของเจอเมเนียม


จุดเด่นของทรานซิสเตอร์ที่เหนือกว่าหลอดสูญญากาศ
ทรานซิสเตอร์มีความร้อนต่ำกว่า และเล็กกว่า จึงทำให้ประหยัดเนื้อที่ของวงจรทำให้อุปกรณ์ในปัจจุบันมีขนาดเล็กลง กินไฟน้อยลง

a simple guide to opamp สอนความรู้ opamp แบบบ้านๆ

เนื่องจากนัก diy หูฟังก็คงต้องใช้ opamp กันบ้างไม่มากก็น้อย แต่ทีนี้บางท่านก็ไม่มีพื้นฐาณ ต่อๆวงจรกันไปตามที่เค้าต่อมางั้นแหละ บางคนก็ไม่รู้เลยว่า opamp คืออะไร ใช้ทำอะไร

ผมเลยจะทำการเขียนบทความ สอนกันเป็นเรื่องเป็นราวไปเลย แต่ในระดับเบสิคบ้านๆพอให้รู้ว่า opamp คืออะไร ใช้งานมันยังไง และจะเลือกซื้อดูสเปกมันที่ตรงไหนน่ะครับ ต้องบอกก่อนว่าไม่ได้สอนเจาะลึกมาก เพราะนอกจากผมจะไม่ได้ตังค่าสอนแล้วผมก็ไม่ได้รู้ลึกระดับนักออกแบบ opamp หรอกครับ

ตอนแรกคิดว่าจะสอน tr ก่อน แต่เห็นว่ามันยากกว่า และใช้กันน้อย ก็เลยเริ่มกันที่ opamp กันก่อนเนี่ยแหละ

เริ่มจาก opamp คือ Operational amplifier แปลว่าภาคขยายที่ใช้งานได้
มันก็เป็นวงจรที่ประกอบจาก Transistor และ fet ฯลฯ มันจะเป็นไงมาไงสร้างยังไง ก็ลองเซิซกันดูนะครับ อย่างใน http://en.wikipedia.org/wiki/Operational_amplifier อันนี้ก็เข้าท่าดีเหมือนกัน

opamp มีหลายรูปร่างหน้าตา 8 ขา 16 ขา แบบกระป๋อง แบบ surface mount โอยสารพัด แต่ที่นิยมใช้กันใน

วงการ diy รู้สึกจะเป็นแบบ dip 8 ขาครับ

opamp มีหลายรูปร่างหน้าตา 8 ขา 16 ขา แบบกระป๋อง แบบ surface mount โอยสารพัด แต่ที่นิยมใช้กันในวงการ diy รู้สึกจะเป็นแบบ dip 8 ขาครับ

ข้างในแบบ 8 ขาเนี่ยก็มีทั้งแบบ opamp เดี่ยว คือมี opamp อยู่ข้างในตัวเดียว แบบแบบ opamp คู่ มี opamp ข้างในสองตัว

เรากลับมาที่คอนเซ็บแบบบ้านๆ คือมันมายังไงไม่ต้องสนใจ มาสนใจที่ว่าจะใช้งานมันยังไงกันดีกว่า
opamp ทำงานโดย วัดความแตกต่างระหว่าง ขา in+ กับ in- แล้วเอามาคูณด้วยอัตตราขยาย ซึ่งโดยปรกติถ้าไม่มีการป้อนกลับ opamp จะขยายได้เกิน 100 เท่าจนถึงหลายหมื่นเท่ากันเลย โดยเมื่อสัญญาณเป็น + เข้ามาที่ ขา + มันก็จะออกเป็น + ในขณะที่ถ้า + เข้ามาที่ขา - มันก็จะออกมาเป็นลบ เรียกว่ามันกลับเฟสกับอินพุท

ที นี้จะเห็นว่าอัตตราขยายมันจะสูงเกินไปที่เราจะเอามาใช้ขยายสัญญาณ ก็เลยต้องมีการป้อนกลับขึ้นเพื่อควบคุมอัตตราขยายของ opamp โดยเอาสัญญาณที่ขาออก ป้อนกลับมาเข้าที่ขา - เพื่อที่เวลาสัญญาณที่ output มันใหญ่ มันก็จะป้อนกลับมาใหญพอผ่านขาลบมันก็จะไปหักล้างกันจนสัญญาณเล็กลง
ถ้าคิดแบบง่ายๆจะคล้ายกับเราเปิดก๊อกน้ำ เราก็จะคอยดูว่าน้ำมันออกมามากไหม พอเห็นว่าน้ำมันมากเกินเราก็บิดก๊อกให้น้ำไหลน้อยลง แต่ถ้าน้ำมันน้อยเราก็บิดให้ไหลมากขึ้น ซึ่งก็คล้ายๆกัน โดยตัว opamp มันจะดูจากสัญญาณ output และทำการควบคุมตัวมันเองโดยอัตโนมัติครับ

จริงๆแล้วการต่อ opamp มีหลากหลาย แต่ในที่นี้เรามาคุยกันถึงการต่อเพื่อทำแอมป์หูฟังกัน ซึ่งก็ทำได้สองแบบคือ inverting และ noninverting แบบอินเวิทคือเข้ามาแล้วรูปคลื่นขาออกจะเป็นตรงกันข้ามกับที่เข้ามา ส่วน noninvert คือเข้ามายังไงออกไปยังงั้น

วงจรแบบแรกคือแบบ invert แบบนี้ไม่ค่อยมีคนทำแอมป์หูฟังเท่าไร เพราะเสียงที่ได้จะกลับด้านกับที่เข้ามา และอินพุทอิมพีแดนซ์จะต่ำ ทำให้ต้องใช้ซอสที่แรงมากกว่า และอาจจะทำให้เพี้ยนมากขึ้น



โดยวงจร แบบนี้จะมีอินพุทอิมพีแดนซ์เท่ากับ Rin โดยอัตตราขยายของวงจรจะเท่ากับ Rfeedback/Rin คิดง่ายๆว่า สัญญาณเข้ามาเท่าไร ก็จะถูกสัญญาณที่ป้อนกลับมาผ่าน Rfeedback มาหารออกครับ เช่นในรูป Rin=1K หาร Rf 10K ก็จะได้อัตตราขยายเท่ากับ 10 เท่า
จะเห็นได้ว่าตัว Rin จะใช้ค่ามากๆไม่ได้ เพราะถ้า Rin มาก Rf ก็จะต้องยิ่งมากขึ้นตามอัตตราขยายที่เราต้องการใช้ ทีนี้พอ Rin น้อยอินพุทอิมพีแดนซ์เราก็น้อยตาม ซอสก็ต้องขับกระแสมากขึ้น Cinput ก็ต้องใช้ค่ามากขึ้น แถมยังได้สัญญาณกลับด้านกับที่เข้ามา ทำให้วงจรนี้ไม่เป็นที่นิยมมากนัก

ต่อมาก็มาถึงวงจรยอดนิยม noninverting (C-moy) ซึ่ง C-moy นี้มาจากชื่อคนที่ทำวงจรนี้ออกมาและวิเคราะห์เผยแพร่วิธีทำจนคนนิยมและเรียก กันติดปากเพื่อให้เกียรติเขาครับ อ่านว่า ซีมอยนะครับ ไม่ใช่ชม้อย



วงจร แบบนี้สัญญาณเข้ามาก็จะเข้าที่ขา opamp เลย ซึ่งที่ขา opamp นี้มีค่าความต้านทานสูงมากๆซึ่งก็แล้วแต่เบอร์ opamp โดยถ้าใช้ opamp ทั่วๆไปก็จะสูงเกิน 1M ขึ้นไป ทีนี้พอค่ามันสูงไปสัญญาณรบกวนก็จะเข้ามากวนง่าย เราก็เลยใส่ R3 เพิ่มเข้าไป เพื่อให้ค่า input impedance ของวงจรลดลง โดยตัวนี้ถ้าใช้ค่ามากก็สัญญาณรบกวนเยอะ ถ้าใช้ค่าน้อยก็จะกินกระแสซอสมาก ต้องใช้ C input ตัวโตอีก โดยปรกติค่าที่นิยมใช้กันก็ราวๆ 200K-500K

อัต ตราขยายก็จะใช้สูตร 1+Rf/Ri เช่นในรูป Ri 1K Rf 10K ก็จะได้อัตตราขยาย 11 เท่า สัญญาณที่ได้จะเหมือนกับที่เข้ามา คือไม่กลับเฟส แค่ขยายใหญ่ขึ้นเท่านั้นเอง แต่วงจรนี้มีข้อสังเกตุอยู่อย่างนึง คือสัญญาณที่ป้อนกลับ จะวิ่งผ่าน Rf และ Ri ลงกราวด์ การเลือกใช้ค่า R ตรงนี้ถ้าใช้ค่าน้อย เช่น 10K/1K แบบนี้ก็จะกินกระแสมากกว่า 100K/10K ซึ่งก็มีข้อดีข้อเสีย คือถ้าใช้ค่าน้อยกระแสไหลมากสัญญาณรบกวนก็จะต่ำแต่มันก็จะกินไฟ แต่ถ้าใช้ค่ามากกินไฟน้อยกว่าแต่สัญญาณรบกวนก็จะมากกว่าตามครับ

ต่อมาเราก็โดดมาคุยกันเรื่อง ดูสเปก opamp นั้นดูกันยังไง หลายคนอาจจะเลือก opamp กันมาใช้กันแบบใครว่าดีก็ซื้อมาใช้ บางทีก็ไม่ได้เข้ากับวงจรเราก็มี ทีนี้ผมก็จะสอนวิธีดูสเปก opamp กันแบบคร่าวๆ จะได้รู้กันว่า สเปกตัวไหนมันบอกอะไรกับเราบ้าง

เริ่มจากเพื่อความเข้าใจที่ตรงกัน เราก็ไปโหลดดาต้าชีทกันมาสักแผ่นนึง โหลดได้จากที่นี่ครับ เอาของ bb ที่มีขนาด 1M นะครับ

http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/O/P/A/2/OPA2132.shtml

หน้าแรก

FEATURES
1.FET INPUT: IB = 50pA max
2.WIDE BANDWIDTH: 8MHz
3.HIGH SLEW RATE: 20V/ms
4.LOW NOISE: 8nV/?Hz (1kHz)
5. LOW DISTORTION: 0.00008%
6.HIGH OPEN-LOOP GAIN: 130dB (600W load)
7.WIDE SUPPLY RANGE: ?2.5 to ?18V
8.LOW OFFSET VOLTAGE: 500mV max

อันนี้เขาโฆษณาข้อดีของ opamp ตัวนี้ครับ

1. อินพุทเป็นเฟท ทำให้กินกระแสน้อย การกินกระแสน้อยของ opamp นอกจากจะมีข้อดีทำให้ดึงกระแสจากต้นทางไม่มากแล้วยังมีผลทำให้ offset ต่ำอีกด้วย ส่วนท่านที่ยังไม่รู้ว่า offset คืออะไรเดี๋ยวจะเล่าให้ฟังทีหลังครับ

2. แบนด์วิธกว้าง หมายถึงว่า opamp ตัวนี้มีช่วงกว้างในการขยายสัญญาณมาก โดยตัวนี้สามารถขยายได้ถึง 8 MHz แต่อย่าให้สเปกแหกตาท่าน จริงๆแล้วสเปกตัวนี้ยังขึ้นกับกระแสที่มันต้องจ่ายให้กับโหลดด้วย โดยถ้าต้องจ่ายกระแสขับโหลดมากๆมันก็จะขยายได้ที่ความถี่ต่ำลง หรือถ้าสัญญาณมีขยาดใหญ่ เช่นต้องสวิง +-10V มันก็จะได้ที่ความถี่ต่ำลง

อย่าง ne5532 บอกว่า small signal bandwidth 10MHz แต่ปรากฎว่า power bandwidth กลับทำได้แค่ที่ 100KHz เท่านั้น ทำให้เห็นว่าถ้าเราใช้ ne5532 ไปขยายสัญญาณเล็กๆอย่างใน DAC มันเป็น opamp เทพเลยทีเดียว ดีกว่า opa2132 ที่แพงกว่าเป็นสิบเท่า แต่ถ้าใช้งานกับสัญญาณใหญ่ๆมันกลับสู้ 2132 ไม่ได้

3.high slewrate อธิบายง่ายๆคือ opamp ทำงานได้ไว สมมุติว่าสัญญาณมันต้องสวิงจาก 0 ไปถึง 10 V ถ้า opamp ที่ช้ามันอาจจะใช้เวลานานกว่ามันจะสวิงไปถึง พออีตอนลงก็ใช้เวลานานอีกกว่าจะลง ทำให้ได้สัญญาณที่ไม่เหมือนต้นฉบับนัก แต่กับ opamp ที่ไว พอต้องสวิงมันก็ขึ้นลงได้ปุ๊บปั๊บตามที่ต้องการ ค่านี้ยิ่งสูงจะยิ่งดีครับ อย่างตัวนี้บอกว่า 20V/mS หมายความว่า สัญญาณวิ่งจาก 0-20V เนี่ยมันใช้เวลา 1/1000 วินาที เร็วมากๆ

ค่านี้จากการลองฟังพบว่ายิ่งสูงเสียงที่ได้ก็จะดุดันกระแทกกระทั้นมากขึ้น สดกว่าตัวที่มีค่าน้อย

4.สัญญาณรบกวนต่ำ ยิ่งน้อยก็ยิ่งดี สัญญาณรบกวนนี้ถ้าตัวไหนมากเวลาขยายเสียงออกมาเราจะได้ยินเป็นเสียงซ่า..นั่นเอง

5.ความเพี้ยนต่ำ ค่านี้ยิ่งน้อยยิ่งดี

6. อัตตราขยาย open loop สูง หมายความว่าถ้าไม่มีการป้อนกลับจะมีอัตตราขยายได้สูงมาก แสดงให้เห็นว่า opamp ตัวนี้มีความสามารถในการขยายสัญญาณที่ดีนั่นเอง

7.ใช้ไฟเลี้ยงได้กว้าง ...อันนี้สำคัญ ไว้จะอธิบายรายละเอียดอีกทีครับ

8. offset ต่ำ ค่านี้ยิ่งน้อยยิ่งดี หมายถึงว่าเมื่อไม่มีสัญญาณเข้าแล้วก็จะไม่มีไฟรั่วออกไปที่สัญญาณขาออก

ทีนี้มาเจาะลึกกันในตารางของสเปกมันกันครับ เอาเฉพาะตัวที่สำคัญๆนะครับ

มาต่อ หลังจากตอนที่แล้วอธิบายค่าที่เขาโฆษณาไว้แล้วรู้สึกมันยุ่งเหยิง และเข้าใจยากไปนิด เอาเป็นว่าเขียนใหม่

โดย จะเริ่มกันจากคำถามที่คนซื้อ opamp มักจะถามกันว่า จะรู้ได้ไงว่า opamp ตัวไหนดีกว่าตัวไหน และจะมิกซ์กันไปกับคำถามที่ว่าจะรู้ได้ยังไงว่า opamp ตัวใหม่จะใส่กับวงจรเดิมเราได้ โดยสุดท้ายจะสรุปย่ออีกทีตอนนี้อ่านกันไปก่อนครับ

กับคำถามที่ว่าถ้า จะซื้อ opamp มาใช้กับวงจรเราสักตัว เราจะดูดาต้าชีทตรงไหนบ้างเพื่อใช้เลือกซื้อ ซึ่งในที่นี้ผมจะบอกให้เฉพาะสเปกหลักๆที่ใช้ในการเลือกซื้อ จะได้ไม่ต้องซื้อกันมามั่วๆ หรือซื้อกันมาแบบ ของแพงต้องดีกว่าอะไรทำนองนั้น

แต่จะไม่ได้อธิบายทุกค่าไปนะครับ เพราะเดี๋ยวมันจะยากไปและสับสนแบบหน้าที่แล้วครับ

เริ่มกันด้วยภาพ โดยจะตัดจากดาต้าชีทที่ผมมีลิ้งให้โหลดในหน้าที่แล้วนะครับ ไปโหลดกันมาเวลาอธิบายจะได้มีประกอบ


เริ่ม จากตัวแรก noise คือสัญญาณรบกวน ชื่อมันก็บอกอยู่แล้วครับ ตัวนี้ยิ่งน้อยจะยิ่งดี ทีนี้จะรู้ได้ยังไงล่ะว่ามันน้อย อันนี้ก็คงต้องเทียบกับ opamp เบอร์อื่นๆครับ ถ้าตัวไหนมีค่านี้น้อยกว่าก็เลือกตัวนั้น

ต่อมาจุดที่ 1 input voltage range คือมันทนแรงดันอินพุทได้เท่าไร ตรงนี้ต้องดูในบางเบอร์ คือว่าบางเบอร์มันทนได้ไม่สูงนักถ้าเราเอามาใช้กับสัญญาณอินพุทสูงๆมันจะพัง ได้ แต่โดยปรกติเราก็แค่ดูๆไว้เลือกเอาตัวที่ทนได้เกิน 3-5V น่าจะพอ แต่มีอีกจุดนึงที่น่าสนใจคือมันจะทนแรงดันอินพุท ได้ไม่เกิน +V-2.5 และ -V+2.5 ทีนี้ถ้าเราใช้ไฟเลี้ยงในวงจรต่ำ เช่นใช้ไฟเลี้ยงจากแบต 9V แล้วแบ่งครึ่ง เป็น+-4.5 เราก็จะได้ว่ามันทนแรงดันอินพุทได้ไม่เกิน +-2V ซึ่งถ้าเราเอาไปรับสัญญาณแรงๆ opamp อาจจะเสียได้ครับ



จุด ที่ 2 frequency responce ช่องนี้จะมีค่าหลายค่าและค่อนข้างจะเทคนิคซ่อนเยอะ แต่คร่าวๆก็คือ ค่ายิ่งมากจะยิ่งดี หมายถึง opamp ตัวนี้จะทำงานได้ไว และตอบสนองความถี่สูงได้ดีกว่า แต่ต้องดูว่าเราชอบแนวเสียงแบบไหนด้วย เพราะบางทีถ้ามันเร็วมากไปเสียงมันก็จะออกแนวดุดัน อาจจะไม่ถูกหูคนชอบนุ่มนวลได้ครับ

ทีนี้เรามาดูรายละเอียดย่อยๆในช่องนี้ กัน

ประกอบ ด้วย gain bandwidth product ซึ่งหมายถึงถ้าเราเซ็ท opamp ให้มีอัตตราขยายเท่ากับ 1 มันจะทำงานได้เร็วสุดที่ 8MHz ซึ่งตรงนี้หลายคนจะโดนสเปกหลอก คือมันบอกว่าได้ 8M ซึ่งเหลือเฟือสำหรับงาน audio เอาเข้าจริงพอเราต่อวงจรให้เกนสูงขึ้น เช่น 5 เท่า 10 เท่า มันก็จะยิ่งตอบสนองได้น้อยลงครับ ซึ่งจะน้อยลงแค่ไหนก็ต้องไปดูกร๊าฟซึ่งเขาจะมีให้ดู(ในบางดาต้าชีทก็ไม่มี ให้ดู) และที่เจอบ่อยๆคือทำงานได้แบบในตารางข้างล่างนี้


อัน นี้เป็นของ opamp ne5532 ซึ่งจะเห็นว่ามันทำ gain bandwidth ได้ถึง 10M opamp ตัวละ 8 บาทเนี่ยนะ เทพกว่า opa3132 ตัวละ 2xx อีกเหรอ จะว่างั้นมันก็ใช่ครับ แต่มันก็เฉพาะงานอีก เพราะตามลูกศรอันล่าง มันจะบอกว่า power bandwidth แค่ 100-140K เท่านั้นเองครับ หมายความว่าถ้าเราใช้มันกับงานที่ไม่ต้องขับโหลดโดยตรง เช่นทำเป็นปรีแล้วมี buffer ตามหลัง หรือทำเป็น DAC i/V ตัวนี้จะเทพในราคาถูกๆได้ แต่ถ้าเราเอามันไปขับหูฟังตรงๆล่ะก็มันจะห่วยลงไปทันตาเห็นเลยครับ

กลับ ไปดูตารางในช่อง 2 อันนี้ยังมีค่าสำคัญอีกสองค่าคือ slew rate ซึ่งตัวนี้ถ้าว่ากันตามสเปก ยิ่งสูงจะยิ่งดี แต่เอาเข้าจริง ยิ่งสูงเสียงจะยิ่งคมและดุดันมากขึ้น ก็เลือกเอาตามชอบใจเลยครับ ถ้ารู้สึกว่าตัวที่ใช้เสียงมันฟังล้าหูเร็วก็หาตัวที่ slew rate ต่ำกว่ามาใช้ก็ไม่ผิดครับ

ส่วนอีกค่านึงคือ total harmonic distortion หรือ THD ค่านี้ยิ่งน้อยก็หมายความว่าความเพี้ยนของสัญญาณก็จะยิ่งน้อย เรียกว่าเลือกน้อยไว้ก่อนได้เปรียบ แต่ส่วนตัวแล้วไม่สามารถฟังออกระหว่าง opamp THD 0.001% กับ 0.0001% ได้ครับ สเปกก็เลยมีเอาไว้โม้เท่านั้นแหละ อิอิ

ที่มา :: nopphong ณ headphoneresearch.com