op amp as comparator / switch - comportamiento extraño

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Tengo el siguiente esquema (extracto):

Elpropósitodeestoeshabilitarunpin(habilitacióndechip)ydeshabilitarlafuentedealimentaciónde5V("consumidor de 5V") si el umbral en la señal IN está por encima de un cierto umbral (VRef = 0.5V). Hasta ahora todo bien, el circuito funciona bien bajo circunstancias "normales".

El problema es que cuando uso la PCB con diferentes fuentes de alimentación y señales de entrada (para fines de prueba), el amplificador operacional ya no cambia. Aquí están las diferencias:

  1. fuente de alimentación:

    • normalmente: USB (5V) - > cargador de batería IC - > 4.2V
    • pruebas: 5V de Raspberry Pi - > cargador de batería IC - > 4.2V. En este caso, noté que los 5V en realidad son aproximadamente 4.8V, pero eso es suficiente. En ambos casos, no hay ninguna batería conectada, por lo que el cargador de baterías actúa como regulador de voltaje.

  2. señal EN:

    • normalmente: señal de audio analógica con un voltaje de polarización de 1.3V y no más de +/- 0.4V de voltaje pico a pico.
    • prueba: voltaje de 1.3V DC

Entonces, al realizar la prueba, medí 1.3 V en el pin IN de señal y 0.5 V en el pin VRef del amplificador operacional, pero no cambió, es decir, el pin de habilitación del chip permaneció bajo y el voltaje del consumidor de 5 V aún estaba habilitado.

El consumo total de energía de la PCB es inferior a 50 mA, por lo que la Raspberry Pi no debería ser un problema para alimentarla. La fuente de alimentación también tiene una capacidad nominal de 1000 mA.

¿Alguna idea de por qué sucede esto? ¿Estoy supervisando algo? Gracias!

ACTUALIZAR

Tal vez sea relevante, así que agregué el circuito que cambia ~ 1.4V en el pin de entrada de la señal:

Unacosanoté:mientrasbarríalaseñaldeentrada("señal IN") de 0V a aproximadamente 2V, noté que el amplificador operacional cambia por encima del umbral de aproximadamente 0.55V, pero El voltaje de salida salta de aproximadamente -15mV (entrada por debajo de 0.55V) a solo 60mV (entrada por encima de 0.55V).

ACTUALIZACIÓN 2

Desconecté la salida del amplificador operacional (sin carga) y ahora ya no cambia más (usando el método de prueba). La salida sigue siendo baja.

También medí la salida del amplificador operacional con un osciloscopio (con y sin carga) y no cambia a alta y baja rápida (por lo tanto, promedia a 60 mV), como sugirió Spehro Pefhany. Los voltajes son bastante limpios, es decir, sin picos o grandes variaciones de CA.

ACTUALIZACIÓN 3

En la última actualización dije que el amplificador operacional no cambia sin carga. Eso fue un error de mi parte: todavía cambia, pero el voltaje de conexión está en aproximadamente 30 mV.

ACTUALIZACIÓN 4

Si enciendo la placa (primer esquema) normalmente (5 V de USB) y uso la Raspberry solo para cambiar la señal (segundo esquema), el amplificador operacional cambia correctamente. Así que tiendo a pensar que hay un problema en mi fuente de alimentación. Enciendo la placa con la Raspberry muy similar, ya que cambio el signal IN (segundo esquema), excepto sin el R18 y el R21 (por lo que, básicamente, alimenta a través de 5 V). Los 5V (en Q8 ) provienen directamente del encabezado de la Raspberry.

    
pregunta user1884015

4 respuestas

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Encontré el problema: era un atajo medio, pequeño a GND en la salida del amplificador operacional. Así que al principio estaba buscando en el lugar equivocado. El circuito como está funciona bien.

¡Gracias por todas las respuestas!

    
respondido por el user1884015
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Lo que describas DEBE funcionar, por lo que parece que puedes estar cruzando un límite cuando cambias de modo. Pruébelo sin carga en el op-amp. Si eso todavía no funciona, entonces el circuito no es como usted cree O está dañado.

hoja de datos de LM321

¿Es de suponer que el pin de habilitación del chip no proporciona un pullup masivo? O lo hace? Pruébelo sin nada conectado al pin de salida LM321.

Las cosas para mirar incluyen:

Tensión de alimentación. 3V en la hoja de datos, así que 4V2 o 5V OK.

Max Vcommon_mode = Vdd - 1.5V o 2V dependiendo de las condiciones. En cualquier caso, DEBES estar muy por debajo de eso.

Despliegue masivo de salida - ver arriba. Las hojas de datos LM321 y LM314 (quad big brother) proporcionan corrientes de sumidero a altos voltajes de suministro pero no a bajo voltaje. Si estos disminuyen con el voltaje de suministro, puede estar por debajo de 1 a 2 mA que necesita el LED, etc.

    
respondido por el Russell McMahon
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La impedancia de salida del RPi puede ser lo suficientemente alta como para proporcionarle una respuesta negativa (o positiva) a través de la línea VCC al op-amp.

Barra la entrada más allá de sus rangos normales (pero dentro de los máximos permitidos de la hoja de datos) mientras observa la salida del amplificador operacional:

  • Si se mueve con la entrada, entonces actúa como un amplificador en lugar de un comparador.
  • Si cambia, pero a un voltaje mucho mayor, tiene histéresis debido a una retroalimentación positiva.
respondido por el hoosierEE
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El diferencial de ~ 60 mV implica que la entrada "chip enable" es en realidad una salida y en realidad está cortocircuitando la salida LM321 a tierra. O algo así. Otra posibilidad es que está cambiando muy brevemente por encima del suelo y de regreso y tiene un promedio de ~ 60mV. Si no tiene acceso a un osciloscopio, una forma de verificarlo es conectar otro resistor LED + de la salida a tierra. No sería capaz de ver la ligera reducción en el brillo de D1 si la salida cambiara por encima del suelo con un ciclo de trabajo bajo, pero podría ver la diferencia entre la luz oscura y tenue para un LED conectado desde la salida a Suelo (con unos pocos cientos de ohmios en serie).

El uso del LED para nivelar la salida un poco es inteligente y debería funcionar, pero su sistema debería tener algún tipo de protección de bloqueo UVLO, por lo que si la batería de 4.2 V cae demasiado baja, la batería estará protegida por una cosa. y en segundo lugar, para que el MOSFET no se dañe ni se suelte cuando la tensión de la compuerta sea insuficiente para activarlo por completo. Tal vez tienes eso en otro lugar.

    
respondido por el Spehro Pefhany

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