El circuito del amplificador operacional tiene una ganancia más baja en bajas frecuencias

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Estoy intentando diseñar un amplificador, que amplifica el audio de nivel de línea a 5 V pp , por lo que puedo probarlo con un microcontrolador. Mi plan es hacer esto en dos pasos: amplificar la señal a 5 V pp y luego agregar un offset de 2.5 V. Estoy atascado en el primer paso.

Armaré un simple amplificador inversor así:

Estoyusandoel LM324N op-amp. Lo estoy alimentando con una fuente de alimentación de PC (-12 V para riel negativo y 12 V para riel positivo). El suelo, que se muestra en el circuito, es 0 V.

Estoy probando la configuración con una onda sinusoidal (desde mi teléfono) como entrada. El amplificador funciona normalmente en frecuencias más altas, pero la ganancia comienza a caer a unos 300 Hz. A 20 Hz, la ganancia es básicamente 1. Por ejemplo:

1000 Hz:

40Hz:

¿Qué estoy haciendo mal? ¿Es este comportamiento normal para este amplificador operacional? Según tengo entendido, los amplificadores operacionales comienzan a comportarse de manera anormal a altas frecuencias, no a bajas. ¿Hay algo mal con mi entrada?

    
pregunta snow

3 respuestas

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Si ignora el capacitor de entrada y observa la impedancia de entrada en su circuito de amplificador operacional desde la izquierda de la resistencia de 200k, la impedancia de entrada es la resistencia de 200k. Esto se debe a que el amplificador operacional está configurado como un amplificador de tierra virtual.

En otras palabras, hay 200k cargando su capacitor y el punto de corte de paso alto 3db es cuando Xc = 200k ohms (en magnitud). Esto equivale a: -

Frecuencia = \ $ \ dfrac {1} {2 \ pi RC} \ $ = 79.6 Hz

En otras palabras, debajo de esta frecuencia, el nivel de señal que sale de su amplificador cae a 6 dB por octava, por lo tanto, a aproximadamente 40 Hz, la señal de salida bajará aproximadamente 6 dB y a 20Hz la señal de salida bajará 12 dB.

  

A 20 Hz, la ganancia es básicamente 1.

La ganancia de la banda media es de aproximadamente 5 (1 Mohm / 200kohm) y esto, en términos de decibelios, es de aproximadamente 14 dB, por lo tanto, a 20 Hz hay una ganancia neta de aproximadamente 2 dB (1.26: 1 en números reales). Hacer que C sea más grande en valor.

    
respondido por el Andy aka
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El condensador de acoplamiento C1 de 10 nF es demasiado pequeño. Hizo un filtro de paso alto con una frecuencia de -3 dB de 1 / (2pi * RC) = 80 Hz, donde R es la resistencia de 200 ky C es el condensador de 10 nF.

Si haces C1 100 nF o más, el problema se resolverá.

    
respondido por el Bimpelrekkie
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La impedancia de un capacitor depende de la frecuencia: \ $ X_C = \ frac {1} {2 \ pi f C} \ $,
es decir, \ $ X_C \ $ es alto para bajas frecuencias y bajo para altas frecuencias.
Para 1kHz \ $ X_ {C1} \ $ es 16k \ $ \ Omega \ $ (→ nivel superior),
para 41Hz \ $ X_ {C1} \ $ es 388k \ $ \ Omega \ $ (→ nivel inferior).

Reemplazar C1 por 10µF o más debería ayudar. La dependencia de frecuencia de \ $ X_C \ $ seguirá ahí, pero ya no importará porque \ $ X_C \ $ será 1000 veces más pequeña y, en cualquier caso (para frecuencias de audio) mucho más pequeña que R1.

    
respondido por el Curd

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