Comportamiento desconcertante del circuito del amplificador operacional

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Estoy tratando de construir un circuito que pueda amplificar el voltaje de 5-20 mV CC a aproximadamente 3-5V. Para lograr esto, estoy usando un circuito de amplificador operacional no inversor estándar, con ganancia $$ \ frac {V_ \ text {out}} {V_ \ text {in}} = 1+ \ frac {R_f} {R_g} $$ El problema es que la fórmula anterior no sirve para predecir la ganancia y, por lo tanto, todo el circuito es inútil. Por ejemplo, $$ V_ \ text {in} = 0.1V, ~~~ R_g = 10k \ Omega, ~~~ R_f \ in [0,10k \ Omega] ~~ \ Rightarrow ~~~ V_ \ text {out} ^ \ text {teoría} \ en [0.1.0.2V] $$ Sin embargo, experimentalmente, estoy recibiendo $$ V_ \ text {out} ^ \ text {exp} \ in [3.78,3.81V] $$

Pregunta: ¿Cómo se explica la discrepancia entre el valor de Vout como lo predice la teoría y el valor de Vout según se mide en el experimento?

El circuito que estoy ejecutando (en teoría)

Elcircuitoqueestoycorriendo(enrealidad):

La hoja de datos del amplificador operacional (¿quizás la orientación sea incorrecta?):

enlace

    
pregunta David Roberts

1 respuesta

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Brhans ya lo entendió bastante bien: el TL082 no es adecuado para su problema, ni admite voltajes de entrada cerca del pin de suministro negativo, ni es capaz de generar voltajes cerca del suministro negativo.

El TL082 debe suministrarse con un voltaje negativo por debajo de cualquier voltaje de señal que ocurra en su circuito. Típicamente, los amplificadores operacionales de este tipo se alimentan de una "fuente dividida" que emite un voltaje más alto que todos los voltajes de señal positiva como V + y un segundo voltaje V- que es menor que todos los voltajes de señal negativa en ese circuito. Normalmente, la GND está en el centro entre V + y V-. En su caso, necesita que el amplificador operacional funcione cuando tiene un voltaje de suministro positivo que excede significativamente el pico positivo, pero no hay un voltaje de suministro negativo que exceda el pico negativo, simplemente tiene conexión a tierra. Debido a que tiene un solo voltaje de alimentación "V +" en lugar de dos de ellos, llamados "V +" y "V-", esta operación se denomina única fuente y los amplificadores operacionales que funcionan con entrada y Los voltajes de salida cerca del suelo se denominan "amplificadores operacionales de suministro único".

Otro problema es que la hoja de datos comienza con voltajes de suministro de +/- 5V, lo que significa GND + 5V en V +, y GND - 5V en V-, lo que resulta en una diferencia de 10V. No le dice nada acerca de la operación con un simple suministro de 5V, probablemente el chip funcionará bastante mal incluso si los voltajes de entrada y salida están cerca de los 2.5V.

El LM358 sugerido es un amplificador operacional muy barato que está diseñado para trabajar con entradas cerca del suministro negativo. La hoja de datos LM358 así se declara explícitamente en los puntos destacados:

  

El rango de voltaje de modo común de entrada incluye tierra

El voltaje de salida del LM358 debe estar por encima de 0.6V, ya que el chip es muy débil para bajar el voltaje. La hoja de datos aún afirma que la salida puede oscilar hacia el suelo, lo que es técnicamente cierto, si no hay una corriente significativa para hundir.

El LM358 no tiene entradas JFET como TL082 y, por lo tanto, consume una cantidad medible de corriente en las entradas (mientras que la teoría del amplificador operacional le dice que un op-amp tendría una resistencia de entrada infinita), esta corriente se denomina corriente de polarización de entrada, y la hoja de datos especifica alrededor de 50 nanoamperios que fluyen desde el suministro positivo desde los pines de entrada y deben ser enviados a tierra por circuitos externos. Sin embargo, las resistencias en su ejemplo son lo suficientemente bajas como para que 50nA no importe. Existen op-amps similares con un solo amplificador en un paquete de 8 pines (LM321) y 4 amplificadores en un paquete de 14 pines (LM324).

Un ejemplo de una mejor plataforma barata de un solo suministro que la serie LM321 / LM358 / LM324 es la serie TLC27x.

    
respondido por el Michael Karcher

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