El amplificador operacional recoge las oscilaciones del riel de alimentación desde el conveter de refuerzo

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He construido un circuito que detecta el audio ambiente a través de un micrófono electret, amplifica la señal de audio utilizando un amplificador operacional LM386 (ganancia = 200) y luego procesa esa información de audio. La placa se alimenta a través de un convertidor de refuerzo LM2623, que aumenta una batería LiPo de 3.7V a 5V para los rieles de alimentación en la placa.

El circuito del amplificador operacional está configurado como el diagrama de ganancia = 200 en su hoja de datos. El convertidor se configura de acuerdo con el esquema de aplicación típico en su hoja de datos.

El LM2623 (y, por lo que entiendo, muchos convertidores de impulso) produce pequeñas oscilaciones en los rieles 5V-GND, generalmente no más del 1% de pico-pico. Esto no supondría ningún problema, excepto que la señal de audio que mi amplificador operacional debe amplificar también es muy pequeña.

Tengo condensadores de 100 uF y 1 uF entre 5V-GND antes y después del convertidor, así como cerca del amplificador operacional.

Parece que mi amplificador operacional está amplificando las oscilaciones en los rieles 5V-GND, arruinando así mis datos de audio. He confirmado que son las oscilaciones porque las oscilaciones y la salida del amplificador operacional están sincronizadas y tienen la misma frecuencia. Me pregunto cómo puedo evitar este problema. Dado que el convertidor de refuerzo no puede evitar la ondulación de la salida, me gustaría saber cómo evitar que el amplificador operacional detecte este ruido, o si hay algo más importante que podría faltar.

    
pregunta Ryan Tuck

3 respuestas

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Sí, los opamps captarán parte de la señal de su alimentación y la interpetarán como entrada. Esto es exactamente lo que la especificación rechazo de la fuente de alimentación está ahí para cuantificar. Un opamp ideal tendría un rechazo de la fuente de alimentación inifinita, pero los opamps reales tienen bastante menos que eso.

Incluso con la especificación de rechazo de la fuente de alimentación, no puede tomarlo como valor nominal. Es muy raro que se especifique la frecuencia, por lo que se supone que está solo en DC. El circuito activo en el opamp que le permite ser relativamente inmune a las señales de potencia solo funciona en un rango de frecuencia. Puede ser menos susceptible a las señales de potencia a altas frecuencias porque la respuesta general del opamp cae con la frecuencia, o puede ser más susceptible porque el circuito de rechazo activo no puede manejar las altas frecuencias también.

Cuando esté amplificando pequeñas señales con una gran ganancia, debe filtrar la fuente de alimentación. Esta es una práctica estándar. Incluso una pequeña señal de potencia en su pequeña señal puede hacer un gran lío en el sentido descendente. Para amplificadores sensibles, como cuando amplifica una señal de micrófono, siempre filtre la fuente de alimentación.

En su caso, coloque un inductor de chips de ferrita en serie con el cable de alimentación al sensor, seguido de una tapa de cerámica sustancial a tierra. Algo así como un inductor de chip de 1 µH o más seguido de 10 µF a tierra suele ser lo suficientemente bueno. Esto formará un filtro L-C que atenúa fuertemente las altas frecuencias. Estos inductores de chip generalmente tienen una resistencia de unos 100 mΩ, que forma un filtro RC con el condensador que generalmente atenúa las frecuencias más bajas antes de que se active el LC. Para circuitos realmente sensibles, ponga dos de estos filtros en serie en cada alimentación de potencia.

    
respondido por el Olin Lathrop
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Si las conexiones del circuito no se adhieren a una práctica razonable, ninguna cantidad de filtrado realmente ayudará mucho. Cualquier conexión entre el micrófono y la entrada del amplificador no debe compartir puntos comunes con los rieles de suministro. Esto significa que el pin 2 DEBE estar conectado directamente al pin 4 y el extremo inferior de la olla debe estar conectado al pin 4. Igual que al micrófono. Alimente 0V en a la derecha en el dibujo de abajo y marque el potenciómetro, el micrófono y el pin2 en el pin4: haga una conexión única a 0V.

Volviendoalcircuitoquehaelegido,sicolocóuncondensadorenelpin7,esmuyimportantequelohagaporqueesoestablecelascapacidadesderechazodelaPSUdeldispositivo.Pruebeun47uFsinonoshadicholoquehaajustado.

Sin una tapa ajustada, el amplificador rechazará el ruido de la unidad de suministro de energía en todo el rango de frecuencias que podría manejar a una potencia de 6dB. En otras palabras, si tiene 1Vp-p en los rieles, obtendrá 0.5Vp-p en la salida.

Una palabra acerca de la fuente de alimentación conmutada: es un tipo básico y se salta por ciclos debido a su simplicidad, lo que produce una mayor tensión de rizado de lo que uno esperaría normalmente. Vea abajo: -

Esto se puede mejorar mucho con algunas modificaciones simples a algo como el nivel en el diente de sierra en las rampas ascendentes y descendentes, sin embargo, me inclino a que produzca + 6V y tenga una baja de abandono El regulador lineal lo sigue si no puedes eliminar el ruido.

    
respondido por el Andy aka
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Una técnica para mejorar la ondulación de la fuente de alimentación, a costa de la eficiencia, es ir con un enfoque de dos etapas: ajustar un regulador lineal a la salida del regulador de conmutación. He visto este enfoque en suministros de energía médicos que necesitan un contenido de armónicos bajo y una ondulación baja en sus salidas de CC.

Esta técnica (por supuesto) requiere que la salida de refuerzo sea más alta que el espacio libre mínimo que requiere el regulador lineal, pero elimina la gran onda generada por la regulación histerética (descrita sucintamente por Andy aka) que un LC normal o filtro puramente capacitivo tendría más dificultades para tratar.

Si el convertidor de refuerzo se estuviera cargando lo suficiente para mantenerlo funcionando de manera continua, lo más probable es que pueda arreglárselas con una etapa de filtro LC entre el opamp y el riel de la fuente de alimentación como lo describe Olin.

    
respondido por el Adam Lawrence

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