¿Cómo puede garantizar la estabilidad de un amplificador inversor de configuración opamp?

2

Tuve que diseñar un circuito para medir el voltaje de un riel de fuente de alimentación negativa (-15 V) y alimentarlo a un ADC (rango de entrada acoplado de 0-3 V CC). Esta medida solo se usa para diagnósticos y no necesita una precisión muy alta para nuestros propósitos, por lo que no lo pensé dos veces y simplemente usé el amplificador de configuración de inversión de opamp para aplicar una ganancia de -0.15 (no en dB) para obtener la escalamiento adecuado y cambio de fase de 180 grados.

Después de hablar con algunos colegas, aprendí que existe la posibilidad de tener problemas de estabilidad dependiendo del opamp. Dijeron que algunos opamps le dirán explícitamente en la hoja de datos en qué tipo de ganancias y configuraciones estarán estables, pero el opamp que necesitamos actualmente en otros lugares (LM833DGK) no menciona ese tipo de datos. También intenté hacer un análisis utilizando la teoría de la retroalimentación, pero no pude obtener los resultados que necesito con los gráficos que figuran en la hoja de datos.

Esto me está volviendo loco porque es algo que nunca he visto mencionado en la escuela, o The Google , por lo que dicen mis resultados de búsqueda, pero tiene sentido.

¿Alguien puede aconsejarme sobre cómo asegurarse de que este circuito será estable en todas las condiciones? (Es ahora, pero no puedo garantizar diferentes ruidos, temperatura, hora del día, etc.).

    
pregunta Adam

1 respuesta

6

La respuesta corta es poner un límite a través de la resistencia de realimentación. Asegúrese de que esta tapa tenga cables cortos y esté físicamente cerca de los pines de salida y de entrada negativa.

Una tapa a través de la resistencia de realimentación también reducirá la ganancia general a altas frecuencias. Averigüe cuál es su frecuencia máxima de interés, luego ajuste la tapa para que la caída de paso bajo esté un poco por encima de eso. Lo más probable es que todavía permita un límite mucho más grande del necesario para mantener estable el funcionamiento.

Por ejemplo, digamos que está muestreando esta señal de voltaje de la fuente de alimentación cada 1 ms en el microcontrolador. Eso significa que las muestras no pueden representar frecuencias en la señal superior a 500 Hz de todos modos. Peor aún, si tales frecuencias existen, se convertirán en alias y, por lo tanto, en ruido en la señal deseada.

Digamos que al considerar los problemas de respuesta del sistema, usted decide que no necesita saber sobre el contenido de frecuencia por encima de 100 Hz. La rodadura de rodadura de un filtro R-C es

F = 1 / (2 π R C)

Cuando R está en Ohms, C en Farads, entonces F está en Hz. Para obtener una rodilla de 100 Hz con una resistencia de 15.8 kΩ se requieren 100 nF. Eso es mucho más de lo necesario para mantener estable el opamp (probablemente unos 10s de pF es suficiente para eso).

Entonces, la respuesta al ejemplo es que coloque un condensador de 47-100 nF a través de Rf. Esto no solo mantendrá estable el opamp, sino que reducirá las altas frecuencias no deseadas en Vout.

    
respondido por el Olin Lathrop

Lea otras preguntas en las etiquetas