amplificador de diferencia de ruido blanco de amplificador operacional de bucle abierto

Demasiada ganancia. El amplificador es de bucle abierto por lo que su ganancia será de alrededor de 100.000. Cualquier diferencia entre los voltajes de la fuente, incluso 1mv, provocará que la salida se recorte (se asienta lo más cerca posible de uno de los rieles de suministro).

Busque ejemplos de cómo configurar la ganancia operativa en algo más razonable (por ejemplo, 100 o 1000) como el amplificador "no inversor" aquí . Con Rf = 100k y Rg = 1k, la ganancia sería un valor razonable de 101. También necesitará solo una de sus entradas de fuente de ruido.

Una advertencia acerca de la ganancia excesivamente alta de un operador: el ancho de banda se reduce (vea "ancho de banda de bucle abierto" y "ganancia / ancho de banda", también conocido como "ancho de banda de ganancia unitaria"), por lo que el ruido de un amplificador de este tipo no será "blanco" espectralmente plana). Debe decidir el ancho de banda que necesita y establecer la ganancia en consecuencia. Para un ADC, el ancho de banda suele ser menos de la mitad de la frecuencia de muestreo. Para el ruido blanco, probablemente no seamos tan estrictos como lo haríamos con las señales generales, pero aún así, un ancho de banda de 30 kHz es razonable dado su límite de 77 kHz en la frecuencia de muestreo.

Para un TL082 , el ancho de banda de ganancia unitaria se especifica como 3 MHz, por lo que limita nuestra ganancia a 3MHz / 30kHz = 100 para una sola etapa de amplificador. Puede elegir un opamp más rápido o agregar una segunda etapa de amplificador para obtener una mayor ganancia. (Sin embargo, puede ser difícil evitar que un amplificador de gran ancho de banda y gran ganancia gire)

Es posible que desee controlar la ganancia de CC por separado de la ganancia de CA, y establecer la ganancia de CC en un valor más bajo, como 1. Esto se hace fácilmente con un condensador (por ejemplo, de 10 a 100 uf) en serie con Rg. Luego, puede aumentar Rf para aumentar la ganancia sin el recorte de salida del desequilibrio de CC (pero a costa del ancho de banda reducido).

EDITAR: El simple acoplamiento de condensador reduciría la ganancia de CC a 0. Este enfoque tiene una ganancia de CC de uno, que se aumenta fácilmente con una resistencia a través del condensador, hasta cierto valor intermedio. Cualquiera de los dos enfoques funciona.

Puede emplear filtros de orden superior para mejorar la respuesta en torno al punto de corte elegido; Por el momento creo que añade complejidad. O puede establecer el corte a 0,1 Hz, pero creo que tendría que esperar aproximadamente un minuto antes de que se instale después del encendido.

Los amplificadores operacionales se saturarán en uno de los rieles, o se martillarán entre los dos rieles, cuando esté en modo de bucle abierto. Recomiendo reemplazar el amplificador operacional con un amplificador de instrumentación como el AD623 (solo riel de suministro a riel), y de esa manera no tendrá que preocuparse por resistencias de precisión como lo haría si estuviera haciendo una diferencia de amplificador.

No olvide que en algún momento la diferencia entre sus dos fuentes de ruido será negativa, por lo que si desea trabajar con una fuente de alimentación Vref en Vcc / 2.

Perdóneme si mi teoría OpAmp está oxidada, pero aquí es cómo abordaría el problema.

Primero comenzamos usando una sola fuente de ruido. De esta manera evitamos cualquier problema con las compensaciones entre dos fuentes diferentes. Usando R2 y C1, tomamos una copia de la fuente de ruido y la filtramos para reducir el nivel de ruido. Luego, utilizando el primer OpAmp, amplificamos la fuente de ruido con respecto a la versión filtrada.

Entonces lo hacemos de nuevo. Esto da un total de ganancia de 400x, 8 mV de ruido. Puede intentar ganancias más altas o más etapas si lo desea.

Por último, usamos un comparador para convertir esto en una señal de ruido digital de 1 bit.