amplificador inversor de amplificador operacional, baja corriente, con ruido de CA a 50Hz

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Estaba haciendo algunas mediciones para un curso. Amplificador operacional, LM741 en una configuración de inversor x10.

Cuando las resistencias en uso llegan a ser lo suficientemente altas, 1 mohm y 10 mohm, la salida es correcta pero tiene un ruido de 50Hz en la parte superior, de amplitud que sugeriría un 80nA extra a través de las resistencias. Ese efecto no se ve al simular en PSpice, pero es el comportamiento esperado ya que otras personas también lo midieron.

Ahora, la hoja de datos da 80nA como la corriente de polarización, así que yo, que todavía no sé mucho cómo funciona internamente un op-amp, sospeché que era el culpable. Sin embargo, me han dicho que la corriente de polarización siempre es DC, por lo que no puede tener nada que ver con eso, y que tiene que ver con algo que actúa como una antena, pero no se me ofreció una explicación clara. ¿Es eso cierto? No tengo ni idea de lo que está pasando y agradecería la orientación

EDIT

El objetivo es solo educativo, es entender el comportamiento. Con resistencias de 1k-10k funciona perfectamente. 50Hz es la frecuencia de la red, por lo que el ruido seguramente se debe a eso. Pero me gustaría saber más por qué ocurre ese ruido, cómo modelarlo de manera que explique el hecho de que está ahí con resistencias de 1 Mhm pero no con 1K. Además, si está relacionado con algún parámetro en la hoja de datos LM741 que explica la amplitud del ruido

    
pregunta Rojo

4 respuestas

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No intentaré responder a toda la pregunta, pero intentaré explicar por qué te están recogiendo y por qué importan los valores de la resistencia.

El pick-up, como se ha dicho, proviene de la tensión de la red. Podría provenir de una pequeña ondulación que se filtra a través de los reguladores de la fuente de alimentación a los rieles de su circuito, o simplemente podría estar acoplado desde líneas eléctricas cercanas. En cualquier caso, el hecho de que el cambio de los valores de la resistencia lo afecte fuertemente sugiere que esto es una recuperación capacitiva:

Laideaprincipalesqueelcampoeléctricodealgúnlugarconunaseñalde50Hzestáterminandoenelcobreconectadoalaentradainversoradesuop-amp.Estotieneelmismoefectoquesihubierauncondensador(muypequeño)entreesafuenteylaentradadesuamplificadoroperacional.

Entonces,¿porquéimportanlosvaloresderesistencia?

Supondréqueelcircuitodeconducciónquesuministralaseñaldeseadaenelpuerto"en" de su circuito tiene una impedancia baja. Y sabemos que la salida del amplificador operacional tiene una impedancia baja, y las entradas tienen una impedancia muy alta. Por lo tanto, el circuito equivalente de CA para la fuente de interferencia que llega a la entrada del amplificador operacional se ve así:

Aquí,laentradadeinversióndelamplificadoroperacionalestáconectadaalpuntomediodondeelcondensadorseconectaalasdosresistencias(comoenelcircuitoreal).Podemosverinmediatamentequeestoesundivisordevoltaje.Paraunafrecuenciafija,elcondensadortendráunaimpedanciafija:1/(2*pi*f*C).Porlotanto,amedidaqueaumentalosvaloresderesistencia,aumentadirectamentelaseñalqueveelamplificadoroperacional,hastaquelaresistenciaenparaleloesmuchomásquelaimpedanciadelcapacitoryestácercadel100%deacoplamiento.

Esteefectodivisorexplicaporquéamenudoescuchamossobreelblindajeoelaislamientodelos"nodos de alta impedancia" en los diseños de circuitos de amplificadores operacionales.

    
respondido por el The Photon
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Al leer su descripción, se puede decir que está en un país que tiene una alimentación de 50 Hz.

No dices cómo estás armando el circuito, haciendo tablas o de otra forma. Pero no hay razón para tener valores de resistencia tan altos. El ruido de Johnson también será demasiado alto y el problema principal es que su cableado está recogiendo campos de permanencia y la alta resistencia impide que el amplificador operacional pueda dominar la señal del agresor.

Más mejoras que puedes hacer:

  • coloque una resistencia equivalente a la resistencia paralela 1M || 10M de la entrada no inversora a tierra.
  • proteja la entrada de inversión para reducir la posibilidad de recolección.
respondido por el placeholder
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Como han dicho otros, el circuito está recogiendo la frecuencia de la red de 50Hz.

Explicó que está haciendo esto para su educación, por lo que recomendaría algo que tenga valor educativo: intente moverse por el circuito y medir la amplitud del ruido de 50 Hz. Encontrará que no solo el lugar, sino que incluso la orientación del circuito puede jugar un papel en la forma en que se recibe y amplifica el ruido. Probablemente también encontrarás otras frecuencias cerca de otros dispositivos electrónicos ...

O incluso, para fines educativos, puede tocar la entrada a varios objetos (no a la red, u otros voltajes peligrosos, por supuesto ...), como su mano.

También: no, NO funciona "bien" con resistencias de 1k a 10k, ¡solo el ruido es mucho más pequeño! Suba la sensibilidad en el alcance y tendrá la oportunidad de verlo.

    
respondido por el ppeterka
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El ruido de 50Hz será de la red eléctrica. Ya que está aprendiendo, probablemente estará alimentando su circuito desde una fuente de voltaje de laboratorio. Si observa aproximadamente 10 kHz, debería ver algo más de distorsión, siempre que su nivel de ruido sea lo suficientemente bajo, este pico más bajo a mayor frecuencia es la firma de los dispositivos de conmutación de alimentación en su fuente de alimentación.

El ruido en su circuito es más bajo cuando utiliza resistencias de valor más bajo porque su circuito está dominado por el ruido térmico generado dentro de las resistencias. En la mayoría de los casos, los valores más altos de resistencia significan una mayor potencia de ruido.

    
respondido por el Ronan

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