Op-amp y manipulando su rango de salida lineal

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En primer lugar, permítame darle algunos antecedentes sobre el problema. No soy un hablante nativo de inglés y tengo un conocimiento básico de amplificadores y amplificadores operacionales.

Estoy teniendo problemas con un problema en inglés donde creo que no tengo suficiente experiencia para entender. Apreciaría enormemente si alguien pudiera poner en términos diferentes y me explicara lo que se me pide y señale el camino hacia la solución.

El problema como sigue:

  

Diseñe un circuito de un solo amplificador acoplado de CC que amplifique el rango de entrada de -100mV a + 50mV para tener la máxima ganancia posible sin exceder el rango de salida lineal garantizado típico.

En lo que respecta a mi comprensión:

Cuando se habla de un amplificador operacional, tenemos una curva característica típica de transferencia de voltaje (Vo x Vi), donde parte de ella es (casi) lineal. La solución que seguí, implicaba cambiar la región lineal para que estuviera completamente en el rango de -100 a 50 mV. Pero, ¿cómo hacerlo?

Busqué durante un buen rato y lo más cercano que obtuve fue un método de balanceo para un amplificador diferencial que usa transistores en el libro Millman / Halkias Electronics. Entonces, después de un tiempo, comencé a pensar que podría estar viendo el problema de manera incorrecta y decidí preguntar aquí.

Lo siento por mi inglés, trato de mantenerlo simple. Soy un graduado en ciencias de la computación con un poco de ingeniería.

Entonces, ¿cuál es exactamente el problema que se pregunta y cómo puedo resolverlo?

    
pregunta troop357

1 respuesta

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Bueno, el rango de entrada es claramente de 150 mV y el rango de salida se encuentra en esta oración: -

  

sin exceder el rango de salida lineal garantizado típico

Esto significa que para un amplificador operacional normal (que puede oscilar hasta 1,5 voltios de los rieles de alimentación) con un suministro "normal" de +/- 15 voltios, la oscilación de salida será de 30 voltios - 3 voltios = 27 voltios swing (pp).

Esto significa que la ganancia será de 27 voltios / 150 mV = 180.

Ahora tiene que decidir si los rieles de alimentación se aplican de manera diferente en su pregunta y si los amplificadores operacionales que se utilizarán pueden oscilar mucho más cerca de los rieles de alimentación que +/- 1.5 voltios.

La entrada que se está compensando es fácil de manejar. En primer lugar observo que la pregunta no implica ganancia de no inversión , por lo que la entrada de no inversión se puede establecer en -25 mV. Esto está a mitad de camino entre -100mV y + 50mV.

En otras palabras, la entrada de + 50 mV es 75 mV por encima del punto de polarización de -25 mV y la entrada de 100 mV es de 75 mV por debajo del punto de polarización de -25 mV, es decir, la simetría de entrada de -25 mV.

Para una entrada de + 50 mV (la entrada real relativa a -25mV es de 75 mV) y, con una ganancia de -180, impulsará la salida a 13.5 voltios negativos.

Cuando la entrada es -100mV, la entrada real es -75mV y esto impulsará la salida a 13.5 voltios en positivo.

Todas las partes intermedias serán lineales, como cabría esperar de un amplificador operacional.

Un punto pequeño es el -25mV en la entrada positiva: esto centrará la salida en -25 mV cuando no hay entrada presente y se podría argumentar que tendería a forzar la salida (para una entrada de + 50mV) a Ser -13.525 voltios, es decir, ligeramente en el recorte. Esto podría contrarrestarse calculando la ganancia para obtener exactamente -13.5 voltios.

Si desea verificar dos veces todo esto, intente usar un simulador gratuito como LTSpice

    
respondido por el Andy aka

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