Problema del amplificador operacional del amplificador diferencial

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Estoy aprendiendo amplificador diferencial, y ha sido divertido y suave, pero aquí encuentro un problema. Esta es una configuración de amplificador diferencial de 10x, y la caída de voltaje en R5 (0.01 ohm) es de 5mv, por lo que la salida debería ser de 50mv, pero la simulación me dio una salida de 97mv extraña, casi el doble del resultado esperado. ¿Cuál es el problema aquí? 

V(n001):     4.55006     voltage
V(n004):     4.54596     voltage
V(n003):     5   voltage
V(out):  0.0972042   voltage
V(vb):   4.995   voltage
V(va):   5   voltage
V(n002):     0.000604282     voltage
Id(M1):  0.49994     device_current
Ig(M1):  -2.31583e-009   device_current
Is(M1):  -0.49994    device_current
I(R6):   0.49994     device_current
I(R5):   -0.499984   device_current
I(R4):   -4.54596e-005   device_current
I(R3):   -4.45285e-005   device_current
I(R2):   -4.54038e-005   device_current
I(R1):   -4.44944e-005   device_current
I(V2):   6.45349e-005    device_current
I(V1):   -0.500029   device_current
Ix(u1:1):    -5.57749e-008   subckt_current
Ix(u1:2):    -3.41455e-008   subckt_current
Ix(u1:99):   -6.45349e-005   subckt_current
Ix(u1:50):   2.00963e-005    subckt_current
Ix(u1:28):   4.45285e-005    subckt_current
    
pregunta Atmega 328

3 respuestas

3

Las respuestas están en la hoja de datos de LM358.

enlace

La mayoría de los amplificadores operacionales tienen límites en el rango de voltaje de entrada en modo común. En su circuito, las entradas + y - del amplificador están a aproximadamente 4.55V. Pero la página 5 de la hoja de datos dice que el rango del modo común va de 0V a VCC - 1.5V. Dado que está operando el amplificador desde una fuente de 5V, el voltaje máximo en modo común es de 5V a 1.5V = 3.5V.

Bajar el valor de V1 a 3.5V o menos puede solucionar su problema.

Además, la mayoría de los amplificadores operacionales tienen problemas para conducir la salida hasta 0V o VCC. El LM358 no es una excepción. En su circuito, la etapa de salida del amplificador operacional se está hundiendo alrededor de 50 uA de corriente a través de su resistencia de realimentación de 100K. Si observa la figura 11 de la hoja de datos, verá que la salida del amplificador operacional no llegará a 0 V cuando se obtenga 50 mA de corriente.

Una forma en que puede solucionar esto es proporcionar una resistencia desplegable en la salida (por ejemplo, 100 ohmios) para ayudar al op-amp a llegar a tierra.

Incluso con la resistencia desplegable, es posible que no siempre llegue a 0V. Si desea que la salida sea precisa a medida que se acerque a 0 V, necesitará algún tipo de suministro negativo.

La alternativa a usar un suministro negativo es usar una referencia de 2.5V y conectar R4 a esa referencia en lugar de a tierra. Sus mediciones serían todas relativas a 2.5V en la salida. Entonces, por ejemplo, una diferencia de 5 mV en la entrada da 2.5V + 10 x 5mV = 2.55V en la salida.

    
respondido por el user4574
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Sus voltajes de entrada de ~ 4.5V están fuera del rango para el LM358 operado desde +5/0, por lo que no funcionará en absoluto en realidad de todos modos.

Dé el op-amp + 8 / -5 suministros y funcionará (más o menos) pero cuando calcule la coincidencia requerida de las resistencias tendrá una sorpresa desagradable. Si desea una precisión de 5-10%, necesitará resistores emparejados a mejor que 0.01%.

E incluso si hace todo eso, seguirá siendo basura porque la tensión de desplazamiento de entrada máxima del LM358 puede ser tan mala como 3 mV, que es el 60% de su señal completa, o aproximadamente 10 veces peor de lo que necesitaría para 5% de precisión.

Para resumir, es un mal enfoque que haría que un op-amp realmente bueno se vea muy mal, y para empezar estás usando un op-amp malo.

    
respondido por el Spehro Pefhany
2
  

Esta es una configuración de amplificador diferencial de 10x, y la caída de voltaje   a través de R5 (0.01 ohm) es 5mv, por lo que la salida debería ser 50mv

Puntos a tener en cuenta

  • El voltaje de compensación de entrada de 3 mV se suma o resta con su señal de entrada de 5 mV y lo hace potencialmente en el rango de 2 mV a 8 mV.
  • Está excediendo el rango de voltaje de modo común de entrada por algún margen

Obtenga un amplificador operacional riel a riel con un voltaje de compensación de entrada de sub 100 uV si desea cierta precisión.

    
respondido por el Andy aka

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