¿Qué sucederá si alimente un UA741 op-amp con un voltaje de suministro negativo inferior al recomendado?

Esto generalmente no es una buena idea (muerte para su ADC), así que repasemos el problema.

Mirando el DS en la página 5: -

• Para un riel positivo de 15 voltios, la salida máxima garantizada es de +12 voltios
• Pero normalmente podría ser de +14 voltios

Digamos que usted decide que la cifra de +12 V es la mejor (se le garantiza una caída de 3 V desde el riel positivo). Usaría un riel de +8 V y sería capaz de generar una señal de pico de +5 V.

Ahora, construyes el circuito, pones una entrada en el 741 y destruyes el ADC. Es posible que se pregunte por qué destruye el ADC, ya que el 741 es capaz de proporcionar entre +5 V (garantizado) y +7 V (típico) al ADC y es probable que +7 V supere la clasificación máxima en voltajes de entrada que su ADC puede manejar con seguridad. No importa lo cuidadoso que sea al poner la señal del tamaño correcto en el 741, eventualmente destruirá el ADC (a menos que tenga buenas especificaciones de sobrecarga de entrada). Incluso podría destruir el ADC en el primer mili segundo si aplica el poder al (realmente horrible) 741.

La forma correcta de hacerlo es usar un amplificador operacional riel a riel que maneje el ADC. Sí, tal vez pierda 50 mV en la parte superior (+5 V) y 50 mV en la parte inferior (0 V), lo que le deja con un rango de 4.9 voltios, pero este es el precio que debe pagar.

Mismo problema con el carril negativo. Sí, puede encontrar un riel negativo para trabajar con su amplificador operacional, pero probablemente destruirá el ADC con voltajes negativos excesivos.

Desde un ángulo diferente, intente mirar la hoja de datos del ADC y vea qué dice que es el rango utilizable: puede haber una cifra de compensación de cero de varios milivoltios y esto le indica que es probable que el valor más bajo de varios mV de la entrada del ADC inutilizable. También puede haber una tolerancia de ganancia de ADC que le impide utilizar varios mV, por lo que, incluso si tiene la señal de entrada perfecta para el ADC, nunca puede garantizar que pueda usar todo el rango.

¿Qué tan importante es esto? De acuerdo, limite su rango de entrada para decir 4.8 voltios de 5 voltios, eso es 96% de cobertura. Digamos que su ADC es de 12 bits. Su cobertura es del 96% de 4096 = 3932 LSbs. Tome el registro de 3932 y divídalo por log2 para obtener el número real de bits de uso, es decir, 11.94. ¿No es mucho un compromiso?

Si observa la mayoría de las especificaciones de ADC, encontrará que especifican SNR (relación señal a ruido u otros rendimientos de CA) con una señal de entrada que es típicamente de 0.5 dB por debajo de la escala máxima teórica. ¿Cuánto es 0.5 dB abajo en números reales para un intervalo teórico de 5V?

Es el 94.4%, así que no te obsesiones con esto y no intentes sobrecargar tu ADC.

Si coloca 12 voltios en las entradas de suministro positivo y negativo del amplificador operacional, funcionará de la misma manera independientemente de si elige llamar a esos valores +6 y -6, +12 y 0, o +8 y -4. El 741 solo puede generar unos 3 voltios de cada riel. (Puede encontrar esto en la hoja de datos al observar que el voltaje de salida máximo con una fuente positiva de + 15V es de + 12V, y de manera similar en el lado negativo). Dijo que no necesita una salida negativa, así que divida su fuente en + 8V y -4V, o + 9V y -3V, le darán el rango de salida de 0-5V que necesita.

O consigue un amplificador operacional diferente. La TI 2471/2/4, por ejemplo, se ejecutará en una fuente única de 5 V y puede producir una salida de unas pocas decenas de milivoltios de ambos rieles.