Schmitt Trigger no alcanza la saturación completa

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Estoy intentando desarrollar un sensor basado en el dispositivo optoelectrónico CNY70. Quiero filtrar la señal para que la lea un microprocesador, donde el umbral para cambiar entre niveles lógicos podría ajustarse manualmente mediante un potenciómetro. Luego, pensando en un amplificador operacional ideal, vine con algo como esto:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Con esta construcción de suministro único para el amplificador operacional, tendría que obtener una banda de histéresis para la conmutación de nivel lógico de aproximadamente 150 mV, centrada alrededor del voltaje dado por el potenciómetro en la compuerta de inversión.

Construí el prototipo real utilizando el amplificador operacional L2904N e hice algunas mediciones con un voltímetro y un Arduino. La banda de histéresis para la configuración de Schmitt Trigger funciona casi perfectamente para cambiar los niveles lógicos, sin embargo, esos niveles lógicos no se corresponden con el suministro del amplificador operacional ... Idealmente, debería obtener niveles lógicos de 0V a 5V, pero estoy obteniendo niveles de 0V - 3V.

Entonces, ¿cuál es la cosa no ideal que está causando este problema? Creo que podría estar relacionado con cualquier corriente de salida máxima que el amplificador operacional pueda manejar, pero la hoja de datos en realidad no proporciona ninguna información sobre la corriente de salida. ¿Qué piensas?

    
pregunta Jaime_mc2

3 respuestas

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Caídadevoltajedesalidavsfuenteactual.Fuente: hoja de datos LM2904 .

La hoja de datos explica la respuesta.

Lo mejor que obtendrás de ese amplificador operacional es > 1 V menos que el suministro positivo. A medida que intenta extraer más corriente, el voltaje cae y se colapsa completamente en > 30 mA. Con su resistencia de 220 Ω probablemente esté esperando 10 mA. He marcado en el gráfico que puede esperar una caída de 1.5 V en el voltaje de salida.

  

Entonces, ¿cuál es la cosa no ideal que está causando este problema?

La salida no alcanza V +.

  

Creo que podría estar relacionado con cualquier corriente de salida máxima que el amplificador operacional pueda manejar, ...

Hay limitaciones tanto de voltaje como de corriente.

  

... pero la hoja de datos en realidad no proporciona información sobre la corriente de salida.

La experiencia es saber dónde mirar. ¡Ahora eres más sabio!

Actualización: una posible solución.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Figura 2. La adición de una resistencia de pull-up y un diodo le dará al GPIO más +0.7 V en condiciones altas y bajas.

Debe resolver si esto resolvería el problema.

    
respondido por el Transistor
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Cuando el LM2904 hace que la salida sea alta, la corriente debe pasar por dos transistores y una resistencia:

Por lo tanto, no podrá subir al suministro positivo, especialmente con toda la corriente para el LED.

Para obtener una señal digital adecuada, reemplace el opamp con un comparador.

    
respondido por el CL.
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El problema está en el rango de voltaje de salida LM2904, que no se acerca demasiado al suministro positivo (vea VOH en la hoja de datos: típicamente VCC - 1.5V con una carga de 10 kOhm, aproximadamente 3.5V). Una solución rápida es otra parte que se acerca al suministro positivo, con salida de riel a riel (RRO), como un LMV358.

Otra mejora puede ser poner una resistencia pull-up en la salida del amplificador operacional, pero eso requeriría también eliminar la carga del LED, aumentar la resistencia en serie o invertir su comportamiento (conectado a + 5V, en lugar de GND).

De todos modos, como ya se respondió, es probable que su MPU / MCU acepte el nivel de 3-3.5V como nivel '1', incluso si se alimenta a 5V. Puede verificar que en su hoja de datos, entre las características eléctricas de los puertos de E / S.

    
respondido por el LuC

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