El disparador Schmitt con 741 op-amp no se comporta como en la simulación

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Estoy implementando un disparador Schmitt usando el circuito que se muestra a continuación. Este circuito consta de un amplificador operacional LM741, que actúa como un disparador Schmitt asimétrico con una sola fuente de alimentación. De acuerdo con esta calculadora , elija una fuente de 5 V y resistencias de 1 kohm para R1, R2 y RFB debe dar como resultado un umbral inferior de 1,66 V y un umbral superior de 3,33 V.

Primero simulé este disparador Schmitt en LTspice con un op-amp ideal (universal op-amp 2). A continuación se muestra un diagrama del circuito.

Estodiolugarauncomportamientoidealenelquelasalidasesaturaarielpositivoonegativo(tierra)cuandolaentradacaepordebajodelumbralinferioroaumentaporencimadelumbralsuperior,respectivamente:

Acontinuación,reemplacéelamplificadoroperacionalidealconunLM741(loqueestoyusandoenlapráctica)yvolvíaejecutarlasimulación.ObtuveelmodeloLTspiceparael741del sitio web de TI . El diagrama del circuito se muestra a continuación:

Alejecutarlasimulación,encuentroqueelamplificadoroperacionalnopuedesaturarsecompletamentehastaelrielpositivoohaciaelrielnegativo:

Acontinuación,construíeldispositivoenunaplacadepruebasymedíelvoltajedesalidacuandolaentradaestabaconectadaatierra(0V)oconectadaalafuentede+5V.Unafiguraquemuestramicircuitosemuestraacontinuación.Elcableverdedelaizquierdaestáconectadoatierra,elcableverdedeladerechaestáconectadoa+5V,elcablerojoeslaentradayelcableazuleslasalida.

Cuandomidolatensióndesalidaconunosciloscopio,encuentroquecuandolaentradaestáconectadaatierra,lasalidaesde+4.5Vycuandolaentradaestávinculadaa+5V,lasalidaesde2V.

Preguntas:

  1. ¿Dedóndeprovienelanoidealidadenelamplificadoroperacional741?¿Quéhacequetantolasegundasimulacióncomoelcircuitorealsedesvíendelamplificadoroperacionalidealenlaprimerasimulación?
  2. ¿Esposiblehacerqueel741secomportemáscomounamplificadoroperacionalideal?¿Ohayotrosamplificadoresoperacionalesquepodríaconsiderarusarquetenganespecificacionessimilaresparalacorrientedesalidaquesecomportenmáscomoelamplificadoroperacionalideal(losnúmerosdepiezaseríangeniales)?
  3. ¿Porquéelresultadosimuladoparael741nocoincideconelresultadoexperimental?

Editar:alverelcomentariode@Felthryry,simuléelmismocircuitoperoconunLM358enlugardeLM741utilizandoelmodeloencontrado aquí . Mi circuito y el resultado se muestran a continuación:

    
pregunta Vivek Subramanian

1 respuesta

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El LM741 nacional (ahora TI) realmente no está bien bien caracterizado por funcionar con un solo riel de suministro \ $ 5 \: \ text {V} \ $. La hoja de datos LM741 sugiere que con su carga, está garantizado que obtendrá dentro de aproximadamente \ $ 3 \: \ text {V} \ $ de cada carril. Lo típico es mejor; dentro de aproximadamente \ $ 1 \: \ text {V} \ $ de cada carril. Pero esa no es la garantía sobre su rango de operación. Por lo tanto, se puede hacer un buen argumento de que no se puede garantizar al LM741 que funcione en un \ $ 5 \: \ text {V} \ $ rail.

Dicho esto, es probable que puedas hacer que funcione aquí.

Para hacerlo, sin embargo, debo considerar una manera de asegurarme de que una pequeña excursión de la salida del opamp LM741 sea suficiente para conducir algo hasta los rieles. Puede poder obtener la salida cerca de \ $ 1 \: \ text {V} \ $, pero prefiero ser conservador y no figurar mejor que \ $ 2 \: \ text {V} \ $ por encima del suelo. Usted puede también poder obtener la salida cerca de \ $ 4 \: \ text {V} \ $, pero prefiero ser conservador y no figurar mejor que \ $ 3 \: \ text {V} \ $ por encima del suelo. Manténgalo lo más conservador posible y trabaje desde allí.

Esta etapa de salida discreta se puede agregar a su opamp:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

(Como no tienes un voltaje de punto medio para usar, tuve que construir uno usando el divisor de voltaje \ $ R_6 \ $ y \ $ R_7 \ $.)

Eso es todo. Creo que eso permitirá que un LM741 funcione bastante bien al conducir una salida de comparador cerca de los rieles. Y lo hará también con una carga bastante creíble (¡mayor cumplimiento de la corriente de salida!)

Por supuesto, existe la opción obvia de comprar una mejor opamp para este propósito (o comparador).

    
respondido por el jonk

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