El problema es la forma en que alimentas el amplificador operacional. Su esquema de polarización garantiza que haya 36 V entre los rieles V + y V del amplificador, pero no garantiza que V- esté a -18 V y que V + esté a +18 V.
Por ejemplo, observe lo que sucede si ajusta el voltaje de entrada (uC) a 0.56 V. Ahora, si está operando en su rango lineal, el op-amp tomará 3.4 mA de la fuente positiva y lo expulsará de su fuente. pin de salida, que fluye a través de R4 y R3, produciendo 0.65 V en el pin IN, completando el bucle de realimentación.
Pero después de fluir a través de R3, ¿a dónde van esos 3.4 mA? Necesita volver al terminal negativo de la fuente de alimentación. Por lo tanto, fluye a través de la conexión a tierra a R1, y a través de R1 al terminal negativo del suministro.
Pero 3.4 mA por 10 kohms es 34 V, lo que significa que el terminal negativo de la fuente de alimentación es de -34 V. Por lo tanto, el terminal positivo de la batería está a +2 V. Pero el LM741 no puede manejar su pines de salida superiores a 2 V por debajo de su terminal de alimentación positiva (para una carga de 2 kohms, según la hoja de datos de TI. Para la carga de 250 ohmios en su circuito, el límite será aún más bajo). Así que esto va a llevar el amplificador operacional a la saturación. No va a obtener un voltaje de salida más alto del amplificador operacional, o más corriente a través de la carga (R4).
¿Qué puedes hacer para solucionar esto?
Sus opciones incluyen
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Use un divisor menos rígido para establecer su referencia de tierra en relación con los terminales de suministro. Pero esto comenzará a desperdiciar una gran cantidad de energía si lo hace lo suficientemente conforme para manejar corrientes de retorno de 20 mA.
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Use suministros apropiados de +/- 18 V independientes, cada uno con su propia referencia de fondo.
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Use otro circuito regulador op-amp o lineal para mantener el nodo de tierra virtual a 18 V por debajo del terminal de suministro positivo.
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Use un dispositivo de derivación para establecer el voltaje de tierra virtual. Por ejemplo, un diodo Zener de 15 V en lugar de R1 podría elegirse fácilmente para permitir que fluyan 20 mA adicionales sin que los voltajes del nodo de alimentación cambien en más de unos pocos 10 mV en relación con el nodo de tierra. Tenga en cuenta que con una corriente de salida de 20 mA, el amplificador operacional consumirá alrededor de 320 mW y el zener consumirá alrededor de 330 mW, por lo que deberá elegir sus paquetes en consecuencia.
