¿Por qué el voltaje de salida del amplificador operacional siempre se satura (en un circuito amplificador no inversor)?

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Estoy tratando de amplificar el voltaje medido a través de una resistencia de derivación (Rs). Estoy utilizando un circuito amplificador no inversor (como se muestra en la figura). El voltaje esperado en la derivación está en el rango de 0-50 mV, y me gustaría una ganancia de amplificación de alrededor de 100 (40dB), por lo que puedo medirlo con un canal A2D con un rango de entrada de 0-5V. Para lograr esto, las resistencias que estoy usando son Rf = 10,000Ohm y Rg = 100Ohm, dando una ganancia de bucle cerrado de 101. El op-amp que estoy usando es un NTE778A. Estoy alimentando este circuito utilizando una fuente de alimentación de 12V DC. El problema al que me estoy enfrentando es que, sea cual sea el voltaje que haya en la derivación, el voltaje de salida siempre está saturado a un valor que es (muy) ligeramente más bajo que Vcc. No estoy seguro de qué error estoy cometiendo, ni en la construcción del circuito ni en mi comprensión básica de este concepto de amplificación, y se agradece cualquier ayuda. Si este es un error común de novato, por favor, discúlpeme.

    
pregunta yunvee

2 respuestas

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Para tomar la respuesta de Glenn W9IQ y hacerla más específica, debe revisar la hoja de datos para el rango de entrada en el modo común de especificaciones. Para este amplificador operacional, con suministros de +/- 15 voltios, el rango permitido es un mínimo de +/- 12 voltios. En otras palabras, no está previsto operar con las entradas dentro de los 3 voltios de cualquiera de las fuentes (a +/- 15 voltios). Por supuesto, no está utilizando +/- 15, pero nuevamente el amplificador operacional no se caracteriza por ninguna otra fuente de alimentación, que debería ser un indicador de advertencia. Probablemente lo hará bien en 0/15, pero puede que no. Suponiendo que funcionará, aún debe asumir que las entradas deben estar dentro del rango de 3 a 9 voltios.

En otras palabras, su amplificador operacional es completamente inadecuado para el uso que le está dando. Necesita un amplificador operacional con entradas de riel a riel, o al menos con un rango de entrada que incluya V-. Un ejemplo barato de dicho amplificador operacional es el LM324.

Incluso si haces esto, hay algo que debes tener en cuenta. Su diagrama muestra el extremo inferior de la resistencia de derivación en el suelo y el extremo inferior de Rg en el suelo. Si su corriente es alta (digamos, un amplificador o más), y la derivación no se coloca directamente al lado del amplificador operacional, la corriente fluirá a través de otro cableado antes de ser referenciada a tierra, y esto producirá un error de factor de escala aparente . Peor aún, si hay otras corrientes altas corriendo alrededor de su sistema, también pueden detectarse hasta cierto punto. Es posible que vea compensaciones de salida inexplicables y otros efectos extraños que reflejen esas corrientes no reconocidas. O tal vez no. Pero dependiendo de lo que esté sucediendo en su sistema, esto puede ser un problema.

    
respondido por el WhatRoughBeast
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Los amplificadores operacionales comunes generalmente no funcionan bien cerca de sus rieles: tierra y 12 V en su caso. Alimentar el amplificador con una fuente de +/- 7 voltios o más (14 voltios en total) probablemente solucionará el problema.

También tenga en cuenta que debe configurar el amplificador operacional no utilizado en el paquete a una ganancia de uno para evitar oscilaciones que puedan interrumpir su circuito.

    
respondido por el Glenn W9IQ