Salida reducida del circuito de detección y retención de picos del amplificador operacional

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He utilizado op amp peak detector & Circuito de retención para encontrar el pico de voltaje obtenido del detector de centelleo y del preamplificador.

Observé que la salida de pico y retención observada era de 700 mV, en lugar de los 1.5 V esperados y que cuando el preamplificador estaba conectado al circuito de picos y retención, la porción de la forma de onda de salida del preamplificador por encima de 700 mV era cortado. Para depurar el problema, se verificaron los siguientes puntos:

  1. El circuito Op-Amp no está cargando la fuente extrayendo el exceso de corriente.
  2. La velocidad de giro del amplificador operacional es de 125 V / us y que la tasa de carga del capacitor con tapa de 1uF y corriente de cortocircuito de 100 mA es de 100 V / us. El pulso del detector aumenta de 0 a 1.5 V en 100 ns, por lo que la tasa requerida es de 15 V / us
  3. Se proporcionó una onda triangular de 20 kHz con 1,7 V al circuito de retención de pico. La salida de retención de pico fue de 1 V y la onda triangular de entrada se recortó a 1 V pk-pk. Las simulaciones de SPICE muestran resultados similares, pero menos severos. El efecto es mínimo si la entrada es una onda cuadrada o la frecuencia es menor.
  4. El circuito funciona para la entrada de CC (proporcione 3.3V y desconéctelo, la tensión del capacitor comenzó a caer desde 3.3V)

Todas las observaciones anteriores se han realizado con nMOSFET en estado abierto.

¿Puede alguien decirme a dónde me voy mal en el diseño?

    
pregunta Vishal Desai

1 respuesta

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Tienes dos errores que afectan tu simulación de 20 kHz.

El primero es su condensador de retención. A 1 uF, una velocidad de respuesta de 15 V / usec requiere una corriente de carga $$ \ frac {dV} {dt} = \ frac {i} {C} $$ $$ i = C \ times \ frac {dV} {dt } = 10 ^ {- 6} \ times 15 \ times 10 ^ 6 = 15 \ text {amps} $$ y simplemente no hay forma de que salgas de un AD825. Una onda triangular de 20 kHz y 3.4 voltios requiere $$ \ frac {dV} {dt} = 2 \ times3.4 \ times2 \ times 10 ^ 4 = 1.3 \ times 10 ^ 5 \ text V / \ mu sec $$ Esto es sobre 100 veces menos que el requisito de pulso, pero aún es demasiado para el AD825. Si presta mucha atención a la salida de su simulador, verá que la razón por la que la salida es baja es porque la salida se retrasa notablemente en la entrada y el condensador de retención deja de cargar mientras la tensión es demasiado baja.

Puede ver que la salida (roja) no se carga lo suficientemente rápido para seguir la entrada (verde), y la salida se desactiva cuando la entrada cae por debajo de la salida. En otras palabras, el detector de picos funciona tan bien como puede debido a la respuesta lenta en el condensador.

La respuesta es simple: reduce el condensador de retención. A 1 nF funcionará muy bien en tu circuito.

Una vez que hagas eso, verás un nuevo problema: caer en la salida. Esto también es bastante simple. Cuando configuraste tu simulación, usaste los diodos iN1183 predeterminados, e incluso para estándares de 40 años, el 1183 es bastante malo. Específicamente, su corriente de polarización inversa es horrible. Reemplace los diodos con 1N4148s y vea cómo le gusta eso.

Ahora cambie su entrada de simulación a un pulso de 100 nseg, y se desilusionará. El condensador se sobrecarga y, una vez que sucede, no tiene otra forma de descargarlo que no sea usar el FET. Reducir aún más el condensador de retención reducirá el problema, pero es una solución artificial y no funcionará de manera confiable si el ancho o la amplitud del pulso de entrada varían. Su problema es simplemente que el AD825 es demasiado lento para manejar pulsos de 100 nseg en esta configuración. Aunque la hoja de datos muestra que se está asentando de manera aceptable para amplificar pulsos de 100 nseg, eso no es lo que está haciendo. Entre el retardo asociado con la carga del capacitor de retención y el retardo intrínseco causado por el segundo AD825, simplemente no puede hacer lo que quiere con este amplificador operacional.

EDITAR - También, solo por diversión, intente cambiar el condensador de retención a 100 nF, para ver que este no es un amplificador simple.

    
respondido por el WhatRoughBeast

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