Як правильно використовувати підсилювач?

З моменту публікації тут я ніколи не втрачав можливості використання оп-амперів, чуючи нові речі, про які я ніколи не чув (Vom, Vcm тощо). Я завжди думав, що OP AMPS просто підключить його, і він буде працювати щоразу ... Дуже неправильно.

У мене є кілька питань, які були б найбільш вдячні, якби хтось із вас міг відповісти на них, перш ніж я їх задав, так, я останні 2 години шукав на цьому форумі попередні запитання. Досі трохи заплутався, але це зрозуміло деякі речі.

Щоб зберегти послідовність речей, я б використовував цей OP AMP протягом усього цього прикладу. MCP601

VCM: Діапазон введення загального режиму

Ось, що я розумію - Якщо діапазон, який MCP601 може радісно прийняти, нічого не піде не так, якби перейти або під ці діапазони, ви побачите несподівану помилку.

Приклад: Вхід = Аудіосигнал (1,2 В pk-pk) VDD = 4,8 В VSS = GND

VCM - верхня межа = 4,8-1,2 = 3,6

VCM - нижня межа = 0-0,3 = -0,3

VCM - = 3,6 - (- 0,3) = 3,9 В$V_{CM_{PP}}$

$V_{IN}$ - Позитивний цикл входу = 600mV + (VDD / 2) = 3

$V_{IN}$ - Негативний цикл входу = -600mV + (VDD / 2) = 1,8

$V_{IN}$ = 1,2Vpk-pk

Значить, вхід Vpk-pk підходить?

ВОМ: Розмикання напруги на виході

Ось що я розумію - Його діапазон, який MCP601 здатний виводити перед відсіканням.

Приклад: Вхід = Аудіосигнал (1,2 В pk-pk) VDD = 4,8 В VSS = GND GAIN = 3,2

Вхідне зміщення = VDD / 2 RL = 5k

VOM - верхня межа = 0 + 100mV = 100mV

ВОМ - нижня межа = 4,8-100мВ = 4,7 В

VOM - = 4,7-100мВ = 4,6 В$V_{OM_{PP}}$

$V_o$ - позитивний цикл входу = (3,2 * 600 мВ) + (VDD / 2) = 4,32 В

$V_o$ - негативний цикл входу = (3,2 * -600mV) + (VDD / 2) = 0,48 В

$V_o$ - = (4,32-0,48) = 3,84 В (перед роз'єднанням кришки).$V_{o_{PP}}$

Ось як я зрозумів, щоб обчислити і і . На мій погляд, цей OP-AMP не повинен мати проблем з Vin, а також щасливо підсилює Vin, але, навпаки, трапляється навпаки, коли він затискає на 2.84Vpp. Це не має для мене особливого сенсу з розрахунку вище. VCM повинен бути задоволений, як і VOM. Як VOM має Vpp 4.6V, що є> тоді мій Vo в ідеалі 3.84Vpp, а мій VDD 4.8V, він повинен посилитися до 3.84Vpp без проблем?$V_{CM}$$V_{OM}$

Якщо хтось може показати мені, як насправді розрахувати VCM та VOM, що було б дивовижно, я вважаю, що в цьому методі щось не вистачає, або я не розумію якоїсь основної логіки. Я хотів би отримати можливість розуміти обмеження вводу та виводу за допомогою цього методу.

Ця конфігурація працює, якщо я збільшую VDD до ~ 6.1V, якщо хтось може пояснити, чому через розрахунки VCM та VOM я можу співвіднести ці два, і, ймовірно, очистять будь-які плутанини, які у мене були.

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

Ваш другий фрагмент даних знаходиться в мВ, а не вольт, а вихідний діапазон відносно напруг живлення. Таким чином, при напрузі живлення 4,8 В та навантаженні 5 К (до 0 В) лінійний діапазон виходу становить від 0,1 до 4,7 В. Якщо ви змістите вхід і вихід на 2,4 В, ви можете отримати 4,6 Вп-п. Вихідний підсилювач не може перевищувати (або навіть задовольняти) напруги живлення.

Якщо вхід зміщений на 2,4 В, діапазон входу становить від -0,3 до 3,6 В, тому ви можете обробляти лише вхідну напругу 2,4 Вп-р = (3,6-2,4 В) * 2, виходячи з діапазону входу, однак ви також потрібно переконатися, що вихід не насичується.

Ваша схема має коефіцієнт підсилення +3,2, тому напруга на вході має бути в межах +/- 0,71875V або 1,44375Vp-p, що дасть повний діапазон виходу, тому діапазон вводу не обмежує.

Ви можете використовувати майже будь-який підсилювач на одному блоці живлення за умови, що у вас є достатня напруга живлення та за умови зміщення входу в робочий діапазон і за умови, що ви пам’ятаєте про доступний вихідний діапазон.

Взагалі для ланцюга малої потужності ви хочете використовувати резистори більш високого значення, ніж ви показуєте. Ви завантажуєте вихід з 5K || (2.2K + 1K), що нижче 5K, очевидно, тому розгойдування виходу не гарантується. Зазвичай для резисторів зворотного зв'язку ви можете піти хоча б на 10 разів вище, можливо, значно більше. Якщо ви можете збільшити навантаження до 25 К або 100 К і збільшити резистори зворотного зв’язку на 100: 1, було б краще. Можливо, вам доведеться додати невеликий конденсатор через R3, щоб забезпечити стабільність, якщо ви ходите дуже високо з резисторами.

Я вважаю, що я з'ясував головоломку.

Створюючи такий проект, як цей, та використовуючи підсилювачі до такої міри, як пошук характеристик, які ви зазвичай не шукаєте для виходу з університету як струм зміщення входу , Vom , Vcm тощо.

Намагання переплутати всі ці терміни, як правило, бентежить мене і ніби переписує основні речі, які я знав про підсилювачі.

Коли мене вперше познайомили $V_{OM}$ і $V_{CM}$ чомусь я змусив себе повірити так, ніби $V_{in}$ і $V_{out}$ не порушив $V_{OM}$ і $V_{CM}$тоді відсікання не повинно існувати. ЦЕ ВІДПОВІДНО

Те, що я не враховував, - це падіння напруги, яке має внутрішній підсилювач завдяки архітектурі підсилювача.

Це означає, що жоден оптичний підсилювач не може переходити залізничним транспортом, якщо його ідеальний (відсутність падіння напруги у внутрішніх приміщеннях).

Для вищезгаданої проблеми - один неінвертуючий підсилювач живлення, а значить, для зміщення "негативу" потрібен зміщення.

Довідково:

таким чином, його 4.576V - 2.288V - 0V

$V_{DD_{pp}}$ = 4,576В $V_{DD_{p}}$ = 2.288В

В ході експериментів я виявив, що падіння напруги підсилювача становить приблизно ~ 1,616 Впп

Ми зробимо два сценарії випадку.

введення_1 = 860mVpp

Введення_2 = 1,14Впп

Приріст = 3,2

Вхід_1: 860mVpp

VCM:

-0,3 < $V_{IN}$ <3.376

Він:

1,885 < $V_{IN}$ <2.718

Vin знаходиться в межах Vcm

VOM:

-15,424 < $V_{OUT}$ <15

0,912 < $V_{OUT}$ <3.664

Vo знаходиться в межах Vcm

Ви очікуєте, що ваш сигнал буде вести себе так, як ви прогнозували.

Вхід_2: 1,14Впп

VCM:

-0,3 < $V_{IN}$ <3.376

Він:

1,665 < $V_{IN}$ <2.798

Vin знаходиться в межах Vcm

VOM:

-15,424 < $V_{OUT}$ <15

0,404 < $V_{OUT}$ <4.052

Vo знаходиться в межах Vcm

Ви очікуєте, що ваш сигнал буде вести себе так, як ви передбачили, однак це не так .

На моєму осцилоскопі він затискає на 2,96 Впп, але ми очікували, що вихід буде 1,14 Впп * 3,2 = 3,608 Впп? Що відбувається - це падіння напруги підсилювача.

Як згадувалося вище, падіння напруги підсилювача склало ~ 1,616 Впп, так що це робило математику в казках

VDD -Vod = 4.576 - 1.616 = 2.96Vpp !! Це по суті говорить нам, до чого насправді може підключити наш підсилювач. Що зараз все має сенс.

По суті те, що підсилювач говорить, що залізниця - до залізниці, це означає принаймні те, що я бачу, - це те, що ваші Vin і Vout ніколи не порушуватимуть підсилювачі VOM і VCM

Ось чому, коли я збільшую VDD ~ 6.1V, він працює, оскільки підсилювач може насправді підключити до очікуваного виходу 3.648Vpp наступним чином:

Vdd - Vod = 6.1 - 1.616 = 4.484, оскільки новий ліміт підсилювача становить 4.484Vpp, а з 3.648Vpp <4.484Vpp ви можете бачити його на виході.

Vpk-pk = 3,6 - (- 0,3) = 3,9 В.
Значить, вхід Vpk-pk підходить?

Можливо. Середня точка діапазону CM тут не Vdd / 2, а 3,9 / 2 = 1,95 В. Це дозволить вхідному сигналу до 3,9 Впп. . Однак ваш прибуток буде вирізати вихід.

Вихід залишається в лінійному діапазоні, якщо вихід не є відсічним. Він визначається для симетричного відсікання при 100mV з обох рейок живлення залежно від навантажень> 5k, підключених до VL = 2,5V. Це пояснюється тим, що Op Amps Rail-to-Rail Op Amps мають опір при затисканні порядку 250 Ом або на Nch, або на Pch-драйвер. Якщо навантаження йде на Vss = 0, то менше Vssd випадає, але більше спаду нижче Vdd, оскільки зараз удвічі більше струму порівняно з специфікацією з VL@2.5V

Vin {pp} * Av = 1,2 * 2,4 = 3,84Впп поміститься в лінійному діапазоні виходу, коли обидва вхідні та різницькі посилання є загальними (нульовий диференціал) поблизу середини діапазону CM. (Запам’ятайте близько 2В для вашого живлення) Він також працює для Vdd / 2 = Vcm зміщення в цьому прикладі.

Порада: використовуйте значення R min 25k для зворотного зв'язку та завантаження разом

Вихідний опір усіх Op Amper знижується за рахунок посилення негативного зворотного зв'язку. Але відсікання призводить до повної втрати негативних відгуків. Оскільки зростання FET в RdsOn, коли Vgs зменшує, який тут Vdd, відомо, що швидко піднімається нижче 5 В, як і логіка сімейства CD4000 у бік 1kOhm і вище на Vdd хв.