Raison d'un bref pic de sortie de l'ampli op lors du franchissement de 0V?

Quelqu'un reconnaît-il ce pic dans la sortie d'un ampli opérationnel lorsque le signal passe à 0 V? Il monte en flèche lors de la traversée et descend lors de la traversée. Dans l'une des vidéos EEVBlog, Dave a souligné quelque chose exactement comme ça sur l'oscilloscope et a dit (en passant) que cela pouvait se produire lors de l'utilisation d'une résistance de rétroaction de 10k ou quelque chose comme ça. Mais je ne me souviens pas de quelle vidéo il s'agissait. Il s'agit de la sortie d'un TL071 (en fait 1/4 d'un TL074). Il est alimenté par la sortie de 2 autres TL071 via des résistances de 2,2 k, et le retour a un potentiomètre de 10 k.

schématique

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Mise à jour du 10 mars

Comme mentionné dans les commentaires ci-dessous, le circuit se compose d'un processeur ATmega328P entraînant 8 lignes dans un DAC R2R. La sortie du DAC et une tension de polarisation CC destinée à centrer la sortie du DAC à 0 V alimentent un ampli op TL071 inverseur. La sortie de cet ampli op est "OA2OUT" dans le schéma ci-dessus.

schématique

^{simuler ce circuit}

La sortie du réseau R2R a une impédance de 10k, représentée par R4. R1 et R2 me donnent une tension de décalage et ont une impédance parallèle de 9,5 k, ce qui est assez proche de 10 k. La résistance de rétroaction R3 est également de 10k. Je pense donc que ce circuit additionnera et inversera les tensions R2R et offset.

Lorsque je vérifie la sortie du réseau R2R au point R2ROUT, je ne vois pas le pic.

Lorsque je vérifie la sortie de l'ampli op sur VOUT, je vois le pic.

J'ai essayé quelques autres choses. J'ai essayé de remplacer la résistance de rétroaction 10k par une résistance 2,2k, juste parce qu'elle traînait et parce que je me souviens que Dave avait mentionné quelque chose à propos d'une résistance 10k dans la vidéo EEVBlog. Cela a aggravé le pic.

Ensuite, j'ai essayé de remplacer l'ampli op TL074 par un ampli op LM6144. J'ai utilisé ce circuit pour essayer différents amplis opérationnels et essayer de comprendre ce qui les rend tous différents, donc je sais que le circuit fonctionne (en quelque sorte) avec chacun d'eux. Cette fois, j'ai eu des pointes à chaque transition.

Enfin, j'ai essayé un TLV2374, ce qui est fantastique, mais je vois toujours le pic. C'est plus petit mais toujours là.

J'essaie toujours de comprendre celui-ci. Merci à tous pour votre aide jusqu'à présent!

Mise à jour du 13 mars

J'ai essayé de mesurer la sortie R2R avec une charge R / 10 (1k) selon le commentaire @WhatRoughBeast ci-dessous. Maintenant, je vois le pic! Semble également beaucoup plus bruyant ... ce que j'ai remarqué auparavant et j'ai essayé de corriger avec des condensateurs 10uF à travers les rails d'alimentation et la terre virtuelle. Il a "fonctionné" dans le sens où il a réduit le bruit, mais il a également introduit l'oscillation / sonnerie que j'ai mentionnée lorsque j'ai essayé d'installer un petit capuchon pour lisser la sortie du DAC. Toutes ces choses sont évidemment liées, mais je ne sais pas comment.

Au fait, j'ai essayé la résistance de 100 ohms suggérée par @Brian Drummond plus tôt, mais le signal résultant était tellement taché et bruyant que je ne pouvais pas dire ce qui se passait.

Alors, quel est le plat à emporter ici? Le problème est évidemment le comportement MSB identifié par @WhatRoughBeast. Il et le bruit semblent empirer avec plus de courant via le réseau R2R. J'ai pensé, d'accord, mettre le signal R2R en mémoire tampon via un ampli op non inverseur avant de faire quoi que ce soit d'autre avec lui, mais quand je le fais, je vois aussi le pic. Est-ce la seule solution pour le filtrer et ne pas s'en inquiéter?

operational-amplifier dac r2r

— Willis Blackburn
source

Peut-être que le nom de l'effet que vous recherchez est une distorsion de croisement .

— pipe

Bien que la source du signal soit évidemment un D-R-2R, la question devrait vraiment le mentionner. (ce n'est PAS une distorsion croisée) Testez en exécutant le DAC dans une résistance à faible valeur ish (100R) au lieu d'une entrée de terre virtuelle sur l'ampli-op. Ce ne sera probablement pas aussi linéaire, mais vous verrez la même étape.

— Brian Drummond

Merci @Brian Drummond. Je n'ai pas mentionné le R2R parce que je me souvenais de la vidéo EEVBlog et j'étais sûr que c'était un problème d'ampli op. Essayer de garder la question ciblée, mais dans ce cas, plus d'informations auraient été mieux.

— Willis Blackburn

Avec le schéma mis à jour, sachez que votre point "R2R" est l'entrée inverseuse de l'ampli op, et sera maintenu à une tension constante. Vous ne devriez donc rien voir à ce stade. Essayez de mettre une résistance R / 10 à la terre.

— WhatRoughBeast

J'ai déconnecté l'ampli op avant de prendre les captures d'écran du 10 mars.

— Willis Blackburn

Réponses:

Ce que vous voyez est une incompatibilité du temps d'activation / désactivation du msb par rapport aux autres bits.

Imaginez un instant qu'il s'agit d'un DAC 8 bits, assis au code 01111111. Si le code suivant était 1000000, vous obtiendriez une étape correcte. Mais ce qui se passe, c'est qu'en interne, le msb répond un peu plus rapidement que les autres bits. Cela signifie que la transition est en fait de 0111111 à 1111111 à 10000000. Le code 11111111 ne persiste que très peu de temps, mais tant qu'il est là, la sortie essaie d'aller à pleine échelle. Étant donné que le temps de non-concordance (appelé décalage de bits) ne dure que très peu de temps, vous obtenez juste une impulsion relativement petite (communément appelée un problème). Cet effet est en fait assez important dans les DAC vidéo, car l'œil est très sensible à ce genre de chose, et une caractéristique importante pour le DAC vidéo est l'énergie de pépin totale.

— WhatRoughBeast
source

Désolé, je vous ai marqué à droite, mais je l'ai annulé car je ne peux pas encore confirmer que c'est le cas. J'ai besoin de voir si le problème est présent sur la sortie du DAC avant qu'il ne pénètre dans l'ampli op. Cela a du sens cependant.

— Willis Blackburn

La raison pourrait-elle être que le DAC est en fait un réseau R2R 8 bits et que le MSB est physiquement le plus proche de la sortie? Peut-être que le reste du circuit a une certaine capacité et qu'une partie du signal 01111111 reste donc lorsque les entrées passent à 10000000?

— Willis Blackburn

@WillisBlackburn - il existe de nombreuses possibilités. Le fait que la taille de l'étape soit plus grande pour l'étape avec le problème indique certainement qu'il y a quelque chose de différent sur le lecteur msb. Cependant, compte tenu de la base de temps relativement longue indiquée (20 usec / div), le problème de placement qui vous préoccupe est peu probable. Le problème semble avoir une largeur comprise entre 10 et 100 secondes de nsec, et c'est trop à expliquer par les retards de placement. Capacité parasite? Je ne peux pas dire sans un schéma du CAD.

— WhatRoughBeast

@WhatRoughBeast Je suis perplexe quant à la façon dont vous avez obtenu cette réponse étant donné que la question ne mentionne pas réellement un DAC (pour autant que je sache). Il y a clairement un CAD comme l'OP l'a convenu, et la réponse semble correcte, mais avez-vous une boule de cristal ou quelque chose?

— abligh

C'est un lecteur parallèle. Les ports D0 à D7 sur un ATmega328P sont directement connectés aux entrées du réseau R2R. J'ai utilisé le port D car c'est le seul port à 8 bits qui peut être défini avec une seule instruction. (Le port C a le bit 6 occupé par la broche de réinitialisation et aucun bit 7, tandis que les bits 6-7 du port B sont occupés par le cristal externe, et bien sûr il n'y a pas de port A.) Donc je suis presque sûr que tous les commutateurs sont étant fixé simultanément dans les limites de la capacité des microcontrôleurs. Ce soir, je vais voir si le problème apparaît à la sortie R2R.

— Willis Blackburn

Le problème que vous voyez semble provenir d'OpAmps, comme l'ont montré vos expériences. Essayez de mettre une résistance en série avec l'entrée inverseuse de l'OpAmp (c'est-à-dire entre le nœud commun R1 / R2 / R3 / R4 et l'entrée inverseuse. Utilisez environ 10k pour commencer. Vous pouvez en ajouter une autre à l'entrée non inverseuse si vous vous souciez du décalage à la sortie.

— Folk anonyme
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