C'est un excellent exemple de la raison pour laquelle les diverses limitations physiques des différents amplis opérationnels doivent être prises en compte.
Tu as raison, ce n'est pas un poteau. En fait, cela n'a rien à voir avec le circuit lui-même, ou avec des parasites cachés ou quelque chose comme ça.
Il y a un indice énorme et vital qui se cache à la vue. Les pointes se produisent avec le LM324. Ils ne le font pas avec le TL084. Voilà votre réponse, juste là. La cause est liée au LM324 lui-même. Mais qu'est-ce que le TL084 n'a pas le LM324?
La vitesse.
Ou plus précisément, le taux de balayage. C'est le nombre de volts par microseconde (ou la mesure de temps que vous préférez) que l'ampli op peut faire pivoter ou faire osciller sa sortie, indépendamment de toutes les autres considérations. Ceci est distinct du déphasage. J'aime à considérer la phase comme un retard introduit, c'est un peu comme le temps de réaction, mais l'ampli op est toujours capable de recréer fidèlement le signal d'entrée sur sa sortie (ou quoi que l'ampli op soit configuré pour faire), même s'il n'est peut-être pas tout à fait en phase avec l'entrée.
Le taux de balayage n'est pas cela. Le taux de balayage n'est pas la vitesse en termes de retard ou de temps de réaction. Il s'agit de la vitesse à laquelle le signal lui-même change réellement. Si le signal d'entrée change si rapidement que la recréation du signal amplifié sur la sortie dépasserait la vitesse de balayage de cet ampli op ... cela ne fonctionnera pas. L'ampli op ne peut tout simplement pas bouger aussi vite.
Ce que vous voyez dans ce cas spécifique, c'est le bruit de commutation de la première onde carrée du LM324. Regardez l'onde triangulaire ainsi que l'onde carrée sur votre oscilloscope, et vous devriez voir les pointes
Il existe des amplis opérationnels qui peuvent faire tourner plusieurs milliers de volts par microseconde. Pour ces amplis-op très rapides et maniables ... eh bien, leur entreprise tremble. Et les affaires vont bien.
Ensuite, il y a des amplis op qui ne peuvent même pas gérer un volt entier en une microseconde. Des amplis opérationnels comme le LM324. Il a une vitesse de balayage de seulement 0,5 V / µs. Pour le dire franchement, c'est plus lent qu'un paresseux à la kétamine.
Parce qu'il est si lent, dans votre circuit, il n'est pas capable de réagir assez rapidement.
Clair comme de la boue, non? Permettez-moi de le décomposer un peu.
L'heure du conte!
Je m'excuse à l'avance, mais je vais personnifier les amplis op parce que, franchement, personne ne m'a dit de ne pas le faire.
Ignorons le LM324 générant l'onde carrée, ce n'est pas vraiment un acteur important dans ce phénomène. Il suffit de garder à l'esprit que le premier LM324 est juste là pour créer une onde carrée aussi proche que possible, ce qui entraîne l'onde triangulaire de la seconde LM324, plus épineuse.
Maintenant, notre deuxième LM324 est configuré comme un filtre passe-bas, qui peut également être considéré comme un intégrateur.
Pour la première partie de notre onde carrée, elle est basse, sous terre. C'est dans la région du plateau, et notre intégrateur LM324 charge joyeusement le condensateur C1 à R3. Le courant est un Vin_low / R3 constant, et la sortie de l'ampli op augmente linéairement lorsque le condensateur est chargé. C'est ce que nous voulons, c'est ce qui génère cette onde triangulaire bien formée que nous avons construite pour produire le circuit.
Soudain, cependant, quelque chose de désastreux se produit pour notre pauvre petit ampli op. L'entrée, sans aucun avertissement, est soudainement passée de Vin_low (appelons-le -1V) à Vin_high, qui est de + 1V! L'entrée a complètement inversé la polarité, et rapide! Beaucoup trop rapide pour que cet ampli opérationnel ressemblant à une tortue espère pouvoir suivre.
La vitesse de balayage expose essentiellement la résistance de sortie non nulle d'un ampli opérationnel. Cela augmente avec des fréquences plus élevées, ce qui entraîne une perte de gain, jusqu'à ce que vous exigiez réellement que l'ampli op tourne aussi vite que possible, et maintenant sa sortie agit comme une région résistive et linéaire. Il essaie de forcer sa sortie aussi vite que ses petits transistors peuvent le gérer.
Donc, ce que nous avons maintenant, c'est toute cette charge que notre LM324 a passé tout le cycle bas de l'onde carrée dans le condensateur, avec la nouvelle tension de polarité opposée imprimée sur ce même condensateur. La sortie n'a pas changé assez rapidement, nous obtenons donc une impulsion de courant qui se couple à travers le condensateur à l'entrée.
Vous pouvez le voir comme forçant artificiellement la `` masse '' à la sortie, ou simplement comme une impulsion de courant provoquant un dépassement de l'entrée et provoquant un pic de la sortie. C'est un problème très typique dans les intégrateurs à vitesse de rotation limitée comme celui-ci.
Maintenant, la résistance de charge n'élimine pas réellement la pointe, mais une fois qu'elle est suffisamment faible pour qu'elle domine le courant qui devrait normalement s'appuyer sur la résistance de sortie de l'ampli op (qui est à son plus haut lorsque la vitesse de balayage est limitée), alors l'ampleur de la pointe sera de plus en plus réduite jusqu'à ce qu'elle soit aussi bonne que disparue. Il peut traverser la résistance de charge et être moins affecté par l'impédance / résistance de sortie de l'ampli op.
Le TL084 fonctionne sans aucune résistance de charge car son impédance est encore assez faible, même à ces temps de montée et de descente rapides de l'entrée d'onde `` carrée ''. Il prend volontiers le switcheroo à onde carrée dans la foulée, alors qu'il confond et effraie simplement le pauvre LM324.
Nous pouvons dire que c'est ce qui se passe en regardant l'emplacement réel de l'endroit où les pointes se produisent. Voyez comment ils ne sont pas parfaitement alignés avec les pics et les vallées triangulaires (qui sont également les points de passage à zéro des ondes carrées)? Les pointes se produisent légèrement après cela. Je sens des manigances de condensateur.
Oui. Vous pouvez confirmer tout cela en mesurant le courant via C1, puis en observant comment cela affecte la tension d'entrée juste après R3. Superposez votre vague de triangle de pointe, et je suis convaincu que vous serez en mesure de mettre empiriquement ce mystère au repos!
J'ai fait de mon mieux pour expliquer, mais ce n'est pas si facile. Pour une explication plus semblable à un manuel, consultez la "page" 6.180 des amplificateurs de signal de Walt Jung .
TLDR : Les paresseux sont lents, en particulier sur la kétamine.
