Comment utiliser correctement un ampli opérationnel?

depuis la publication ici, je n'ai jamais été aussi perdu d'utiliser des amplis op auparavant, en entendant de nouvelles choses que je n'avais jamais entendues auparavant (Vom, Vcm, etc.). J'ai toujours pensé que OP AMPS était juste de le brancher et cela fonctionnera à chaque fois ... Très faux.

J'ai quelques questions qui seraient très appréciées si quelqu'un d'entre vous pouvait y répondre, avant de les poser, oui, je cherchais depuis 2 heures dans ce forum des questions précédentes qui avaient été posées. Encore un peu confus, mais cela a clarifié certaines choses.

Pour garder les choses cohérentes, j'utiliserais This OP AMP tout au long de cet exemple. MCP601

VCM: plage d'entrée en mode commun

Voici ce que je comprends -Si la gamme dont le MCP601 peut accepter avec plaisir sans que rien ne se passe mal, si l'on devait passer au-dessus ou en dessous de ces gammes, vous verrez une erreur inattendue.

Exemple: entrée = signal audio (1,2 V pk-pk) VDD = 4,8 V VSS = GND

VCM - Limite supérieure = 4,8-1,2 = 3,6

VCM - Limite inférieure = 0-0,3 = -0,3

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

- Cycle positif d'entrée = 600mV + (VDD / 2) = 3$V_{IN}$

- Cycle d'entrée négatif = -600mV + (VDD / 2) = 1,8$V_{IN}$

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

Cela signifie que l'entrée Vpk-pk convient?

VOM: Swing de tension de sortie

Voici ce que je comprends - c'est la gamme dont le MCP601 est capable de sortir avant l'écrêtage.

Exemple: entrée = signal audio (1,2 V pk-pk) VDD = 4,8 V VSS = GND GAIN = 3,2

Biais d'entrée = VDD / 2 RL = 5k

VOM - Limite supérieure = 0 + 100mV = 100mV

VOM - Limite inférieure = 4,8-100 mV = 4,7 V

$V_{OM_{PP}}$

$V_o$

$V_o$

$V_o$$V_{o_{PP}}$

$V_{CM}$$V_{OM}$

Si quelqu'un peut me montrer comment calculer réellement VCM et VOM ce serait incroyable, je crois que cette méthode manque quelque chose ou je ne comprends pas une logique fondamentale. Je voudrais gagner la capacité de comprendre les limites d'entrée et de sortie grâce à cette méthode.

Cette configuration fonctionne si j'augmente VDD à ~ 6,1 V si quelqu'un peut expliquer pourquoi grâce aux calculs VCM et VOM je peux probablement corréler les deux et dissiperai probablement toutes les confusions que j'avais.

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

Votre 2e coupure de fiche technique est en mV et non en volts, et la plage de sortie est relative aux tensions d'alimentation. Ainsi, avec une alimentation de 4,8 V et une charge de 5 K (jusqu'à 0 V), la plage de sortie linéaire est de 0,1 à 4,7 V. Si vous polarisez l'entrée et la sortie à 2,4 V, vous pouvez obtenir 4,6 Vp-p. La sortie de l'ampli opérationnel ne peut pas dépasser (ni même atteindre) les tensions d'alimentation.

Si l'entrée est polarisée à 2,4 V, votre plage d'entrée est de -0,3 à 3,6 V, vous ne pouvez donc gérer qu'une tension d'entrée de 2,4 Vp-p = (3,6-2,4 V) * 2, en fonction de la plage d'entrée, mais vous besoin de s'assurer que la sortie ne sature pas.

Votre circuit a un gain de +3,2, la tension d'entrée doit donc être dans la plage de +/- 0,71875 V ou 1,4375 Vp-p, ce qui donnera la plage de sortie complète, de sorte que la plage d'entrée n'est pas limitative.

Vous pouvez utiliser à peu près n'importe quel ampli-op sur une seule alimentation à condition d'avoir une tension d'alimentation suffisante et de polariser l'entrée dans la plage de travail et de garder à l'esprit la plage de sortie disponible.

En général, pour un circuit de faible puissance, vous voudrez utiliser des résistances de valeur supérieure à celle que vous montrez. Vous chargez la sortie avec 5K || (2,2K + 1K) qui est inférieur à 5K, évidemment, donc le swing de sortie n'est pas garanti. Normalement, vous pouvez aller au moins 10 fois plus haut pour les résistances de rétroaction, peut-être beaucoup plus. Si vous pouvez augmenter la charge à 25K ou 100K et augmenter les résistances de rétroaction de 100: 1, ce serait mieux. Vous devrez peut-être ajouter un petit condensateur sur R3 pour assurer la stabilité si vous allez très haut avec les résistances.

Je pense avoir compris l'énigme.

Reprendre un projet comme celui-ci et utiliser des amplificateurs opérationnels dans cette mesure, comme rechercher des caractéristiques que vous ne rechercheriez généralement pas en sortant de l'université comme courant de polarisation d'entrée , Vom , Vcm , etc.

Essayer de jogger tous ces termes a tendance à me confondre et à écraser un peu les choses de base que je savais sur les amplis opérationnels.

$V_{OM}$$V_{CM}$$V_{in}$$V_{out}$$V_{OM}$$V_{CM}$

Ce que je n'ai pas expliqué, c'est la chute de tension que l'ampli-op a en interne en raison de son architecture de l'ampli-op.

Cela signifie qu'aucun ampli opérationnel ne peut aller rail à rail à moins qu'il ne soit parfait (pas de chute de tension dans les internes).

Car le problème ci-dessus est un amplificateur non inverseur à alimentation unique, ce qui signifie qu'il nécessite une polarisation pour balancer "négatif"

Pour référence:

ainsi, son 4.576V - 2.288V - 0V

$V_{DD_{pp}}$$V_{DD_{p}}$

Grâce à des expériences, j'ai trouvé que la chute de tension de l'amplificateur était d'environ ~ 1,616 Vpp

Nous allons faire 2 scénarios de cas où,

input_1 = 860mVpp

Input_2 = 1,14 Vpp

Gain = 3,2

Input_1: 860mVpp

VCM:

$V_{IN}$

Vin:

$V_{IN}$

Vin est dans la plage de Vcm

VOM:

$V_{OUT}$

$V_{OUT}$

Vo est dans la plage de Vcm

Vous vous attendriez à ce que votre signal se comporte comme prévu.

Input_2: 1,14 Vpp

VCM:

$V_{IN}$

Vin:

$V_{IN}$

Vin est dans la plage de Vcm

VOM:

$V_{OUT}$

$V_{OUT}$

Vo est dans la plage de Vcm

Vous vous attendriez à ce que votre signal se comporte comme prévu, mais ce n'est pas le cas .

Sur mon oscilloscope, il se clipse à 2,96 Vpp, mais nous nous attendions à ce que la sortie soit de 1,14 Vpp * 3,2 = 3,648 Vpp? Ce qui se passe, c'est la chute de tension de l'ampli-op.

Comme mentionné ci-dessus, la chute de tension de l'ampli-op était d'environ 1,616 Vpp, ce qui fait les calculs mathématiques.

VDD -Vod = 4,576 - 1,616 = 2,96Vpp !! Cela nous dit essentiellement ce que notre ampli opérationnel peut réellement faire. Ce qui a du sens maintenant.

Essentiellement, ce que dit un ampli op rail à rail, cela signifie au moins ce que je peux voir, c'est que votre Vin et Vout ne violera généralement pas les amplis op VOM et VCM.

C'est pourquoi lorsque j'augmente VDD ~ 6,1 V, cela fonctionne car l'ampli op peut réellement atteindre la sortie attendue de 3,648 Vpp comme suit:

Vdd - Vod = 6,1 - 1,616 = 4,484 car la nouvelle limite d'amplificateur opérationnel est maintenant de 4,484 Vpp et depuis 3,648 Vpp <4,484 Vpp, vous pouvez le voir sur la sortie.

Vpk-pk = 3,6 - (- 0,3) = 3,9 V.
Cela signifie que l'entrée Vpk-pk convient?

Peut-être. Le point médian de la plage CM n'est pas Vdd / 2 ici mais 3,9 / 2 = 1,95V. Cela permettrait alors un signal d'entrée jusqu'à 3,9 Vpp. . Cependant, votre gain couperait la sortie.

La sortie reste dans la plage linéaire si la sortie n'est pas écrêtée. Il est défini pour un écrêtage symétrique à 100 mV des deux rails d'alimentation en fonction des charges> 5 k connectées à VL = 2,5 V. En effet, les amplis opérationnels CMOS rail-à-rail ont une résistance à l'écrêtage de l'ordre de 250 Ohms sur le pilote Nch ou Pch. Si la charge passe à Vss = 0, il y a moins d'abandon au-dessus de Vss mais plus d'abandon en dessous de Vdd car il y a maintenant deux fois le courant par rapport à la spécification avec VL@2.5V

Vin {pp} * Av = 1,2 * 2,4 = 3,84 Vpp s'adaptera dans la plage de sortie linéaire lorsque l'entrée et la référence de différence sont toutes les deux communes (zéro différentiel) près du milieu de la plage CM. (Rappelez-vous près de 2V pour votre alimentation) Cela fonctionne également pour le biais Vdd / 2 = Vcm dans cet exemple.

Conseil: utilisez des valeurs R min de 25k pour le retour et la charge combinés

Toutes les résistances de sortie des amplis opérationnels sont réduites par un gain de rétroaction négatif. Mais l'écrêtage entraîne une perte totale de rétroaction négative. Étant donné que le FET augmente dans RdsOn lorsque Vgs diminue, ce qui est Vdd, il est connu qu'il monte rapidement en dessous de 5V, tout comme la logique de la famille CD4000 vers 1kOhm et plus à Vdd min.