Der Operationsverstärker schneidet asymmetrisch gut unter Spannungsschienen ab

Ich habe versucht herauszufinden, was wie ein Clipping-Problem in der verknüpften Schaltung aussieht.

Unser Eingang ist ein 8 kHz 120 mV Sinusspannungssignal, das von einem AD9850 kommt. Wir versuchen, es auf ein 5-V-Signal zu verstärken. Das Signal beschneidet bei 1,3 Vpp deutlich unter unseren Schienen von +/-5V.

Wir haben die Versorgung auf 20 V (+/-10 V) erhöht, aber das "Clipping" bleibt bestehen (das begrenzte Signal von Spitze zu Spitze steigt leicht auf etwa 1,8 V an). Wir haben eine leicht ungleichmäßige Aufteilung für die Versorgungsspannung am Operationsverstärker bei 5,5 V und -4,5 V, aber nach dem, was ich gelesen habe, sollte das kein so großes Problem verursachen. Wir hatten genau das gleiche Problem mit einem OPA2134PA. Das Problem bleibt bis zu +/-30 V bestehen und das Hinzufügen von Parallelwiderständen zu den virtuellen Massekondensatoren hat auch nicht geholfen.

Die negative Spitze wird weniger abgeschnitten als die positive Spitze. Wir sind uns ziemlich sicher, dass unsere Kondensatoren richtig ausgerichtet sind (wir haben C 1 + gegenüber der positiven Seite der Versorgung, C 2 + dem Boden zugewandt und C 3 + gegenüber dem AC-Eingang).

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Das ist kein virtueller Boden. Sie müssen zwei Widerstände parallel zu C1 und C2 hinzufügen.
Wir brauchen eine Schaltfläche "Geh in die Ecke stellen ...", die jedes Mal angeklickt wird, wenn jemand eine 741 benutzt ....
In dieser Ecke sollte es auch einen riesigen Stapel mit Kopien von Opamps für alle geben: web.mit.edu/6.101/www/reference/op_amps_everyone.pdf , damit jeder sie lesen und nach dem Lesen mit nach Hause nehmen kann.
Und lesen Sie die Antwort von Andy aka auf diese Frage: electronic.stackexchange.com/questions/304521/… für eine Liste von Gründen, warum Sie einen 741 nicht verwenden sollten, während Sie in der Ecke stehen.
Das Datenblatt gibt jedoch empfohlene Betriebsbedingungen an, bei denen die Versorgung mit nominal +/- 15 V angegeben ist.
Wir dachten, wir sollten uns von dem empfohlenen Maximum fernhalten, auf dem auf dem Datenblatt steht, dass der Nennwert zwischen 5 und 15 liegt, aber wir werden es versuchen.
Was Sie vermeiden müssen, sind die maximalen Nennwerte , die für einen 741 +/- 18 V (oder mehr, je nach Hersteller) betragen. Selbst bei +/- 15 V gibt es also einen gewissen Sicherheitsspielraum.
Auch bei der empfohlenen ± 15 v Versorgung, könnte die 741 angreifen ± 12 v . Verwenden Sie daher eine richtige ± 15 v Split-Rail-Versorgung wenn möglich oder eine einzelne 30 v Versorgung mit einer gepufferten virtuellen Masse an 15 v .
Stellen Sie in der Tat eine ordnungsgemäße +/- 15-V-Versorgung bereit und messen Sie , ob sie +/- 15 V beträgt. Trennen Sie die Eingangssinuswelle. Liegt der Ausgang des Operationsverstärkers nahe bei 0 V? Wenn ja Signal anschließen liegt nur wenige mV an, Signal OK ? Dann erhöhen, bis es klemmt.
Versuchte +-15V, nur 2,8V-Signal mit ein wenig Clipping zu erhalten. Soll ich den Rückkopplungswiderstand erhöhen?
741-Probleme können normalerweise gelöst werden, indem der 741 vorsichtig vom Steckbrett entfernt und in einen geeigneten Mülleimer gelegt und durch einen anständigen Operationsverstärker neueren Designs als Ende der 1960er Jahre ersetzt wird .
Lol irgendwelche Empfehlungen für einige gute moderne Allzweck-Operationsverstärker. TBH, der einzige Grund, warum ich mich für einen 741 entschieden habe, war, dass das der Cookie-Cutter-Amp ist, der im gesamten College gelehrt wird.
Opamp-Empfehlungen sind schwierig, es gibt so viele. Wenn Sie wissen, was Sie vom Verstärker erwarten, ist eine parametrische Suche normalerweise der richtige Weg. Aus dem Kopf: Pin-kompatibel, gängig und günstig, vielleicht werfen Sie einen Blick auf die Chips vom Typ TL0xx von TI: www.ti.com/lit/ds/symlink/tl031.pdf oder www.ti.com/ lit/ds/symlink/tl081a.pdf

Antworten (3)

Das große Problem mit dem gezeichneten Schaltplan besteht darin, dass Ihre Null-Volt-Referenz frei zwischen beiden Versorgungsschienen schweben kann. Versuchen Sie, Widerstände mit niedrigem Wert << 1k, wenn möglich, über C1 und C2 hinzuzufügen. Dadurch wird die Massereferenzspannung etwas besser gehalten.

Wenn dies die Dinge verbessert, sollten Sie entweder eine Split-Rail-Versorgung in Betracht ziehen oder den unteren Widerstand durch eine 5-V-Zenerdiode ersetzen, um die Null-Volt-Leitung relativ zur negativen Versorgung auf +5 V zu halten.

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Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Abbildung 1. Widerstands- und Zener-Bodenerzeugung.

Oder, und ich hasse es, es zu sagen ... fügen Sie eine weitere 741 hinzu, um den virtuellen Boden zu puffern.
Ich fürchte, wir denken zu ähnlich. Wir könnten Wechselschichten auf der Baustelle übernehmen oder uns gegenseitig Urlaubsvertretungen organisieren. Ich melde mich!
LOL.. kein Zweifel ;)
Hey Leute, wir haben die Widerstände parallel zu den Kondensatoren hinzugefügt und unser Ausgang beschneidet immer noch ab etwa 1,1 V, wenn wir einen 10k-Widerstand auf die Rückkopplung legen. Wir erden alles außer dem AC-Eingang auf der virtuellen Masse. Sollten wir die OPAMP + IN-Masse von der virtuellen Masse trennen? (Keine Zenerdiode zur Hand, um zu sehen, ob diese Konfiguration das Problem beheben würde)
@Paul vielleicht haben Sie 10x Oszilloskopsonden verwendet und es nicht bemerkt.

Die AD9850-Schaltung hat (mit positiver Spannung versorgt) eine DC-Offsetspannung am Ausgang, und der 500-uF-Kondensator, der zum Ankoppeln des Signals an den Verstärker verwendet wird, hat wahrscheinlich auch einen geringen Leckwiderstand, daher der DC-Offset und das unterschiedliche Verhalten auf dem Plus und negative Seite.

Auf Seite 2 des AD9850-Datenblatts wird angegeben, dass seine Ausgangsimpedanz typischerweise 120 kΩ beträgt.

Ich kann das kaum glauben, aber so steht es. Es klingt einfach nicht richtig für ein 125-MHz-Gerät. Selbst 1pF am Ausgang würde bei 1MHz zu einer starken Dämpfung führen. Ich denke das muss ein Tippfehler sein.

Wie auch immer, selbst wenn sie eine Größenordnung darüber liegen, hat es keine Chance, Ihren 1-kΩ-Eingangsimpedanzverstärker anzusteuern.

Ich würde diesen DAC-Ausgang vor jeder Verstärkungsstufe mit einem Spannungsfolger puffern. Oder vielleicht könnten Sie den Operationsverstärker in einer nicht invertierenden Konfiguration mit hoher Eingangsimpedanz verwenden:

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Der Operationsverstärker schneidet asymmetrisch gut unter Spannungsschienen ab
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