Nichtinvertierender Operationsverstärker sättigt falsch

Hintergrund

Hallo, ich versuche, ein Audiosignal mit einem LM324N in einer nicht invertierenden Konfiguration zu verstärken. Ich versuche nicht , einen Audioverstärker zu bauen, um Lautsprecher anzutreiben, ich muss ihn nur für ein anderes Projekt ein wenig verstärken.

Das Problem ist, wenn der Operationsverstärker an einer Signalversorgung (12 V bis GND) liegt und das Eingangssignal unter 0 V fällt, wird der Operationsverstärker positiv gesättigt (Abbildung 1), wenn ich eine negative Sättigung erwarte. Wenn ich jedoch eine bipolare Versorgung (12 V bis -12 V) verwende, funktioniert es wie erwartet. In meiner Anwendung würde ich nur die Signalversorgung nutzen können. Ich habe das Datenblatt überprüft und der minimale Eingangs-CMRR beträgt 0 V. Ist das nicht ein Hinweis darauf, dass er bis zur negativen Schiene schwingen können sollte? Ich bin mir nicht sicher, was das Problem mit der Einzelversorgung im Vergleich zur bipolaren Versorgung und Sättigung ist.

Frage

Wie kann ich diese Schaltung so reparieren, dass sie mit einer einzigen Versorgung arbeitet (Abbildung 1) und negativ gesättigt wird, wenn das Eingangssignal negativ wird?

Abbildung 1 Schaltung und Spur mit 12V und GNDAbbildung 2Schaltung und Leiterbahn mit 12V und -12V

EDIT 1: Vorspannung und AC-Kopplung am Ein- und Ausgang hinzugefügt (Abbildung 3)

Figur 3Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

BEARBEITEN 2: R4 mit Vcc/2 verbunden (Abbildung 4)

Figur 4

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

BEARBEITEN 3: AC-Kopplungskappen auf 100 uF geändert

Abbildung 5Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

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Deine Frage hat mich wahnsinnig gemacht. Ich habe es 2 Stunden versucht, konnte aber die richtige Logik nicht finden. Der interne Aufbau wird im Datenblatt durch aktuelle Quellen dargestellt, was die Analyse erschwert hat.
@SadatRafi überprüfen Sie den Chat im Kommentar über Ihrem, sie haben das Problem gelöst, wie Sie in meinem letzten Screenshot sehen können, aber ich habe vergessen, eine Antwort zu posten

Antworten (1)

Abbildung 1 funktioniert nicht, weil der Eingang des Operationsverstärkers außerhalb der Spezifikation liegt. Einige Operationsverstärker kehren in dieser Situation die Polarität um, andere (wie der LT1014) nicht. Aber die Unbestimmtheit geht verloren, also muss dieses Regime vermieden werden, wenn die Wellenform überleben soll.

Abbildung 2 funktioniert einwandfrei, aber ich denke, Sie möchten keine geteilte Versorgung verwenden.

In Abbildung 3 ist das Eingangssignal auf VCC/2 vorgespannt, was gut ist, aber der Verstärker ist auf 0 V (Masse von R4) referenziert. Dies verschiebt den Mittelwert über VCC/2 und reduziert den Dynamikbereich.

Die Abbildungen 4 und 5 machen all diese Dinge richtig, aber jetzt wird die Ausgangsvorspannung nicht benötigt (tatsächlich zieht sie nur unnötig Strom aus dem Verstärker). Einen passenden Wert für die Verstärkung erhält man, indem man einen Mittelweg zwischen R2 von 1k und 60k wählt. Und die Impedanz der Kappen bei Ihrer Frequenz sollte ein gutes Stück niedriger sein als die der Vorspannungswiderstände, im Grunde $ 1 / (2 \pi f C) < 5k $.

Das Signal wird in Abbildung 5 asymmetrisch abgeschnitten, weil der Ausgang des LM324 auf Masse schwingt, aber nicht ganz auf VCC.

Nichtinvertierender Operationsverstärker sättigt falsch
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