Problem mit dem Ausgang des nicht invertierenden Operationsverstärkers

Ich habe eine sehr einfache, nicht invertierende Operationsverstärkerschaltung gebaut, die aus irgendeinem Grund nur eine 4-V-Gleichstromleitung anstelle einer verstärkten Sinuswelle ausgibt. Es passiert nur auf Steckbrett, Simulation funktioniert ok. Ich bin mir ziemlich sicher, dass alles richtig angeschlossen ist.
Ich habe versucht, den Chip zu ersetzen, aber es ist für jeden Chip gleich. Was ist falsch?

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Wie kommst du auf die Teilerwerte bei den nicht-inv. Eingang? Da Ihr Verstärker eine Verstärkung von "2" hat, sollte der Spannungsteiler den Operationsverstärker bei ca. vorspannen. (4,5/2) = 2,25 V. Dies ergibt einen Ausgangsruhewert von ca. 4,5 V.
Meine Eingangsspannung wird maximal 2 Vpk betragen, daher habe ich mich für einen solchen Teiler entschieden, damit er nicht auf mehr als die Versorgungsschiene verstärkt wird, dh der maximale Wert von 4 V wird nur auf 9 V verstärkt. Ich versuche nur, nicht ins Clipping zu gehen. Für den Test verwende ich 0,5 Vpk Sinuswelle, also erwarte ich die Sinuswelle am Ausgang verstärkt. Es funktioniert übrigens in der Simulation, deshalb frage ich, nichts scheint falsch zu sein :(
Wenn eine Spitzenspannung von 2 V mit dem Faktor "2" verstärkt wird, erhalten wir maximal 4 V Spitze. am Ausgang. Wenn die DC-Ruhespannung 4,5 V beträgt, wird die Ausgangsamplitude begrenzt. Daher benötigen Sie entweder eine Doppelversorgung von +- 9 V oder eine größere Einzelversorgungsspannung von mindestens 12 V, da der 741 kein Rail-to-Rail-Verstärker ist.
Das Problem ist, dass die Spannung nicht abgeschnitten wird - sie ist überhaupt nicht vorhanden. Egal welche Eingangsspannung ich verwende, der Ausgang ist immer eine gerade 4-V-Gleichstromleitung.
Sie können mit einem DMM überprüfen, wie hoch die Spannung zwischen V + (nicht invertierender Eingang) und Masse ist. Laut Ihrem Spannungsteiler sollten es ungefähr 1,37 V sein, aber vielleicht lässt der 741 diesen Eingangspin nicht so nahe an der negativen Stromschiene (0 V) zu.
Ja, es sind 1,35 V (zwischen Nicht-Inv-Eingang und Masse). Und das Signal auf dem Oszilloskop am Nicht-Inv-Eingang sieht gut aus (ich meine, keine negativen Teile unter Null)
Da Ihr Ausgang 4 V beträgt, sollte der V- (invertierender Eingang) 2 V betragen. Können Sie dies auch überprüfen?
Ja, es sind 2 Volt
Tatsächlich, wenn V- > V+ ein OPAMP Vout reduziert, bis V- = V+ oder bis Vout nicht mehr reduziert werden kann. Es scheint dann, dass Ihr 741 nicht unter 4 V gehen kann, wenn die negative Stromversorgung 0 V beträgt. Sie sollten daher Pin 4 (negative Stromschiene) an etwas mehrere Volt negatives anschließen. Oder verwenden Sie einen Rail-to-Rail-OPAMP.
hm ... Nach welchem ​​​​Parameter sollte ich im Datenblatt suchen, um zu wissen, wie nahe ich an Stromschienen herankommen kann?

Antworten (1)

Nach Klarstellungen in den Kommentaren kann ich auf Ihre Frage antworten.

V+ (nicht invertierend) = 1,35 V und V-(invertierend) = 2 V, und daher V- > V+. In diesem Fall würde ein OPAMP normalerweise Vout reduzieren, bis V- = V+ oder bis Vout nicht mehr reduziert werden kann. Es scheint dann, dass 741 nicht unter 4 V gehen kann, wenn die negative Stromversorgung 0 V beträgt.

Sie können den Grund sehen, wenn Sie sich das Datenblatt ansehen. Beispiel: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm741.pdf

Wenn Sie sich "Ausgangsspannungs-Swing-Parameter" ansehen:Ausgangsspannungsschwankung

Das sieht man an der Stromversorgung ± 15 v , mit einer Ladung von 2 k Ω (wie die, die Sie in Ihrer Schaltung haben), kann der Ausgang nur zu gehen ± 10 v (Mindestspezifikationen) bzw ± 13 v (typische Spezifikationen) . Das war's, der Ausgang schwingt garantiert nur bis zu 5 V unter der positiven Stromschiene und bis zu 5 V über der negativen Stromschiene nach unten. Und das sehen Sie, Ihr spezieller OPAMP kann nicht unter 4 V über der negativen Stromversorgung liegen.

Sie können auch aus dem Datenblatt entnehmen, dass der Spannungsausgangshub von der an den Ausgang angeschlossenen Last abhängt. Wenn Sie R1, R2 durch ein paar 10-kΩ-Widerstände (oder größer) ersetzen, sollten Sie eine Verbesserung des Ausgangsspannungshubs feststellen.

Es gibt einen zweiten Parameter, auf den man achten sollte: "Eingangsspannungsbereich":Eingangsspannungsbereich

Diese Daten setzen eine Stromversorgung voraus ± 15 v Sie können sehen, dass sich die Eingänge (invertierend und nicht invertierend) den Stromschienen normalerweise nicht um mehr als 2 V annähern können, damit das Gerät funktioniert. Für eine unipolare 9-V-Stromversorgung wie Ihre bedeutet dies, dass die Eingänge zwischen 2 V und 7 V liegen müssen.

Ich glaube, dass dies der Begrenzerfaktor in Ihrer Schaltung ist. V+ liegt bei 1,35 V, aber es wird nicht garantiert, dass dieser Operationsverstärker für Eingänge unter 2 V funktioniert. Es "stoppt" tatsächlich, wenn V- 2 V beträgt.

Sie können den Widerstand R4 (18k) erhöhen, bis V+ etwa 2,5 V beträgt. Und sehen Sie, ob es jetzt eine Ausgabe erzeugt.

eh ... das Ersetzen von R1 und R2 durch 22k-Widerstände macht leider keinen Unterschied :( Nun, ich werde versuchen, mich später mehr darüber zu informieren und meine Ergebnisse in einer separaten Antwort zu posten, aber trotzdem vielen Dank für Ihre Zeit :)
Gern geschehen! Tatsächlich wird der Spannungsausgangshub im Datenblatt für einen Bipolaren garantiert ± 15 v Stromversorgung (entspricht einer unipolaren 30-V-Stromversorgung). Aber Sie haben eine unipolare 9-V-Stromversorgung, daher sind die Spezifikationen wahrscheinlich am schlechtesten.
Ja, ich habe gelesen, dass 741 eine Art Operationsverstärker ist, der viele Probleme hat und sehr schwer zu erreichen ist, dass er wünschenswert funktioniert. Ich werde mehr darüber lesen, aber ich denke, es wäre besser, einen anderen Operationsverstärker in einem Gerät zu verwenden.
741 ist ziemlich alt und kann nicht in der Nähe der "Kanten" (Stromschienen) arbeiten. Wenn Ihr Design also eine unipolare 9-V-Stromversorgung benötigt, wählen Sie entweder einen anderen OPAMP, oder Sie erstellen aus den 9 V mit einer Ladungspumpe eine -9-V-Stromversorgung.
@ScienceSamovar, ich habe festgestellt, dass es noch einen anderen einschränkenden Faktor gibt, und ich habe die Antwort aktualisiert.
Problem mit dem Ausgang des nicht invertierenden Operationsverstärkers
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