Sättigung des Puffer-Operationsverstärkers

Ich habe einen Pufferverstärker mit einem LM358-Operationsverstärker mit einem Eingang einer 1-kHz-Sinuswelle und einer Stromversorgung von +/- 6 V entwickelt. Immer wenn ich die Eingangssinusamplitude über einen bestimmten Schwellenwert erhöhe, erhalte ich eine seltsame Ausgabe (anders als die normale Sättigung, die wir alle erwarten, wie die in Abbildung 1).

Erwartetes Verhalten bei Sättigung

Abbildung 1 (oben). Normale Sättigung.

Unerwartetes Verhalten bei Sättigung

Abbildung 2 (oben). Seltsame unerwartete Sättigung.

Warum ist die Sättigung in Abbildung 2 so? Ich bin an die Ausgabe von Abbildung 1 gewöhnt, aber nicht an Abbildung 2 . Ich denke, es ist mit der -+ 6-Volt-Versorgung verbunden, aber ich bin wirklich verloren.

Ich habe versucht, online nach ähnlichen Wellenformen zu suchen, aber ich habe nichts gefunden.

Antworten (4)

Der "seltsame" Ausgang sieht aus wie "Phasenumkehr", die bei einigen Operationsverstärkern auftreten kann, wenn der Gleichtaktbereich des Eingangs überschritten wird:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Quelle: https://www.analog.com/media/en/training-seminars/tutorials/MT-036.pdf

Das TI-Datenblatt für den LM358 gibt an, dass der Eingangs-Gleichtaktbereich maximal 1,5 V unter der positiven Versorgungsspannung liegt, dh in Ihrem Fall 4,5 V. Wie in diesem Thread im E2E-Forum von TI ausgeführt , ist der LM358 anfällig für Phasenumkehr.

Das LM358-Modell in Ihrer Simulation ist offensichtlich genau genug, um dieses Phasenumkehrverhalten zu modellieren, aber im Allgemeinen müssen Sie Ihren Operationsverstärker innerhalb seiner angegebenen Grenzen halten (hier den Gleichtaktbereich eingeben), damit die Simulation die Realität (und Sie) zuverlässig modellieren kann müssen einen echten Operationsverstärker sowieso innerhalb seiner spezifizierten Grenzen halten).

Seltsam, weil LM358 von ST im Vergleich zum Beispiel TL072 electronics.stackexchange.com/questions/432775/… keine Anzeichen einer "Phasenumkehr" zeigt, aber vielleicht, weil meine CM-Spannung den VCC-Versorgungswert nicht überschritten hat.
@ G36 Ja, die Simulationen des OP legen nahe, dass eine Phasenumkehr nur auftritt, wenn der Eingang die Versorgungsspannung überschreitet.

Sie überschreiten den normalen Betriebseingangs-Gleichtaktbereich für den Chip.

Wenn Sie das überschreiten, kann es nicht mehr normal funktionieren.

Es ist auch unmöglich zu sagen, wie genau der Simulator ist.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Abbildung 1. Maximale Eingangsgleichtaktspannung. Aus dem Datenblatt des TI LM358 .

  • Laut Datenblatt beträgt die maximale Eingangsspannung V + - 1,5 V.
  • Ihre V + beträgt 6 V, daher sollte die maximale Eingangsspannung 4,5 V betragen.
  • Sie geben ihm Spitzen von 9 V.

Da Sie die Datenblattbewertungen überschritten haben, funktioniert der Chip nicht wie vorgesehen und ist kein Operationsverstärker mehr. Sie werden die Eingänge in Sperrrichtung vorspannen, sie können zusammenbrechen und dazu führen, dass der Chip einrastet. Der Simulator könnte überleben. Der Chip darf nicht.

Der Chip wird überleben, die Eingänge können weit über die V + -Versorgung hinausgehen. Es kann einfach keine vernünftige Ausgabe liefern.

Das Datenblatt gibt den Gleichtakteingangsbereich als Vcc-1,7 V an, was in Ihrem Fall 4,3 Volt wäre.

Beachten Sie, dass der Verstärker in einer invertierenden Konfiguration eine virtuelle Masse als Eingang sehen würde, so dass Sie in Ordnung wären, aber Sie hätten immer noch eine Ausgangssättigung.

Sättigung des Puffer-Operationsverstärkers
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