Warum verzerrt ein Diff-Amp, der von zwei separaten Operationsverstärkern mit niedrigen Eingangswiderständen gespeist wird, das Signal am invertierenden Eingang?

Ich verwende die folgende Schaltung. In1 und In2 kommen von zwei separaten Verstärkern (Max9643), die beide von einem Rechteckimpuls gespeist werden, aber ihre invertierenden und nichtinvertierenden Anschlüsse kreuz und quer miteinander kreuzen. Die Verstärker der ersten Stufe funktionieren gut separat. Kommen wir nun zur zweiten Stufe (dh der unten gezeigten Schaltung).

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Wenn ich R1 = R2 = 20k und R3 = R4 = 100k verwende, funktionieren sie ordnungsgemäß und In1 und In2 werden unten angezeigt: ( Nicht verzerrtDies ist nur eine Gewürzsimulation und die praktische Ausgabe variiert, insbesondere in Bezug auf die Begrenzung der Hochfrequenz).

Wenn ich jetzt R1=R2=20 und R3=R4=100 verwende, wird Vin2 irgendwie beeinflusst.Verzerrt

Mir ist klar, dass ich mit den Widerstandswerten etwas falsch mache, aber was genau passiert? Bei einer praktischen Schaltung scheinen die Kanten mehr als nur eine Spannungsreduzierung zu sein und zu verschmutzen und gezackt zu sein. Ich verwende einen Operationsverstärker mit Vorspannungsströmen von 10 uA, sodass die Widerstände mit hohem Wert möglicherweise nicht für mich geeignet sind. Aber wenn es sich um ein Problem mit Eingangsstrom / -spannung handelt, warum tritt dies nur am invertierenden Anschluss auf? Ich habe mich darüber verprügelt, da ich denke, dass dies ein grundlegendes Problem sein muss, aber ich bin nicht in der Lage, meinen Finger auf die genaue Ursache zu legen. Ich habe vor, dies mit einem Volldifferenzverstärker-IC anstelle des Operationsverstärkers zu überprüfen, aber ich würde wirklich gerne wissen, was ich falsch mache.

Selbst bei diesen niedrigen Signalpegeln haben Ihre Operationsverstärker nicht die aktuelle Kapazität, um mit Ihren niedrigen Widerständen umzugehen. Versuchen Sie, Ihre Widerstände mit 10 zu multiplizieren, und sehen Sie, was passiert.
Der Ausgang Ihres Operationsverstärkers in diesem Schema und der Ausgang des Operationsverstärkers, der In2 antreibt, sind über R2 und R3 in Reihe miteinander verbunden. Mit diesen niedrigen Widerstandswerten kämpfen sie ziemlich hart gegeneinander und Sie werden sicherlich solche Effekte sehen (möglicherweise aufgrund der internen Ausgangsimpedanzen der Operationsverstärker).

Antworten (1)

Beachten Sie, dass die Eingangsimpedanzen an den beiden Eingängen sehr unterschiedlich sind. Am nichtinvertierenden Eingang sind es 120 Ohm gegen Masse und am invertierenden Eingang nur 1/6 davon.

Die Ausgänge Ihrer max9643-Chips können nur wenige mA liefern, sodass der invertierende Eingang die Quelle mit einem Eingang von <100 mV übermäßig belastet.

Danke, das hilft. Können Sie etwas mehr darüber erzählen, wie Sie zu 1/6 des Widerstands am invertierenden Eingang gekommen sind? Ich versuche, den minimalen Widerstand zu berechnen, den ich setzen muss, ohne den Max9643 über 1 mA zu laden. Dies ist für Hochfrequenzanwendungen, daher kann ich keinen großen Rückkopplungswiderstand einsetzen, ohne dass dies den Frequenzgang erheblich beeinflusst. Daher versuche ich, ihn auf einem Minimum + Rand zu halten.
Nun, ich habe 120 durch 20 geteilt ... und bekam 6. Der Eingang Z zum invertierenden Eingang beträgt nur 20 Ohm, da am invertierenden Anschluss des Verstärkers eine virtuelle Masse vorhanden ist. Abgesehen davon, dass es sich nicht wirklich um Masse handelt, liegt es bei 20/120 der Spannung am nicht invertierenden Eingang des Verstärkers. Die Differenz der beiden MAX9643-Ausgänge kann also einige zehn mV (vielleicht 50-60 mV) nicht überschreiten. Erhöhen Sie die Widerstandswerte erheblich und dieses Problem sollte verschwinden.