Wo findet man die Mindestspannung über der negativen Schiene, die ein Operationsverstärker in seinen Datenblättern ausgeben kann?

Ich hatte vor, einen UA741CP (von TI) als Differenzverstärker zu verwenden (um einen Stromwert von einem Shunt-Widerstand zu erhalten und diesen Wert dann an den ADC einer MCU zu leiten, um Rauschen zu vermeiden). Mir ist jedoch aufgefallen, dass die Ausgangsspannung, egal was ich tat, nie unter 1,78 V zu fallen schien (wenn VCC- geerdet ist).

Mir ist klar, dass dieser Operationsverstärker nicht speziell für die Verwendung als Differenzverstärker entwickelt wurde, aber der Hersteller gab im Datenblatt an, dass das Gerät ein Allzweck-Operationsverstärker war und keine der genannten Spezifikationen diese Eigenschaft ansprach. Außerdem - korrigieren Sie mich, wenn ich falsch liege - bin ich davon ausgegangen, dass jeder Operationsverstärker als Differenzverstärker geeignet wäre, solange Sie ihn richtig vorspannen. (1k Widerstände an jedem Zweig würden einen Ausgang von Vin1 - Vin2, Differenzverstärkung Eins ergeben).

Datenblatt für das UA741CP: https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/25580/STMICROELECTRONICS/UA741CP.html Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Versorgung: Vcc- = GND Vcc+ = 3,3 V

Seite 3, etwa 3/4 des Weges nach unten, beschriftet mit +/-Vopp (beachten Sie, dass diese Tabelle von Vcc +/-15V ausgeht.
Ich würde einen moderneren Operationsverstärker als den 500 Jahre alten 741 vorschlagen. Viele Operationsverstärker haben heutzutage nicht die Einschränkungen des 741 und sind wahrscheinlich billiger.
@DKNguyen Ich habe jetzt den Schaltplan gepostet. Würden Sie bitte erläutern, warum Sie glauben, dass ich einen Fehler gemacht haben könnte?
Es ist nichts falsch daran, einen 741 als Differenzverstärker zu verwenden, und er war ein perfekter "allgemeiner" Operationsverstärker, als er im letzten Jahrhundert entwickelt wurde! . Aber was Sie suchen, ist ein "Single-Supply" -Operationsverstärker, der der alte 741 definitiv nicht ist.
Die Datenblattspezifikationen des alten 741-Operationsverstärkers zeigen eine 30-V-Versorgung, aber einige Diagramme zeigen, dass einige von ihnen mit einer 10-V-Versorgung ein wenig arbeiten. Seine Ein- und Ausgänge funktionieren nicht, wenn die Versorgung nur 3,3 V beträgt.
@AHZ Der Grund, warum ich gesagt habe, dass Vcc niemals negativ ist und Vcc- ein schlechtes Label ist. Es ist Vcc und Vss
Nur um sicherzugehen: Fragen Sie, warum die Schaltung aus dem hochgeladenen Schaltplan nicht so funktioniert, wie Sie es erwarten? -Vcc mit Masse verbunden, Rg mit Masse verbunden, +Vcc an 3,3-V-Versorgung?
mehr oder weniger, wie ich im ursprünglichen Beitrag sagte, hatte ich nicht erwartet, dass der Operationsverstärker in einem niedrigen Zustand stabile 2 V am Ausgang ausgibt.
@brhans Was ist der Unterschied zwischen einem Operationsverstärker mit einer einzigen Versorgung und einem Operationsverstärker mit zwei Versorgungen? Theoretisch sollten sie gleich sein oder übersehe ich hier etwas? Hier ist auch, was TI zu diesem Thema zu teilen hat ti.com/lit/an/sloa030a/…
Ich weiß nicht, ob es eine "offizielle" Spezifikation dafür gibt, was ein Opamp mit "einzelner Versorgung" ist, aber die allgemein akzeptierte Mindestspezifikation lautet, dass er zumindest in der Lage sein muss, seinen Ausgang sehr nahe an seine negative Versorgungsschiene zu treiben - wahrscheinlich innerhalb von 100 mV oder weniger. Besser, wenn es auch mit einem oder beiden Eingängen an oder in der Nähe der negativen Schiene arbeiten kann. Die ehrwürdige alte 741 scheitert an diesen beiden Anforderungen.
@brhans, also kann man sagen, dass alle Rail-to-Rail-Operationsverstärker auch Operationsverstärker mit Einzelversorgung sind?
Ja, das sind sie, und Single-Supply-Operationsverstärker sind Rail-to-Rail "nur untere Hälfte". Einige gängige alte Beispiele wären der LM358 oder LM324 - beide arbeiten gerne in der Nähe ihrer negativen Schiene, aber weder Eingänge noch Ausgänge sollten oder können näher als etwa 1,5 V bis 2 V an die positive Schiene herankommen.

Antworten (2)

Die Antwort von DKNguyen befasst sich mit Einschränkungen des Eingangsspannungshubs, aber ich glaube, Sie haben nach dem Ausgangshub gefragt. Das wird im Allgemeinen ziemlich direkt im Datenblatt als „Ausgangsspannungsschwankung“ oder so ähnlich angegeben, im Allgemeinen qualifiziert mit Last.

Im Fall des LM741 von TI zum Beispiel:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Dies sagt Ihnen, dass Sie bei Verwendung von +/-15-V-Schienen erwarten können, dass der Ausgang (normalerweise) auf +/-14 V schwingen kann, wenn die Last gering ist (10 K). Unter stärkerer Last, wenn der Operationsverstärker mehr Strom ausgibt, wird die Schwingung reduziert. Sie können sehen, warum, wenn Sie sich die Ausgangsstufe des LM741 ansehen:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Der Ausgangsstrom drückt durch die Widerstände an den Emittern und lässt mit zunehmendem Strom mehr und mehr Spannung fallen. Selbst wenn die Widerstände Null wären, wären Sie durch die Kollektor-Emitter-Sättigung der Transistoren begrenzt.

Sie können keinen Operationsverstärker mit "typischen" Spezifikationen kaufen. Möglicherweise erhalten Sie einen Operationsverstärker mit minimalen oder maximalen Spezifikationen. Ich entwerfe Schaltungen immer so, dass jedes Teil, das die minimalen und maximalen Spezifikationen erfüllt, es jedem von mir hergestellten Produkt ermöglicht, perfekt und ohne Fehler zu funktionieren.
Oh hoppla. Ich habe mich total verlesen

Es wird auf verschiedenen Datenblättern unterschiedlich angezeigt. Ich habe zwei oder drei Möglichkeiten gesehen.

Manchmal wird der Gleichtaktbereich des Eingangs relativ zu den Spannungsschienen (dh Vcc - 3 V und Vss + 3 V) buchstäblich aufgelistet.

Andere Zeiten müssen darauf schließen, weil es die maximale und minimale Eingangsspannung in einer Tabelle angibt, in der die Spannungsschienen angegeben sind. Wenn dies der Fall ist, müssen Sie die Spannungen subtrahieren, um herauszufinden, wie nahe Sie an den Schienen sind, und diesen Wert dann für andere Spannungen verwenden und hoffen, dass er sich nicht zu sehr ändert.

Der von Ihnen aufgeführte ist letzterer. Es listet +/-12V mit einer Versorgungsspannung von +/-15V Eingangsspannung auf, was bedeutet, dass der Eingang innerhalb von 3V von jeder Spannungsschiene liegen kann.

Operationsverstärker, die für die Differenzverstärkung von High-Side-Stromshunts vorgesehen sind, sind für hohes CMRR an einem High-Common-Mode-Eingang optimiert.

Ich schätze die Tipps, die Sie gegeben haben. Können Sie mir ein Dokument empfehlen, das mir helfen könnte zu verstehen, warum dies geschieht? ( Ich vermute, dass es mit der Klasse des Verstärkers zusammenhängt, bin mir aber nicht sicher).
@AHZ Ich meine ... das ist Opamp-Design. Es geht um das Transistorverhalten im Operationsverstärker.
Wo findet man die Mindestspannung über der negativen Schiene, die ein Operationsverstärker in seinen Datenblättern ausgeben kann?
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