Làm thế nào để sử dụng op-amp đúng cách?

kể từ khi đăng bài ở đây, tôi chưa bao giờ bị mất việc sử dụng op-amps trước đây, nghe những điều mới mà tôi chưa từng nghe trước đây (Vom, Vcm, v.v.). Tôi luôn nghĩ OP AMPS chỉ cần cắm nó vào và nó sẽ hoạt động mọi lúc ... Rất sai.

Tôi có một vài câu hỏi sẽ được đánh giá cao nhất nếu bất kỳ ai trong số bạn có thể trả lời chúng, trước khi tôi hỏi họ, vâng tôi đã tìm kiếm 2 giờ qua trong diễn đàn này cho các câu hỏi trước đó đã được hỏi. Vẫn còn một chút bối rối nhưng nó đã làm sáng tỏ một số điều.

Để giữ mọi thứ nhất quán, tôi sẽ sử dụng OP AMP này trong toàn bộ ví dụ này. MCP601

VCM: Phạm vi đầu vào chế độ chung

Đây là những gì tôi hiểu - Trong phạm vi mà MCP601 có thể vui vẻ chấp nhận mà không có gì sai, nếu ai đó đi qua hoặc dưới các phạm vi này, bạn sẽ thấy lỗi không mong muốn.

Ví dụ: Đầu vào = Tín hiệu âm thanh (1,2V pk-pk) VDD = 4,8V VSS = GND

VCM - Giới hạn trên = 4,8-1,2 = 3,6

VCM - Giới hạn dưới = 0-0.3 = -0.3

VCM - = 3.6 - (- 0.3) = 3.9V$V_{CM_{PP}}$

$V_{IN}$ - Chu kỳ đầu vào dương = 600mV + (VDD / 2) = 3

$V_{IN}$ - Chu kỳ âm của đầu vào = -600mV + (VDD / 2) = 1.8

$V_{IN}$ = 1.2Vpk-pk

Ý nghĩa đầu vào Vpk-pk là phù hợp?

VOM: Xoay điện áp đầu ra

Đây là những gì tôi hiểu - Đó là phạm vi mà MCP601 có khả năng xuất ra trước khi cắt.

Ví dụ: Đầu vào = Tín hiệu âm thanh (1,2V pk-pk) VDD = 4,8V VSS = GND GAIN = 3,2

Xu hướng đầu vào = VDĐ / 2 RL = 5k

VOM - Giới hạn trên = 0 + 100mV = 100mV

VOM - Giới hạn dưới = 4,8-100mV = 4,7V

VOM - = 4,7-100mV = 4,6V$V_{OM_{PP}}$

$V_o$ - Chu kỳ dương của đầu vào = (3.2 * 600mV) + (VDD / 2) = 4.32V

$V_o$ - Chu kỳ âm của đầu vào = (3.2 * -600mV) + (VDD / 2) = 0.48V

V o P $V_o$ - = (4.32-0.48) = 3.84V (Trước khi tách nắp).$V_{o_{PP}}$

Đây là cách tôi hiểu để tính toán cho cả và . Đối với tôi, OP-AMP này không có vấn đề gì với Vin cũng như vui vẻ khuếch đại Vin, tuy nhiên điều ngược lại đã xảy ra khi nó quay ở mức 2,84Vpp. Điều này không có ý nghĩa nhiều với tôi từ tính toán ở trên. VCM nên được thỏa mãn cũng như VOM. Vì VOM có Vpp là 4,6V, tức là Vo của tôi là lý tưởng 3,84Vpp và VDD của tôi là 4,8V, nên khuếch đại lên 3,84Vpp không có vấn đề gì? V O $V_{CM}$$V_{OM}$

Nếu bất cứ ai có thể chỉ cho tôi cách tính VCM và VOM thực sự đáng kinh ngạc, tôi tin rằng phương pháp này đang thiếu một cái gì đó hoặc tôi không hiểu một số logic cơ bản. Tôi muốn đạt được khả năng hiểu các giới hạn đầu vào và đầu ra thông qua phương pháp này.

Cấu hình này hoạt động nếu tôi tăng VDD lên ~ 6.1V nếu bất kỳ ai có thể giải thích lý do tại sao thông qua tính toán VCM và VOM, tôi có thể có thể tương quan giữa hai và có thể sẽ xóa mọi nhầm lẫn mà tôi có.

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Snip datasheet thứ 2 của bạn là mV không phải là volt, và phạm vi đầu ra liên quan đến điện áp cung cấp. Vì vậy, với nguồn cung cấp 4,8V và tải 5K (đến 0V), phạm vi đầu ra tuyến tính là 0,1 đến 4,7V. Nếu bạn thiên vị đầu vào và đầu ra ở 2.4V, bạn có thể nhận được 4.6Vp-p. Đầu ra op-amp không thể vượt quá (hoặc thậm chí đáp ứng) các điện áp cung cấp.

Nếu đầu vào bị sai lệch ở 2,4V, thì phạm vi đầu vào của bạn là -0,3 đến 3,6V, do đó bạn chỉ có thể xử lý điện áp đầu vào là 2,4Vp-p = (3.6-2.4V) * 2, dựa trên phạm vi đầu vào, tuy nhiên bạn cũng cần đảm bảo đầu ra không bão hòa.

Mạch của bạn có mức tăng +3,2 nên điện áp đầu vào phải nằm trong phạm vi +/- 0,71875V hoặc 1,4375Vp-p, sẽ mang lại phạm vi đầu ra đầy đủ, do đó phạm vi đầu vào không bị giới hạn.

Bạn có thể sử dụng khá nhiều op-amp cho một nguồn cung cấp duy nhất với điều kiện bạn có đủ điện áp cung cấp và cung cấp cho bạn độ lệch đầu vào trong phạm vi làm việc và miễn là bạn ghi nhớ phạm vi đầu ra khả dụng.

Nói chung đối với mạch công suất thấp, bạn sẽ muốn sử dụng điện trở có giá trị cao hơn mức hiển thị. Bạn đang tải đầu ra với 5K | | (2.2K + 1K) thấp hơn 5K, rõ ràng, do đó, đầu ra xoay không được đảm bảo. Thông thường bạn có thể tăng ít nhất gấp 10 lần cho các điện trở phản hồi, có thể nhiều hơn đáng kể. Nếu bạn có thể tăng tải lên 25K hoặc 100K, và tăng điện trở phản hồi thêm 100: 1 thì sẽ tốt hơn. Bạn có thể phải thêm một tụ điện nhỏ trên R3 để đảm bảo sự ổn định nếu bạn đi rất cao với các điện trở.

Tôi tin rằng tôi đã tìm ra câu hỏi hóc búa.

Tham gia một dự án như thế này và sử dụng op-amps ở mức độ này, chẳng hạn như tìm kiếm các đặc điểm mà bạn thường không muốn ra khỏi trường đại học như dòng điện thiên vị đầu vào , Vom , Vcm , v.v.

Cố gắng lắc lư tất cả các thuật ngữ này có xu hướng làm tôi bối rối và hơi ghi đè lên những điều cơ bản mà tôi biết về op-amps.

Khi tôi được giới thiệu lần đầu tiên và vì một số lý do, tôi đã khiến mình tin rằng nếu và không vi phạm và thì nên cắt không tồn tại Đây là hoàn toàn SAI V C M V i n V o u t V O M V C $V_{OM}$$V_{CM}$$V_{in}$$V_{out}$$V_{OM}$$V_{CM}$

Điều tôi không nghĩ đến là sự sụt giảm điện áp mà op-amp có bên trong do kiến ​​trúc của op-amp.

Có nghĩa là không op-amp có thể đi đường sắt trừ khi nó hoàn hảo (không giảm điện áp trong phần bên trong).

Đối với vấn đề ở trên là một bộ khuếch đại không đảo ngược cung cấp năng lượng duy nhất, có nghĩa là nó đòi hỏi một sự thiên vị để xoay "âm"

Để tham khảo:

do đó, 4.576V - 2.288V - 0V của nó

V D D $V_{DD_{pp}}$ = 4.576V = 2.288V$V_{DD_{p}}$

Qua các thí nghiệm, tôi thấy độ sụt điện áp của bộ khuếch đại là khoảng ~ 1.616Vpp

Chúng tôi sẽ làm 2 tình huống

đầu vào_1 = 860mVpp

Đầu vào_2 = 1.14Vpp

Đạt = 3,2

Đầu vào_1: 860mVpp

VCM:

-0.3 < <3.376$V_{IN}$

Vin:

1.858 < <2.718$V_{IN}$

Vin nằm trong phạm vi của Vcm

VOM:

-15.424 < <15$V_{OUT}$

0,912 < <3,664$V_{OUT}$

Võ nằm trong phạm vi của Vcm

Bạn sẽ mong đợi tín hiệu của bạn hoạt động như bạn dự đoán.

Đầu vào_2: 1.14Vpp

VCM:

-0.3 < <3.376$V_{IN}$

Vin:

1.658 < <2.798$V_{IN}$

Vin nằm trong phạm vi của Vcm

VOM:

-15.424 < <15$V_{OUT}$

0,404 < <4.052$V_{OUT}$

Võ nằm trong phạm vi của Vcm

Bạn sẽ mong đợi tín hiệu của bạn hoạt động như bạn dự đoán, tuy nhiên không phải vậy .

Trên máy hiện sóng của tôi, nó có clip ở mức 2,96Vpp nhưng chúng tôi dự kiến ​​đầu ra sẽ là 1.14Vpp * 3.2 = 3.648Vpp? Điều đang xảy ra là sự sụt giảm điện áp của op-amp.

Như đã đề cập ở trên, mức giảm điện áp của op-amp là ~ 1.616Vpp, do đó, thực hiện phép toán trong truyện

VDD -Vod = 4.576 - 1.616 = 2.96Vpp !! Điều này về cơ bản là cho chúng ta biết op-amp của chúng ta thực sự có thể lái xe đến đâu. Mà tất cả có ý nghĩa bây giờ.

Về cơ bản, điều mà một op-amp nói là đường sắt này có nghĩa là ít nhất những gì tôi có thể thấy là Vin và Vout của bạn thường sẽ không bao giờ vi phạm VOM và VCM của op-amps

Đây là lý do tại sao khi tôi tăng VDD ~ 6.1V, nó hoạt động vì op amp thực sự có thể điều khiển tới đầu ra dự kiến ​​là 3.648Vpp như sau:

Vdd - Vod = 6.1 - 1.616 = 4.484 vì giới hạn mới của op-amp hiện là 4.484Vpp và kể từ 3.648Vpp <4.484Vpp bạn có thể thấy nó trên đầu ra.

Vpk-pk = 3,6 - (- 0,3) = 3,9V.
Ý nghĩa đầu vào Vpk-pk là phù hợp?

Có khả năng. Điểm giữa của dải CM không phải là Vdd / 2 ở đây mà là 3.9 / 2 = 1.95V. Điều này sau đó sẽ cho phép tín hiệu đầu vào lên tới 3.9Vpp. . Tuy nhiên, lợi ích của bạn sẽ cắt đầu ra.

Đầu ra vẫn ở trong phạm vi tuyến tính nếu đầu ra không được cắt. Nó được xác định để cắt đối xứng @ 100mV từ cả hai đường ray cung cấp tùy thuộc vào tải> 5k được kết nối với VL = 2,5V. Điều này là do các bộ khuếch đại Op-ray-ray của CMOS có lực cản khi cắt theo thứ tự 250 Ohms trên trình điều khiển Nch hoặc Pch. Nếu tải xuống Vss = 0 thì sẽ có ít hơn mức bỏ qua trên Vss nhưng số lần bỏ qua bên dưới Vdd nhiều hơn vì hiện tại có gấp đôi dòng so với thông số kỹ thuật với VL@2,5V

Vin {pp} * Av = 1.2 * 2.4 = 3.84Vpp sẽ phù hợp với phạm vi đầu ra tuyến tính khi tham chiếu đầu vào và chênh lệch đều phổ biến (chênh lệch 0) ở gần giữa phạm vi CM. (Hãy nhớ gần 2V cho nguồn cung của bạn) Nó cũng hoạt động cho độ lệch Vdd / 2 = Vcm trong ví dụ này.

Lời khuyên: sử dụng giá trị R tối thiểu 25k cho phản hồi và tải kết hợp

Tất cả điện trở đầu ra của Op Amps được hạ thấp bằng mức tăng phản hồi âm. Nhưng cắt kết quả trong tổng số mất phản hồi tiêu cực. Vì FET tăng trong RdsOn khi Vss giảm ở đây là Vdd, nên nó được biết là tăng nhanh dưới 5V giống như logic gia đình CD4000 về 1kOhm và cao hơn ở Vdd min.