Bir op-amp nasıl düzgün kullanılır?

burada yayınladığımdan beri, daha önce hiç duymadığım yeni şeyleri (Vom, Vcm vb.) duymak, daha önce op-amp kullanmaktan hiç kaybolmadım. Ben her zaman OP AMPS sadece takın ve her zaman işe yarayacağını düşündüm ... Çok yanlış.

Biriniz onlara cevap verebilseydiniz en çok takdir edilecek birkaç sorum var, onlara sormadan önce, evet, bu forumlarda son 2 saat boyunca sorulan önceki sorular için bakıyordum. Hala biraz karışık ama bazı şeyleri temizledi.

İşleri tutarlı tutmak için, tüm örnek boyunca bu OP AMP'yi kullanacağım. MCP601

VCM: Ortak Mod Giriş Aralığı

İşte anladığım şey - MCP601'in hiçbir şey yanlış gitmeden mutlu bir şekilde kabul edebileceği aralıktır, eğer biri bu aralıkların üzerinden veya altındaysa op beklenmedik bir hata göreceksiniz.

Örnek: Giriş = Ses Sinyali (1.2V pk-pk) VDD = 4.8V VSS = GND

VCM - Üst sınır = 4.8-1.2 = 3.6

VCM - Alt sınır = 0-0.3 = -0.3

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

$V_{IN}$ - Pozitif Giriş Döngüsü = 600mV + (VDD / 2) = 3

$V_{IN}$ - Negatif Giriş Döngüsü = -600mV + (VDD / 2) = 1.8

$V_{IN}$ = 1,2Vpk-pk

Vpk-pk girişi uygun mu?

VOM: Çıkış Voltajı Salınımı

İşte anladığım şey - MCP601'in kırpmadan önce çıkış yapabildiği aralık.

Örnek: Giriş = Ses Sinyali (1.2V pk-pk) VDD = 4.8V VSS = GND GAIN = 3.2

Giriş Sapması = VDD / 2 RL = 5k

VOM - Üst sınır = 0 + 100mV = 100mV

VOM - Alt sınır = 4.8-100mV = 4.7V

VOM - = 4.7-100mV = 4.6V$V_{OM_{PP}}$

$V_o$ - Pozitif Giriş Döngüsü = (3,2 * 600mV) + (VDD / 2) = 4,32V

$V_o$ - Negatif Giriş Döngüsü = (3,2 * -600mV) + (VDD / 2) = 0,48V

$V_o$ - = (4.32-0.48) = 3.84V (Başlığı ayırmadan önce).$V_{o_{PP}}$

Hem hem de için hesaplamayı bu şekilde anladım . Bana göre bu OP-AMP'nin Vin ile bir problemi olmamalı ve Vin'i de mutlu bir şekilde yükseltmemeli, ancak bunun tersi 2.84Vpp'de klipslendiğinde gerçekleşti. Bu, yukarıdaki hesaplamadan bana pek mantıklı gelmiyor. VCM ve VOM memnun olmalıdır. VOM, 4.6V'luk bir Vpp'ye sahip olduğundan, ideal olarak 3.84Vpp olan Vo'm ve VDD'm 4.8V'dir, 3.84Vpp'ye yükseltilmelidir.$V_{CM}$$V_{OM}$

Herkes bana gerçekten şaşırtıcı VCM ve VOM hesaplamak nasıl gösterebilir, ben bu yöntemin bir şey eksik inanıyorum ya da bazı temel mantık anlamıyorum. Bu yöntemle giriş ve çıkış sınırlamalarını anlama becerisi kazanmak istiyorum.

Herkes VCM ve VOM hesaplamaları yoluyla neden ikisini ilişkilendirebileceğimi açıklayabilir ve muhtemelen sahip olduğum karışıklıkları giderirse, bu yapılandırma VDD'yi ~ 6.1V'a yükseltirsem çalışır.

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

2. veri sayfası snip'iniz volt değil mV cinsindendir ve çıkış aralığı besleme voltajlarına göredir. Böylece 4.8V besleme ve 5K yük ( 0V'a kadar ) ile doğrusal çıkış aralığı 0.1 ila 4.7V arasındadır. Giriş ve çıkışı 2.4V'da saptırırsanız, 4.6Vp-p alabilirsiniz. Op-amp çıkışı, besleme voltajlarını aşamaz (hatta karşılayamaz).

Giriş 2.4V'da eğimli ise, giriş aralığınız -0.3 ila 3.6V arasındadır, böylece giriş aralığına bağlı olarak yalnızca 2.4Vp-p = (3.6-2.4V) * 2 giriş voltajını işleyebilirsiniz, ancak çıkış doygun olmadığından emin olun.

Devreniz +3,2 kazanç elde eder, bu nedenle giriş voltajı +/- 0.71875V veya 1.4375Vp-p aralığında olmalıdır, bu da tam çıkış aralığını verir, bu nedenle giriş aralığı sınırlamaz.

Yeterli besleme voltajına sahip olmanız ve girişi çalışma aralığı içinde yanlı tutmanız ve mevcut çıkış aralığını aklınızda tutmanız şartıyla hemen hemen tüm op-amp'leri tek bir güç kaynağında kullanabilirsiniz.

Genel olarak düşük güç devresi için gösterdiğinizden daha yüksek değerli dirençler kullanmak istersiniz. Çıkışı, 5K'dan düşük olan 5K || (2.2K + 1K) ile yüklüyorsunuz, bu nedenle çıkış salınımı garanti edilmiyor. Normalde, geri besleme dirençleri için en az 10 kat daha yüksek, belki de daha fazla olabilir. Yükü 25K veya 100K'ya yükseltebilir ve geri besleme dirençlerini 100: 1 arttırırsanız daha iyi olur. Dirençlerle çok yükselirseniz dengeyi sağlamak için R3'e küçük bir kondansatör eklemeniz gerekebilir.

Bilmiyorum anladım bilmiyorum.

Bunun gibi bir projeye katılmak ve bu kapsamda op-amper kullanmak gibi, genellikle üniversiteden çıkış eğilimi akımı , Vom , Vcm , vb.

Tüm bu terimleri koşturmaya çalışmak, beni şaşırtmaya ve op-amp'ler hakkında bildiğim temel şeylerin üzerine yazmaya eğilimlidir.

İlk tanıştığımda $V_{OM}$ ve $V_{CM}$ nedense kendimi sanki $V_{in}$ ve $V_{out}$ ihlal etmedi $V_{OM}$ ve $V_{CM}$kırpma mevcut olmamalıdır. BU tamamen YANLIŞ

Hesap vermediğim şey, op-amp'in dahili olarak op-amp mimarisi nedeniyle sahip olduğu voltaj düşüşü.

Yani hiçbir op-amp mükemmel olmadığı sürece raydan raya gidemez (iç kısımda voltaj düşmez).

Yukarıdaki sorun için tek bir güç kaynağı, evirmeyen amplifikatör, yani "negatif" salınım için bir sapma gerektirir

Referans için:

böylece, 4.576V - 2.288V - 0V

$V_{DD_{pp}}$ = 4,576V $V_{DD_{p}}$ = 2,288V

Deneyler yoluyla, amplifikatörün voltaj düşüşünün ~ 1.616Vpp civarında olduğunu buldum

2 vaka senaryosu yapacağız Nerede,

girdi_1 = 860mVpp

Giriş_2 = 1.14Vpp

Kazanç = 3.2

Giriş_1: 860mVpp

VCM:

-0,3 < $V_{IN}$ <3.376

Vin:

1.858 < $V_{IN}$ <2.718

Vin, Vcm aralığında

MFA:

-15.424 < $V_{OUT}$ <15

0.912 < $V_{OUT}$ <3.664

Vo Vcm aralığında

Sinyalinizin beklediğiniz gibi davranmasını beklersiniz.

Giriş_2: 1.14Vpp

VCM:

-0,3 < $V_{IN}$ <3.376

Vin:

1.658 < $V_{IN}$ <2.798

Vin, Vcm aralığında

MFA:

-15.424 < $V_{OUT}$ <15

0.404 < $V_{OUT}$ <4.052

Vo Vcm aralığında

Sinyalinizin beklediğiniz gibi davranmasını beklersiniz, ancak öyle değildir .

Osiloskopumda 2.96Vpp'de klipler ancak çıkışın 1.14Vpp * 3.2 = 3.648Vpp olmasını bekledik? Olan şey, op-amp'in Voltaj düşüşüdür.

Yukarıda belirtildiği gibi, op-amp'in voltaj düşüşü ~ 1.616Vpp idi, bu yüzden matematik masalları yapıyor

VDD -Vod = 4.576 - 1.616 = 2.96Vpp !! Bu aslında bizim op-amp'ımızın gerçekte nelere ulaşabileceğini anlatıyor. Hangi şimdi mantıklı.

Esasen bir op-amp'in demiryoluna demesi, en azından görebildiğim anlamına gelir, Vin ve Vout'un genellikle op-amp VOM ve VCM'leri asla ihlal etmeyeceği anlamına gelir

Bu yüzden op amp aslında beklenen 3.648Vpp çıkışına kadar sürdürebilir gibi VDD ~ 6.1V arttırdığımda çalışır:

Vdd - Vod = 6.1 - 1.616 = 4.484 op-amp yeni sınırı şimdi 4.484Vpp olduğundan ve 3.648Vpp <4.484Vpp'den beri çıkışta görebilirsiniz.

Vpk-pk = 3.6 - (- 0.3) = 3.9V.
Vpk-pk girişi uygun mu?

Muhtemelen. CM aralığının orta noktası burada Vdd / 2 değil, 3.9 / 2 = 1.95V'dir. Bu daha sonra 3.9Vpp'ye kadar bir giriş sinyaline izin verecektir. . Ancak kazancınız çıktıyı keser.

Çıktı kırpılmazsa çıktı doğrusal aralıkta kalır. VL = 2.5V'ye bağlı> 5k yüklere bağlı olarak her iki besleme rayından da 100mV'de simetrik kırpma için tanımlanmıştır. Bunun nedeni, CMOS raydan raya Op Amperlerin, Nch veya Pch sürücüsünde 250 Ohm düzeyinde kırpma dirençlerine sahip olmasıdır. Yük Vss = 0'a giderse, Vss'in üstünde daha az düşüş olur, ancak VL@2.5V ile spesifikasyona kıyasla iki kat daha fazla akım olduğu için Vdd'nin altında daha fazla düşüş olur.

Vin {pp} * Av = 1.2 * 2.4 = 3.84Vpp, giriş ve fark referansı CM aralığının ortasına yakın ortak (sıfır diferansiyel) olduğunda lineer çıkış aralığına sığacaktır. (Tedarikiniz için 2V civarında olduğunu unutmayın) Bu örnekte ayrıca Vdd / 2 = Vcm sapması için de çalışır.

Tavsiye: geri besleme ve yük kombine için 25k R min değerlerini kullanın

Tüm Op Amper çıkış direnci negatif geri besleme kazancı ile azaltılır. Ancak kırpma, toplam olumsuz geri bildirim kaybına neden olur. Vgs'nin Vdd olduğu azaldığında RdsOn'daki FET artışı, CDd000 ailesi mantığı gibi 1dOhm ve daha yüksek Vdd dakikada 5V'un altına hızlı bir şekilde yükseldiği bilinmektedir.