Opamp amplifikatör topolojilerinde besleme gerilimi asimetrisinin etkisi nedir?

Bir etkisi ne fonksiyonel davranış üzerinde opamp besleme gerilimi girişlerden biri gerilim kayması ( pozitif ya da negatif olabilir)? $\Delta V$ $\Delta V$

Diyelim ki, ve ile evirmeyen bir amplifikatör . Besleme gerilimleri; ve . Ve opamp'ım MCP6V31 . Giriş voltajım 1kHz sinüzoidal voltaj, 10mV tepeden tepeye ise çıkış voltajı ne olur? $R_1 = 100k\Omega$ $R_2 = 1k\Omega$ $V_+ = +5.0V$ $V_- = -4.5V$ resim açıklamasını buraya girin

— hkBattousai
kaynak

Yanıtlar:

Yukarıdaki cevaplar bazı yönlerden tatmin edici değildir. Andy'nin yanlış varsayımı ve hesaplaması var, "yer tutucu" ise aslında somut hiçbir şeyin söylenemeyeceğini söylüyor ... durum böyle değil.

Andy'nin hatası, sayısal örnekte PSRR'nin 1kHz'de dikkate alınacağını varsaymaktır, ancak aşağıdaki sorun bildirimi göz önüne alındığında aslında DC'de dikkate alınması gerekir (önceden haber vermeden değişmesi durumunda alıntı yapıyorum):

Diyelim ki, R1 = 100kO ve R2 = 1kO ile evirmeyen bir amplifikatör tasarlıyorum. Besleme gerilimleri; V + = + 5.0V ve V - = - 4.5V. Ve opamp'ım MCP6V31. Giriş voltajım 1kHz sinüzoidal voltaj, 10mV tepeden tepeye ise çıkış voltajı ne olur?

Bu nedenle, grafikten 0Hz'de (DC) yaklaşık -90dB PSRR bekliyorduk, bu da çıkışta yaklaşık 3mV DC ofsetine dönüşecektir. Çıktı 1Vp-p'nin bir AC bileşenine sahip olacağından, zorlukla farkedilecek belirtilen giriş sinyali için. Bununla birlikte, giriş sinyalini 10 mikro volt pp'ye düşürürseniz, ray dengesizliğinin neden olduğu çıkıştaki DC ofseti kesinlikle fark edilir olacaktır. LTspice tarafından kanıt.

Sorulduğu gibi soru: resim açıklamasını buraya girin

Şimdi giriş sinyalini on mikro voltaja düşürmek s. resim açıklamasını buraya girin

Şimdi çıkışta görünür bir DC ofseti var. Sizi sadece güç kaynağı dengesizliğinden kaynaklandığına ikna etmek için, aynı 10 mikro volt giriş sinyalinde mükemmel dengelenmiş raylar kullanırsanız ne olur? resim açıklamasını buraya girin

Burada aynı zamanda op-amp'in diğer ideal olmayan karakteristiklerinin (giriş ofset voltajı, giriş önyargı akımları) neden olduğu bazı ofset var, ancak güç rayı dengesizliğinin neden olduğu durumdan çok daha az.

Açıkçası, negatif kayda daha hızlı bir şekilde kaydırılırsa (yeterince büyük bir giriş sinyali verildiğinde) daha erken klipsleyebilirsiniz. Çok açık olduğu için bunun için bir grafik eklemiyorum.

— fışırtı
kaynak

Güç rayları yukarı ve aşağı hareket ediyorsa, güç kaynağı reddetme oranı (PSRR) grafiğine bakarak bunun amplifikatörü nasıl etkilediğini görebilirsiniz: -

resim açıklamasını buraya girin

Bu görüntüyü veri sayfasından aldım ve güç rayına (pozitif veya negatif) yerleştirilen 1kHz'lik bir sinyal için 45dB ret var. Bu, 1Vp-p 1kHz bir güç rayındaysa, girişinde eşdeğer bir voltaj olduğu anlamına gelir: -

$V_{INPUT} = 10^{(\frac{-45}{20})} = 5.62mV_{P-P}$

Kazancınız birlik ise, bu voltajı çıkışta görürsünüz. Kazancınız 10 ise, bu voltajın on katını göreceksiniz.

EDIT Kesin olarak, bir op-amp'in çıkışında görülen güç kaynağı gürültüsünü belirlemek için tersine çevrilmemiş kazancı kullanmalısınız. Bu, sadece 0.01 kazanımlı bir ters çevirici op-amp konfigürasyonu için, çıkıştaki güç kaynağı gürültüsünün 0.01 ile değil 1.01 ile çarpıldığı anlamına gelir. 0.01 kazanımlı bir evirici amplifikatörden beslenen 1Vp-p 1kHz giriş voltajı 10mVp-p çıkış üretir ve 1kHz'deki PSRR 45dB ise ve her iki güç rayında da 1kHz 1Vp-p varsa, neredeyse 5.62mVp-p çıkıştaki gürültü ve bu sinyal bozacaktır.

Vikipedi'de PSRR

— Andy aka
kaynak

IMHO, OP, giriş sinyalinin güç kaynağı gürültüsü değil 1kHz olduğu anlamına gelir.

— johnfound

@johnfound Op'un giriş sinyali 1kHz'dir, bu nedenle PSRR'nin 1kHz'de ne olduğunu belirtmek mantıklıdır!

— Andy aka

Hayır değil. Güç hattındaki gürültü çok nadiren amplifikatörün girişindeki sinyalle aynı frekans özelliklerine sahiptir. Güç hatlarında 50Hz veya 30..40kHz olması çok yaygındır, 1kHz olması neredeyse imkansızdır.

— johnfound

@johnfound En kötü senaryo, güç gürültüsünün girişle aynı frekansta olmasıdır - bu 1kHz veya 100kHz ise önemli değil - verdiğim cevap bir örnektir. Ayrıca 50Hz'den 100Hz görmenin çok daha olası olduğunu da belirtebilirim (çünkü bir köprü doğrultucudan dalgalanma frekansı olurdu). Sanırım şimdi saçları bölüyorsun.

— Andy aka

Sadece 100Hz konusunda haklısın. : P

— johnfound

Ray asimetrilerinin op-amp'in dahili topolojisini bilmeden belirlenmesi zordur. Birçok insan bir op-amp'in bir op-amp olduğunu düşünür, ancak gerçekte birçok farklı uygulama ve teknoloji ve ödünleşim vardır.

Kesin cevaplar alamazsınız (tasarımcı burada gizlenmedikçe), ancak genel olarak asimetri iki şekilde kendini gösterir. Birincisi sinyal gezisidir, ray kaydırıldığında, çalışma aralığı da değiştirilir, eğer bir raydan ray op-ampine sahipseniz ve rayı hareket ettirirseniz, sinyal de hareket edecektir.

İkinci sorun, bozulma ürünlerinde kendini gösterir, genellikle iç devre, biri üst raya atıfta bulunurken diğeri alt rayı referans alır ve her ikisi de biraz farklı çalışma noktalarına sahip, sinyal farklı çalışma rejimleri boyunca hareket ettikçe tamamlayıcı işlevselliğe sahiptir. op-amp, farklı etki açılır ve esas olarak bozulma ürünleri (veya dönüş hızı farklılıkları) olarak kendini gösterir.

Bunu tam olarak anlamak için op-amp'i gerçekten ihtiyacınız olandan çok daha fazla incelemeniz gerekir.

Kısıtlamaların çoğu veri sayfasına yerleştirilmiştir. Ne yaptığınızı biliyorsanız, iç topoloji hakkında ipuçları alabilirsiniz.

— Yer tutucu
kaynak