No parece haber escasez de circuitos como este que intentan usar un R2R como un DAC y un amplificador operacional como un buffer de salida. Estos tienen sentido para mí, así que decidí intentar construir uno.
Construí un circuito ligeramente más simple
simular este circuito – Esquema creado usando CircuitLab
Este circuito utiliza un solo amplificador operacional de un LM324 operando a ganancia unitaria. Los otros 3 en el paquete quedan sin conexión. Está alimentado desde +12 VDC en el riel positivo que proviene de una fuente de alimentación de banco.
Los resistores "4.4k" (2R) son realmente solo dos resistores de 2.2k en serie.
El D1-D4 se está ejecutando en un atmega328p usando un sintetizador digital directo con tabla de ondas que escribí. No voy a hablar mucho sobre eso, pero el microcontrolador se ejecuta desde +5 VDC por lo que cada línea es o 0 o 5 VDC.
El R13, Q1 y R14 fueron solo para que el circuito estuviera manejando algún tipo de carga del mundo real. El transistor está actuando como un amplificador inversor.
Originalmente omití el R10 y el R12. Obtuve una salida como esta.
- CH1 - amarillo - salida del DAC
- CH2 - azul - salida del amplificador operacional.
En esta frecuencia fue bastante razonable.
- CH1 - amarillo - salida del DAC
- CH2 - azul - salida del amplificador operacional.
Esto produce de manera inesperada una onda triangular con desfase de fase.
En este punto añadí el R10 y R12.
- CH1 - amarillo - entrada no inversora del amplificador operacional.
- CH2 - azul - salida del amplificador operacional.
Esto cortó el voltaje de salida a la mitad, pero resultó en una salida más precisa. Esa diferencia teóricamente se puede compensar usando ganancia en el amplificador operacional.
Sin embargo, aún no funciona a frecuencias más altas.
- CH1 - amarillo - entrada no inversora del amplificador operacional.
- CH2 - azul - salida del amplificador operacional.
En este caso, no solo produce una onda triangular con desfase, en realidad nunca llega a +2.5 VDC o vuelve a tierra.
Esta es una toma física de la configuración:
Dado que estoy usando cables puente y placas de pruebas, debería haber un límite superior para la frecuencia práctica que mi DAC puede producir. Sin embargo, los ~60 kHz que indica mi osciloscopio no deberían ser un problema. La hoja de datos para el LM324 parece sugerir que 1 MHz es el límite superior práctico para el amplificador operacional a ganancia unitaria. La forma de onda de salida mostrada parece que los transistores dentro del amplificador operacional están saturados o algo similar. No sé lo suficiente acerca de los amplificadores operacionales.
¿Hay algún cambio que pueda hacer en mi circuito para obtener una reproducción precisa de la señal de entrada en la salida del amplificador operacional desde DC hasta 60 kHz?
Hoja de datos que estaba revisando para el LM324: