Nivel de entrada de línea del OpAmp

Question

Esta es una pregunta que sigue a la anterior: Amplificador de audio simple para el audio de la FPGA al PC en el cual estoy tratando de obtener audio desde una FPGA -> DAC delta-sigma -> op-amp -> Nivel de Línea.

Siguiendo los consejos dados en la pregunta mencionada, he llegado a esto:

Con una explicación:

• El lado izquierdo del circuito se conecta al pin de salida de 3.3V en la FPGA
• Los 3,3K y 4,7nf forman un simple filtro RC como parte del DAC delta-sigma
• El opamp es la mitad de un opa2314

He conectado el RHS a la entrada de micrófono de mi PC y graba bastante bien, sin embargo...

Preferiría conectar esto a la entrada de línea. He probado muchos valores diferentes para las otras dos resistencias, incluso poniendo un pote de 10K para cada una, pero parece que no puedo obtener suficiente ganancia para una señal de entrada de línea.

¿Me estoy perdiendo algo, o simplemente estoy llegando al límite de lo que puede hacer este op-amp?

Answer 1

Imagine dos situaciones: una señal de CA que tiene una frecuencia tan alta que el condensador de 4,7 nF aparece como un cortocircuito. Y una señal cuya frecuencia es tan baja (o DC) que el condensador de 4,7 nF está abierto.

La señal que es bloqueada por el condensador (es decir, que está en la banda de paso bajo de su filtro) ve una ganancia de \$-8/3.4\$ .

La señal que está en cortocircuito a tierra por el condensador ve incluso menos ganancia, porque la etapa inversora es un amplificador de corriente a voltaje, y el flujo a través del condensador roba la corriente de entrada.

Así que, básicamente, tu amplificador alcanza un máximo de ganancia de \$-8/3.4\$ ganancia.

Puedes estar pensando que de alguna manera hay una ganancia de 80 debido a la relación entre la resistencia de 8K y los 100 ohmios. Pero no es así. Cuando consideras que la entrada está en la resistencia de 100 ohmios, entonces tienes que considerar los 3,3K de la izquierda como una impedancia de fuente. Esa impedancia de fuente es importante porque restringe la corriente que fluye hacia el amplificador de corriente a voltaje. La fórmula de ganancia para una etapa inversora supone una impedancia de fuente cero ¡!

Answer 2

Si quieres ver lo que hace este circuito con una aproximación decente, con un determinado op-amp, puedes simularlo en Circuitlab o (quizás preferiblemente) en algo como LTspice.

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Esta es la respuesta:

La ganancia es plana a 7,432dBV (2,35) hasta un poco más de 100kHz. Alcanza un pico a 117kHz con un valor de 4,9. y luego desciende de forma constante.

Si se simula el ruido del op-amp se debería encontrar un pico relacionado con la frecuencia angular de \$ 1 \over C1 \cdot ( R1||R2)\$ , alrededor de 349kHz.

Si tu intención es tener un filtro de paso bajo seguido de una etapa de ganancia, puedes añadir un op-amp seguidor de voltaje al filtro de paso bajo (R1/C1) y hacer que la salida conduzca a R2.