Op-amp subtractor: problemas al suministrar una tensión de base fija a restar

Question

El contexto es el de un simple sonómetro. Un micrófono electret, preamplificador (transistor), amplificar con un op-amp 386, detectar la envolvente de la forma de onda, y la salida el nivel a un amperímetro. (Simple reflejo del nivel, sin necesidad de respuesta logarítmica).

Una vez completada la etapa de envolvente, la señal en silencio está a 4,0 V, y con sonido en la sala salta a 4,5-5,0 V. Hasta ahí, todo parece ir bien.

Pero antes de mostrar esta señal en un medidor, quiero restar los 4.0V de señal tranquila, usando un op-amp 741 (la foto está un poco borrosa, pero debería bastar):

Esto requiere que proporcione 4.0V fijos a R1 en el pin 2, pero no lo consigo. He intentado un divisor de tensión simple (se muestra a la izquierda), pero veo dos problemas cuando conecto mi divisor de tensión (punto A, arriba) a la resistencia R1 en el pin 2 inversor:

• la tensión en A cae 1,5V
• la tensión en A ya no es fija. Reacciona al nivel sonoro.

¿Qué me estoy perdiendo?

Mi divisor de tensión comparte los mismos +9V y masa que el circuito principal.

Este es un enlace a la esquema .

Answer 1

Cuando conectas el divisor de tensión al amplificador, el divisor tiene que suministrar algo de corriente a través de R1. Debido a que los valores de R en el divisor son tan altos, esto hace un gran cambio de voltaje en "A".

Desde el punto de vista de la entrada al amplificador en "A", la entrada no inversora del op-amp (pin 2) se mantiene a una tensión fija por la acción de realimentación del circuito. Es muy parecido a un terreno virtual excepto a 0 V.

Puedes solucionarlo utilizando valores mucho más bajos en el divisor de tensión (digamos, menos de 1/10 del valor de R1, dependiendo de lo precisa que quieras que sea la tensión) o añadiendo un buffer seguidor de tensión adicional entre el circuito divisor y el circuito op-amp.

Answer 2

Sin embargo, tienes un problema. El valor de 4,0v que quieres restar puede o no ser constante. ¿Cambia con la temperatura? ¿Se desplaza con el tiempo (horas o incluso años)? Lo más probable es que cambie. Lo que quieres es una manera de restar cualquier señal mayormente DC, no sólo restar 4.0000v.

Afortunadamente, existe una solución sencilla. Utilizar un condensador. Cuando se utiliza en esta aplicación, se llama DC Blocking Cap y es muy común verlos en circuitos de audio. Básicamente, un cap tiene una resistencia casi infinita a 0 Hz, y la resistencia disminuye a medida que la frecuencia aumenta. Aquí tienes un circuito de ejemplo:

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

La resistencia es necesaria para "restaurar" el valor de CC de la señal de audio. Si no tuviéramos una resistencia, el nivel de CC podría acabar siendo algo que no queremos. En este caso estamos conectando a tierra el otro lado de la resistencia para que nuestro valor DC sea 0v. A veces puedes querer que el nivel de CC sea algo distinto de 0v, y puedes hacerlo conectando la resistencia a algo distinto de tierra.

A veces, cuando se utiliza en un circuito de opamp, la resistencia es opcional porque algo con el resto del circuito de opamp cumple ese papel.

Este circuito también es un filtro pasivo de paso alto, y la frecuencia de corte depende de los valores de C y R. Cuanto más altos sean los valores, más baja será la frecuencia de corte. Yo empezaría con 22 uF y 20K, pero se podría hacer fácilmente con 4,7u y 10K. Para aplicaciones de audio intentamos que la frecuencia de corte de este filtro esté por debajo de 20 Hz.

El tipo normal de tapón a utilizar es un electrolítico de aluminio. Estos tapones son polarizados, pero a menudo se utilizan de forma no polarizada para esta aplicación. Aunque técnicamente no es "correcto", es una práctica aceptada en los productos de consumo y la mayoría de los productos de audio profesional, siempre y cuando no esté pasando una potencia significativa a través del tapón. Aun así, intente orientar la tapa de forma que sea "más correcta".

Para su aplicación, puede colocar una tapa de bloqueo de CC en algún punto de la cadena de señal. Tal vez incluso en varios lugares. No puedo decir exactamente dónde, ya que no nos diste esquemas de tu circuito. Pero mi primera suposición sería después del preamplificador basado en transistores.