Amp. OP con salida de 0 voltios

Question

Estoy intentando utilizar un amplificador operacional no inversor para amplificar una tensión con una ganancia de 2 (utilizando 2 resistencias de 10 ohmios). Estoy usando una batería de 12 voltios (hecha combinando 8 baterías de 1,5v) para alimentar el amplificador operacional, y estoy usando el pin de 3,3v en una Raspberry Pi para conectar a la entrada no inversora del amplificador operacional.

Aquí está el circuito en PartSim: https://www.partsim.com/simulator/#99446

La salida del amplificador óptico lee 0 voltios cuando conecto el multímetro a la salida del amplificador óptico y al terminal de tierra utilizado en la Raspberry Pi.

Para ser específicos, el amplificador óptico que estoy usando es el UTC3580. ( Ficha técnica )

¿Por qué la salida del amplificador óptico es de 0 voltios cuando debería ser de unos 6,6 voltios?

Answer 1

utilizando 2 resistencias de 10 ohmios

¿¡En serio!? Eso es esencialmente un cortocircuito muerto para este amplificador. Tenga en cuenta que la hoja de datos especifica la oscilación del voltaje de salida con no más de 2 kΩ de carga. Realmente no se puede esperar que funcione correctamente con dos órdenes de magnitud de impedancia de carga inferior.

Puedes levantar el brazo con una mancuerna de 20 libras en la mano. ¿Qué tan bien puedes hacerlo si en vez de eso tengo un elefante de 2000 libras sentado sobre él?

Answer 2

Lo más probable es que sea porque tus resistencias de retroalimentación son demasiado bajas.

Su carga de 20 R en la salida del op-amp está intentando extraer 330 mA de él a los 6,6 V que quieres. De su hoja de datos, su corriente de salida máxima es algo así como 45 mA.

Haz que ambas resistencias de retroalimentación sean de 10 K y prueba de nuevo.

Answer 3

Además de tener un valor demasiado bajo en su circuito de retroalimentación, usted debe conecte el V- a tierra. Como otros han dicho, 10K es un valor inicial razonable para un op-amp de tipo LM358/LM324. Hay razones para ir mucho más alto y mucho más bajo, pero para empezar esto va a hacer.

Las flechas verdes muestran la trayectoria de la corriente (principal) a través del divisor de realimentación. Las líneas rojas muestran la conexión que ya existe dentro del RPi y la conexión a V-.

Sin la conexión de alimentación, la salida no puede empujar la corriente a través del divisor y obtendrás alrededor de 0V a través de las resistencias.

Answer 4

Con una salida del sensor de 1 a 20 miliVoltios, y la necesidad de un piso de ruido aleatorio lo más bajo posible, el uso de 10 ohmios Rg y Rfeedback sería sabio. Este uso requeriría 2 miliamperios del amplificador óptico, e incluso los amplificadores ópticos de baja potencia proporcionan esa cantidad de Iout.

Los opamps normales tienen valores de cortocircuito de 10 a 50 miliAmps. Para suministrar 300 miliamperios se necesitaría un gran búfer de ganancia unitaria (¿discreto?) después del amplificador óptico.

Yo usaría 1Kohm o 10Kohm, como sugieren las otras respuestas. Si el ancho de banda es de 1.000KHz, sabiendo que la densidad de ruido de 10Kohm es de 12 nanoVolts/rtHz, el ruido de salida aportado por las resistencias será Av=2 * 12nV/sqrt(2) * sqrt(1e6) o ruido Vout = 2 * 9nV * 1000 = 1,8 microVolts RMs, a través del ancho de banda de DC a 1MHz (asumiendo que tu amplificador funciona bien hasta 1MHz).

Aquí hay una simulación de ruido, hecha en Signal Chain Explorer

He editado la respuesta para mostrar la Distorsión Térmica cuando se utilizan 10 ohmios y 10 ohmios (Av = +2). El amplificador tiene VDD de 5 voltios por defecto, y 2mA Iout con (5 voltios -0,04 voltios) a través de los transistores de salida del amplificador produce 1uV de distorsión de baja frecuencia, ya que los transistores de salida envían su calor a través de la matriz para alterar las condiciones de polarización de los transistores del par diferencial de entrada.

Con una distorsión de 1uV con una salida de 40.000uV, la Distorsión Térmica es de -92dB. El problema de la Distorsión Térmica es que se convierte en una Modulación de Amplitud de todo el contenido tonal; cualquier tono más alto se convierte en pequeñas señales de radio AM con bandas laterales que llevan las señales de baja frecuencia.

Para ver las condiciones que definen la Distorsión Térmica, haga clic en la pestaña "thermal" de la etapa del opamp; verá que la causa de la Distorsión Térmica del opamp es el cambio en la Tensión de Desplazamiento de Entrada a 1uV/degreeC; entenderá la razón por la que sólo las señales de baja frecuencia causan Distorsión Térmica, ya que la Resistencia Térmica y la Capacitancia Térmica (utilizando el calor específico del silicio) definen el timeconstante térmico del troquel (ancho de banda de la respuesta térmica del troquel), asumiendo un modelo de RC no distribuido.

\================================================

Por cierto, la herramienta tiene el modo "Gárgolas". En la parte superior central, haga clic en Gárgolas en, a continuación, haga clic en Actualizar en el lado derecho. Acabas de activar los INTERFERENTES de campo magnético, campo eléctrico, fuente de alimentación y ground_plane. Para ver las interferencias activas de cada tipo, haga clic en la etiqueta: HFI/EFI/PSI/GPI.

Obsérvese que la SNR desciende, quizá significativamente, cuando se activan los inyectores de basura, las Gárgolas. El interferente HFI, por defecto un regulador de conmutación con dI/dT de 10MegaAmp/segundo de corriente, se acopla a un bucle de 14mm por 1,5mm, que es la traza de la PCB entre etapas.

Para ver las interconexiones, busque y haga clic en "Mostrar interconexiones" en la parte superior izquierda. Puedes ver los detalles de la traza de la PCB (la interconexión) entre dos etapas cualesquiera haciendo clic en la región AZUL entre las etapas. De nuevo, la longitud de la traza por defecto es de 14mm, en una PCB de doble cara de 0,06" (1,5mm) con GND.

Para entender mejor lo que está sucediendo, haga clic en "Detalles del análisis" en el centro de la derecha.