¿Cuál es el efecto de la tensión de alimentación de la asimetría en el amplificador operacional el amplificador de topologías?

Question

¿Cuál es el efecto de un \$\Delta V\$ cambio de tensión en una de la tensión de alimentación entradas de un amplificador operacional en su comportamiento funcional (\$\Delta V\$ puede ser positivo o negativo)?

Supongamos que, estoy diseñando un amplificador no inversor con \$R_1 = 100k\Omega\$\$R_2 = 1k\Omega\$. Tensiones de alimentación son; \$V_+ = +5.0V\$\$V_- = -4.5V\$. Y mi amplificador operacional es MCP6V31. ¿Cuál será el voltaje de salida, si el voltaje de entrada de 1kHz tensión sinusoidal, 10 mv de pico a pico?

Answer 1

Las respuestas anteriores son tanto insatisfactoria en algunos aspectos. Andy ha suposición incorrecta y el cálculo, mientras que el "marcador de posición"esencialmente no le dice nada concreto se puede decir... que no es el caso.

Andy error es suponer que en el ejemplo numérico de la PSRR se considera a 1kHz, pero realmente se necesita para ser considerado en DC dada la siguiente declaración del problema (estoy citando en caso de que cambios sin previo aviso [de nuevo]):

Supongamos que, estoy diseñando un amplificador no inversor con R1=100kO y R2=1kO. Tensiones de alimentación son; V+=+5.0 V y V-=-4.5 V. Y mi amplificador operacional es MCP6V31. ¿Cuál será el voltaje de salida, si a mi el voltaje de entrada es 1kHz tensión sinusoidal, 10 mv de pico a pico?

Así, a partir de la gráfica sería de esperar, sobre -90dB PSRR en 0Hz (DC), que se traduciría en cerca de 3mV DC offset en la salida. Para dicha señal de entrada que será apenas se nota porque la salida tendrá un componente AC de 1Vp-p. Si, no obstante, de caída de la señal de entrada a 10 microvoltios p-p, el desplazamiento de DC en la salida provocado por el carril desequilibrio será, sin duda notable. Prueba por LTspice.

La pregunta le preguntó:

Ahora bajando la señal de entrada a diez microvoltios p-p.

Hay una visible DC offset en la salida ahora. Sólo para convencerte de que es causado principalmente por la fuente de alimentación desequilibrio, a continuación es lo que sucede si uso perfectamente equilibrado carriles en el mismo 10 de microvoltios de la señal de entrada.

Hay algunos offset aquí también causado por otros no características ideales de los op-amp (entrada de voltaje de offset, las corrientes de polarización de entrada), pero es mucho menos que el que fue causado por el carril de energía desequilibrio.

Obviamente también se puede clip de la tarde en el ferrocarril negativo si que es desplazado de manera más significativa (dada una lo suficientemente grande como señal de entrada). Yo no soy la adición de un gráfico para que, como es bastante obvio.

Answer 2

Si la potencia de rieles se están moviendo hacia arriba y hacia abajo se puede ver cómo esto afecta el amplificador mirando la gráfica de la alimentación relación de rechazo (PSRR): -

Tomé esta imagen de la hoja de datos y para una señal de 1kHz superpuesto sobre el carril de energía (positiva o negativa) no es 45dB de rechazo. Esto significa que si 1Vp-p 1kHz está en un carril de energía, hay un equivalente de voltaje en la entrada de: -

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

Si su ganancia es la unidad, a continuación, usted verá esta tensión en la salida. Si su ganancia es de 10 vas a ver diez veces esta tensión.

EDICIÓN Estrictamente hablando, usted debe utilizar el no inversor de ganancia para determinar la fuente de alimentación de ruido visto a la salida de un op-amp. Esto significa que para un op-amp que invierte la configuración con un aumento de sólo el 0,01, la fuente de alimentación de ruido en la salida se multiplica por 1.01 y no de 0,01. Un 1Vp-p 1 khz voltaje de entrada alimenta a través de un amplificador inversor con una ganancia de 0.01 producirá una salida de 10mVp-p y si el PSRR a 1kHz es 45dB y hay 1kHz 1Vp-p en el carril de energía, todavía prácticamente 5.62 mVp-p de ruido en la salida y esto va a echar a perder la señal.

PSRR en la wikipedia

Answer 3

Ferrocarril asimetrías son difíciles de determinar sin conocer el interior de la topología de la op-amp. Un montón de gente piensa que un op-amp es un amplificador operacional, pero en realidad hay muchas implementaciones diferentes tecnologías y trade-offs.

Usted no va a obtener respuestas definitivas (a menos que el diseñador está al acecho aquí), pero en general la asimetría se manifiesta en dos formas. La primera es la señal de excursión, con el ferrocarril cambió el rango de operación es también cambió, si usted tiene un riel a riel op-amp y mover el riel, a continuación, la señal también se moverá.

El segundo problema se manifiesta en la distorsión de los productos, a menudo los circuitos internos ha complementarios funcionalidad, una referencia para el tren superior y el otro hace referencia a la parte inferior de ferrocarril y de ambos con un poco diferentes puntos de operación, ya que la señal viaja a través de diferentes regímenes de operación de los op-amp, diferente efecto pop-up y se manifiestan principalmente como productos de distorsión (o velocidad de respuesta de las diferencias).

Para comprender este iba a necesitar para el estudio de los op-amp mucho más de lo que usted realmente necesita.

La mayoría de las limitaciones a que están incrustados en la hoja de datos. Si usted sabe lo que usted está haciendo, usted puede obtener sugerencias en cuanto a la interna de la topología de que.