Op-amps de alimentación simple en serie

Question

Tengo 2 op-amps en serie, uno está configurado como amplificador de CA inversor y otro como comparador de tensión.

El propósito de este circuito es detectar una señal de CA de 4mV y disparar un transistor en el otro extremo para activar/desactivar un nivel lógico en un pin de la mcu. 4mV es el umbral de disparo (en teoría).

El amplificador se alimenta de una sola fuente de 5V, y este lado del circuito funciona bien y estoy viendo un sesgo de CC de 2,5V con un componente de CA de 4mV*(200/10 + 1) en el punto B.

El segundo op-amp se utiliza como comparador, y aquí es donde estoy teniendo problemas. No estoy 100% en el uso de un diseño de suministro único para esto. He establecido mi tensión de referencia en la entrada positiva de U1A utilizando un divisor de potencia, para dar la tensión de referencia de CC 2,672 V. El comparador está siendo activado por la señal de CA visto en B, pero es sólo la conmutación entre 3,4V y 1,6V (en el punto C) en lugar de los carriles, que idealmente luego se utilizará a su vez para cambiar un transistor.

Creo que aquí es donde estoy tropezando, pero no estoy seguro de por qué. Cualquier ayuda se agradece mucho.

Red RAIL = 5V Red SPLIT = 2,5V

Answer 1

Una cosa importante que se olvidan de mencionar en la clase de op-amp es que aunque la teoría te dice que funciona de cierta manera muchas cosas no son alcanzables en la práctica. La mayoría de los amplificadores operacionales no pueden llegar a los rieles de potencia o de tierra, pueden acercarse pero no serán exactos. Los amplificadores operacionales Rail to Rail vienen en dos variedades, de entrada y de salida. El tipo de entrada significa que sus señales de entrada pueden estar cerca de los rieles de potencia mientras que el tipo de salida significa que sus salidas pueden estar cerca. El TL072 no tiene esta característica, los voltajes que estás viendo son estos valores máximos y mínimos (para el TL072) cuando se ejecuta el op-amp de 5V, el aumento de la tensión de alimentación aumentará el rango, pero no vas a llegar más cerca de los carriles.

Si estás trabajando con una señal de baja frecuencia, digamos un par de khz, entonces yo recomendaría el MCP6001(2,4) de Microchip, funciona muy bien a partir de 5V y es compatible tanto con la entrada como con la salida Rail to Rail. La tapa C9 es presumiblemente allí para estabilizar su salida, esto crea un problema, sin embargo, su amplificador óptico ahora tiene que luchar con la tapa para obtener la tensión al nivel que desea. No tienes que preocuparte por estabilizar este punto, el amplificador óptico lo hará por ti, quita C9.

Además yo diría que no hay razón para el transistor que mencionas, el op-amp es capaz de conducir un pin de entrada a un micro sin problemas. Si estás paranoico con la posibilidad de que el software tire del pin a bajo y haga saltar el op-amp por accidente, simplemente inserta una resistencia de 5k entre la salida y el micro y estarás a salvo. Esto no debería ser necesario, sin embargo, la mayoría de los op-amps tienen limitación de corriente de salida.

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También podrías probar con el LM358, es bastante fácil de conseguir y el voltaje puede llegar a 0V si no se hunde más de un mA más o menos. La salida máxima todavía no va a ser 5V pero será suficiente para disparar el pin del micro.