Añadir una resistencia para reducir la distorsión de cruce en un LM324/LM358

Question

Estaba viendo un vídeo del legendario Bob Pease, en el que dice que el LM324/LM358 normal no es un amplificador de baja distorsión, sin embargo, si se añade una resistencia de 10K desde la salida del amplificador óptico a la barra de alimentación negativa, entonces, la distorsión se reduce considerablemente.

Parece que en el video están usando fuentes de alimentación bipolares, así que mi pregunta es: si estoy usando un LM324/LM358 con una sola fuente, digamos 9V y tierra, ¿añadir una resistencia de la salida a tierra también bajará la distorsión? Debo añadir que estoy añadiendo una polarización de 4,5V a la entrada del amplificador óptico para que la salida esté inactiva a 4,5V. El siguiente esquema muestra lo que estoy haciendo

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

El enlace del vídeo es el siguiente: ¿Qué es todo esto de la distorsión?

Answer 1

La etapa de salida del LM324 tiene una baja impedancia de salida cuando genera corriente de salida (cuando la mitad "push" de la etapa push-pull está activa), y cuando se hunde la corriente de salida (cuando la mitad "pull" de la etapa push-pull está activa). Se apaga (pasa a alta impedancia) a cero de salida, lo que provoca un "punto muerto" en la transferencia de transferencia.

Para reducir la distorsión, nunca debe permitirse una corriente de salida nula. $$I_{output} = -I_{load} + {V_{output} -V_R \over R} \ne 0$$ Esto garantiza que la corriente de carga más la corriente de salida de la resistencia adicional es siempre distinta de cero, en todos los valores de tensión de la señal de salida.

Esto significa que una resistencia pullup junto con una carga que tiene una capacidad limitada de absorber corriente, o una resistencia pulldown junto con una carga que tiene una capacidad limitada de suministrar de fuente de corriente. Una resistencia a "tierra" puede no cumplir ninguno de los dos requisitos.

Answer 2

La etapa de tótem de salida en un 324 está polarizada para una baja corriente de reposo, lo que significa que ambos dispositivos pasan a baja corriente cuando no hay demanda de corriente de salida. Esto reduce la ganancia y conduce a la distorsión de cruce. Si la carga es bipolar, a veces la corriente de salida será cero.

Una carga que sólo genera o absorbe corriente mantendrá un transistor de salida encendido y reducirá significativamente esta fuente de distorsión.

Una carga bipolar se puede convertir en unipolar con una resistencia de pullup o pulldown lo suficientemente pequeña.

¿Debemos usar pullup, o pulldown? Los 324 transistores de salida generarán más corriente de la que pueden absorber. Por lo tanto, se puede utilizar una corriente de polarización más pesada, para hacer frente a una carga más grande, si es pulldown.

Answer 3

Una carga añadida a tierra que mantenga la conducción del transistor de salida superior bajo todas las condiciones de carga y señal eliminará la distorsión de cruce (pero otros efectos como la velocidad de giro limitada y la no linealidad con ganancia finita seguirán causando cierta distorsión).

Es posible que no pueda obtener tanta oscilación de voltaje como con una resistencia al riel de alimentación positivo, pero podría obtener más corriente. El valor de la resistencia puede tener que ser inferior a 10K, dependiendo de la carga.

Answer 4

La respuesta está en el primer párrafo de su pregunta.

Si miras el esquema interno del LM358, verás por qué añadir la resistencia externa desde el pin o/p al raíl de alimentación negativo. Al amplificador óptico no le importa si está utilizando una fuente de alimentación monopolar o bipolar.

La distorsión se reduce debido a la corriente que pasa por esa resistencia externa. En tu caso, 4,5V a través de la resistencia.

Aunque la hoja de datos recomienda un valor de 6,2k, yo normalmente uso 4,7k para mantener el recuento de componentes de mi lista de materiales bajo. Cualquiera de los dos valores funciona bien.