¿Cómo puede garantizar la estabilidad de un amplificador de configuración opamp inversor?

Tuve que diseñar un circuito para medir el voltaje de un riel de fuente de alimentación negativa (-15 V) y alimentarlo a un ADC (rango de entrada acoplado a CC de 0-3 V). Esta medida solo se usa para diagnósticos y no necesita una precisión muy alta para nuestros propósitos, así que no lo pensé dos veces y solo usé el amplificador de configuración inversor-opamp para aplicar una ganancia de -0.15 (no en dB) para obtener la escala adecuada y cambio de fase de 180 grados.

Después de hablar con algunos colegas, aprendí que existe la posibilidad de tener problemas de estabilidad según el opamp. Dijeron que algunos opamps le dirán explícitamente en la hoja de datos en qué tipo de ganancias y configuraciones serán estables, pero el opamp que actualmente necesitamos en otros lugares (LM833DGK) no menciona ese tipo de datos. También intenté hacer algunos análisis utilizando la teoría de la retroalimentación, pero no pude obtener los resultados que necesito con las gráficas que se dan en la hoja de datos.

Esto me está volviendo loco porque es algo que nunca he visto mencionado en la escuela, o Google en lo que dicen mis resultados de búsqueda, pero tiene sentido.

¿Alguien puede darme consejos sobre cómo asegurarme de que este circuito sea estable en todas las condiciones? (Lo es ahora, pero no puedo garantizarlo por diferentes ruidos, temperaturas, horas del día, etc.).

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Sobre el tema de que no se menciona la estabilidad en la hoja de datos, en la primera página dice The LM833 is internally compensated for all closed loop gains, lo que significa (si se configura correctamente) debería ser estable en cualquier configuración.
asegúrese de que todos los polos estén en el semiplano izquierdo, o algo así... y fwiw, creo que eso es el remate de una terrible broma sobre señales y sistemas.
@vicatcu: Claro, los postes deben estar en los lugares correctos, pero esto no es útil cuando no sabes dónde están los postes o cuántos de ellos. Eso es como decirle a alguien que para ganar al fútbol es fácil, basta con marcar más goles que el contrario. Correcto, pero no particularmente útil.
@OlinLathrop Estaba proporcionando algo de humor nerd, sin ofender :)

Respuestas (1)

La respuesta corta es poner un límite en la resistencia de retroalimentación. Asegúrese de que esta tapa tenga cables cortos y esté físicamente cerca de los pines de salida y entrada negativa.

Un límite en la resistencia de retroalimentación también reducirá la ganancia general a altas frecuencias. Averigüe cuál es su frecuencia máxima de interés, luego ajuste el límite para que la atenuación de paso bajo esté un poco por encima de eso. Lo más probable es que aún permita un límite mucho más grande de lo necesario para mantener estable el opamp.

Por ejemplo, supongamos que está muestreando esta señal de voltaje de la fuente de alimentación cada 1 ms en el microcontrolador. Eso significa que las muestras no pueden representar frecuencias en la señal superiores a 500 Hz de todos modos. Peor aún, si tales frecuencias existen, se convertirán en alias y, por lo tanto, en ruido en la señal deseada.

Digamos que al considerar los problemas de respuesta del sistema, decide que no necesita conocer el contenido de frecuencia por encima de 100 Hz. La rodilla rolloff de un filtro RC es

  F = 1 / (2 πRC)

Cuando R está en ohmios, C en faradios, entonces F está en Hz. Para obtener un codo de 100 Hz con una resistencia de 15,8 kΩ se requieren 100 nF. Eso es mucho más de lo necesario para mantener estable el opamp (probablemente unos pocos 10s de pF sean suficientes para eso).

Entonces, la respuesta al ejemplo es poner un capacitor de 47-100 nF a través de Rf. Esto no solo mantendrá estable el amplificador operacional, sino que también reducirá las altas frecuencias no deseadas en Vout.

Excelente. Resulta que ya estaba filtrando con un capacitor de 100 nF, por lo que no debería tener que hacer ningún cambio. ¡Gracias!
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