El amplificador operacional no inversor se satura incorrectamente
SRR
Fondo
Hola, estoy tratando de amplificar una señal de audio usando un LM324N en una configuración no inversora. No estoy tratando de construir un amplificador de audio para controlar los parlantes, solo necesito amplificarlo un poco para otro proyecto.
El problema es que cuando el opamp está en un suministro de señal (12 V a GND) y la señal de entrada cae por debajo de 0 V, el opamp se satura positivamente (Figura 1) cuando espero que se sature negativamente. Sin embargo, cuando uso un suministro bipolar (12V a -12V) funciona como se esperaba. En mi aplicación, solo podría usar el suministro de señal. Revisé la hoja de datos y el CMRR de entrada mínimo es 0V, ¿no es eso una indicación de que debería poder girar hasta el riel negativo? No estoy seguro de cuál es el problema con el suministro único frente al suministro bipolar y la saturación.
Pregunta
¿Cómo puedo arreglar este circuito para que funcione con un solo suministro (Figura 1) y se sature negativamente cuando la señal de entrada se vuelve negativa?
Figura 1 
Figura 2
EDIT 1: polarización agregada y acoplamiento de CA en entrada y salida (figura 3)
figura 3
EDIT 2: R4 conectado a Vcc/2 (Figura 4)
Figura 4
EDIT 3: Cambió las tapas de acoplamiento de CA a 100uF
Figura 5
Respuestas (1)
Carsten B.
La Figura 1 no funciona porque la entrada del amplificador operacional está fuera de especificación. Algunos amplificadores operacionales invierten la polaridad en esta situación, otros (como el LT1014) no. Pero la linealidad se pierde, por lo que este régimen debe evitarse si se quiere que la forma de onda sobreviva.
La figura 2 funciona bien, pero supongo que no desea utilizar un suministro dividido.
La Figura 3 tiene la señal de entrada polarizada a VCC/2, lo cual es bueno, pero el amplificador está referenciado a 0V (extremo de tierra de R4). Esto desplaza el valor medio por encima de VCC/2 y reduce el rango dinámico.
Las figuras 4 y 5 hacen todas estas cosas bien, pero ahora no se necesita la polarización de salida (de hecho, solo extrae corriente innecesaria del amplificador). Se obtiene un valor adecuado para la amplificación eligiendo un término medio entre R2 siendo 1k y 60k. Y la impedancia de los límites a su frecuencia debería ser mucho más baja que la de las resistencias de polarización, básicamente $ 1 / (2 \pi f C) < 5k $.
La señal se recorta asimétricamente en la Figura 5 porque la salida del LM324 cambia a tierra, pero no completamente a VCC.
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