El amplificador operacional tiene una salida sesgada

Estoy diseñando un circuito de amplificador operacional para amplificar una onda cuadrada de 20 mV, 18 kHz hasta niveles medibles (~ 2-3 V). ¿Por qué es la señal de salida:

  • Sesgado a ~400mV
  • Triangular (¿alta capacitancia de salida? ¿Es eso una cosa?)?

El amplificador operacional se elige para tener una velocidad de respuesta máxima (1 V/uS).

Esquema aquí

Como se sugirió, probé un par de amplificadores operacionales de mayor GBWP y ninguno de ellos funcionó por alguna razón. ¿Porqué es eso?

Otro esquema aquí

Cuál es exactamente la pregunta?
"¿Por qué la salida es: -sesgada, -triangular?"
Andrey, ¿te das cuenta de que la señal ruidosa que se muestra NO se usa como entrada para el opamp (R8_C1 proporciona filtrado de paso bajo)?
@LvW Sí, eso es un poco inútil en este momento.
El motivo de la compensación es simple: tiene un filtro de paso bajo en la entrada de su amplificador. Probablemente desee bloquear DC con un filtro de paso alto.

Respuestas (2)

Pregunta 1 (polarización): No sorprende que la señal de salida contenga una parte de CC porque la señal de entrada se centra en un voltaje de CC. Sin embargo, el nivel de salida de cd no se puede verificar simplemente amplificando el voltaje de cd de entrada porque la forma de la señal de salida ha cambiado.

Pregunta 2 (formulario): Hay dos efectos diferentes que influyen en la forma de salida: (a) Ganancia de señal pequeña limitada y dependiente de la frecuencia del amplificador operacional y (b) velocidad de respuesta limitada del amplificador operacional. La velocidad de respuesta puede ser la razón del comportamiento observado en el caso de un modelo de amplificador operacional de banda ancha.

EDICIÓN 1: Las simulaciones basadas en el modelo LF411 muestran resultados bastante buenos (como se esperaba): salida de 2,3 Vpp (entre 0,7 y 2 V) con ligeras distorsiones y un componente de ruido muy pequeño (5 Mhz) en la parte superior de la señal.

EDICIÓN 2: Creo que ambas preguntas están respondidas: porción de CC y distorsión de forma de señal.

Pero todos los amplificadores operacionales de banda ancha que he usado tienen un orden de magnitud GWBP más alto que el original.
¿Qué pasa con la velocidad de respuesta? Trate de confirmar mis resultados con LF411.
@LvW: es posible que tenga un error tipográfico, el Vpp debería ser de 1,3 V más o menos. Con MCP601, el Vpp es de 2 V, con nivel de CC de 1 V.
Lo siento, tienes razón: 1.3Vpp.
Pero el resultado de andrey g no es razonable. Debe haber algo mal.
¿A qué "resultado" te refieres?
Um, quiero decir que el resultado de Andrey G no es razonable . Así que le sugiero que elija otro simulador e intente.
He simulado la versión LF411 y MCP601 en PSpice. En los resultados de Andre, la parte de CA de la señal es demasiado baja.
En mi simulación (LF411), la CA que se encuentra en el pulso es de 0,2 mVpp (milivoltios pp). ¿Demasiado baja? Recuerda: Filtrado de entrada y amplificación a 5MHz!!

Diría que la salida se desplazó a 1 voltio y esto es aproximadamente 100 veces mayor que el desplazamiento en la forma de onda de entrada. Dado que su amplificador está configurado para tener una ganancia de alrededor de 100, no hay sorpresa aquí.

La salida triangulada se debe al pobre producto de ancho de banda de ganancia del amplificador operacional que eligió. Quiere una ganancia de 100 y lo está alimentando a 18 kHz y tiene un GBWP de 1 millón de Hz.

Si la ganancia es 100, entonces el ancho de banda "utilizable" del circuito es de 10 kHz, pero lo está excediendo con su señal de 18 kHz, por lo tanto, el circuito actúa como un filtro de paso bajo a aproximadamente 10 kHz.

No entiendo a qué te refieres con que la señal de entrada está compensada. ¿Es realmente? También actualicé la pregunta original con diferentes simulaciones de amplificadores operacionales.
@andreig: pregúntese cuál es el nivel promedio de CC de la señal de entrada como se muestra en las imágenes que proporciona.
@andreig: Creo que puedes tener algún error en tus simulaciones. Parece que tu simulador es "proteus", ¿verdad? A partir de sus gráficos de simulación, parece que hay algunas "ondas" en la salida de su amplificador operacional. ¿Puedes dividir MIC y OUT en dos gráficos diferentes? Parece que tu balanza no está bien.
@diverger Intenté eso, en realidad no hay ondas, es una señal perfectamente nivelada. Sí, estoy usando proteus.
Verifique el resultado de su LF411, puedo ver pequeñas ondas en OUT en su imagen. Es decir, OUT no es DC perfecto.
@diverger Tenías razón, hay ondas siguiendo el formulario de entrada que va de 1.476 a 1.499V.
Creo que puedes probar otros simuladores, como CircuitLab, no estoy familiarizado con proteus. Puedo simular su circuito con PSpice, el resultado es una señal de CA de pico a pico de 500 mV en un nivel de CC de aproximadamente 1 V.
¿De qué tipo de "ondas" están hablando ambos? Creo que la señal de entrada tiene un componente de ruido de 5 MHz.
@andreig se refiere a los otros amplificadores operacionales que ha utilizado, debe elegir amplificadores operacionales que tengan un GBWP más alto y que sean capaces de trabajar con entradas a 0V O use un riel negativo y un riel positivo para el suministro de amplificadores operacionales.
@diverger Probaré diferentes simuladores.
@LvW Por ondas nos referimos a la señal en sí, no a la parte de ruido.
@Andy ¿Cuál es la característica que indica que un amplificador operacional es capaz de funcionar con entradas de 0V?
@andreig se llama "capacidad de entrada de riel a riel". Creo que el MCP601 tiene esta capacidad por cierto.
Andy: ¿por qué cree que el riel a riel es un problema aquí? no lo creo
@LvW, el riel negativo del amplificador operacional es 0V y la señal de entrada parece estar muy cerca de 0V
Para el LF411, la salida no baja de 0.7 voltios (mi simulación); sin embargo, esto puede ser causado (también) por el opamp. No s offset voltage. Nevertheless, I doncreo que la forma de señal observada (punto principal de la pregunta del OP) tenga algo que ver con capacidades de riel a riel.
@lvw las capacidades de entrada de riel a riel son cruciales para que este diseño funcione. Con una entrada que oscila entre 0 mV y 20 mV, el dispositivo debe tener capacidad de entrada de riel a riel. El LF411 no tiene esta capacidad y no es una opción adecuada a menos que andreyg sesgue las entradas para llevarlas al rango utilizable para un LF411.
Andy: no hay duda de esto (no hay una "elección adecuada"). ¡Mi comentario estaba relacionado solo con la forma "triangular"!. En mi opinión, este fue el punto clave de la pregunta del OP.
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