El circuito de preamplificador de guitarra de 3,3 V de un solo extremo está recortado y compensado

Su gran problema, estoy bastante seguro, es la corriente de polarización de entrada, la razón principal de su compensación de salida. Cuando desconectó la entrada no inversora del amplificador operacional, el potencial que encontró en la parte inferior de R6 y el extremo derecho de R5 fue$\frac{3.3V}{2}$porque ya no se extrae corriente a través de esas resistencias. El voltaje a través de ellos se convirtió en 0V, y el potencial en esos puntos sería el mismo que el potencial en la unión del divisor R8 y R9.

De acuerdo con la página 4 de la hoja de datos a la que se vinculó, la corriente de polarización de entrada (cuando las entradas del amplificador operacional están ambas en$\frac{V_{CC}}{2}$, que sería el caso si su circuito funcionara correctamente) suele ser de 10 μA. Esta es la corriente continua de reposo, que tiene que venir a través de R5 y R6. 10μA a través$R_6 = 10M\Omega$desarrollaría:

Obviamente, eso no es posible, por lo que lo que sucede es que el sistema se está estabilizando en un nivel inactivo en el que la corriente de polarización de entrada sigue siendo significativa, lo suficiente como para dejar caer un voltio más o menos en R6. Sin embargo, esto ilustra por qué$R_6 = 10M\Omega$es problemático para este opamp en particular.

Cualquiera que sea el sistema de polarización que emplee, tendrá que generar alrededor de 10 μA, y esto podría ser imposible con un divisor de resistencia simple, mientras mantiene una alta impedancia de entrada. Imagine una sola resistencia R de$V_{CC}$a la entrada del opamp. Proporcionará 10 μA a la entrada y bajará$\frac{V_{CC}}{2}=1.65V$:

Ese es el límite superior de cualquier resistencia que pueda participar en un divisor de polarización para la entrada de este opamp.

Tengo una sugerencia para superar este problema, que no involucra otro opamp, y es usar un seguidor de emisor para amortiguar la señal de entrada y polarizarla al mismo tiempo:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

El mismo problema existe en la entrada inversora del opamp. Esa entrada también requerirá 10 μA, que debe provenir de la salida del opamp a través de la resistencia de retroalimentación R3. Me temo que 100 kΩ es demasiado grande, en desarrollo$10\mu A \times 100k\Omega = 1V$compensación adicional. R3 debería ser algo que pasaría un miliamperio más o menos a pleno rendimiento, una corriente que empequeñece la corriente de polarización de entrada. Algo del orden:

Noté que R1 y R2 reducen el potencial de salida del opamp hacia tierra en un 10% más o menos. Esto puede no parecer un problema, porque la retroalimentación negativa del amplificador operacional hará que la salida aumente en consecuencia en la compensación, pero un efecto secundario de esto es que el nivel de salida inactivo del amplificador operacional ahora está por encima del punto medio de la fuente de alimentación y contribuirá a la asimetría. recorte.

No sé qué hacen realmente R1 y R2, por lo que, a menos que los necesite por alguna razón que desconozco, debe deshacerse de ellos. Deje que el punto de operación de salida se encuentre a mitad de camino entre los potenciales de la fuente de alimentación.

Editar:

Me acabo de dar cuenta de que las entradas opamp en realidad pueden generar 10 μA de corriente de polarización (la cifra en la hoja de datos es -10 μA), lo que invalida el circuito anterior.

En ese caso, puede cambiar las resistencias de polarización y usar un PNP en su lugar:

^{simular este circuito}

Cada amplificador operacional considerado tenderá a tener puntos fuertes en sus diversas especificaciones de parámetros, pero cada amplificador operacional también tendrá sus puntos débiles. No es posible tener un amplificador operacional que tenga un buen desempeño en todos los aspectos de sus capacidades y, por lo tanto, al seleccionar un amplificador operacional para una aplicación en particular, es una compensación y el dispositivo final elegido se elegiría en función de cuál de sus parámetros. se requiere que sean de alto rendimiento.

Su amplificador operacional elegido tiene un buen desempeño en GBW (capacidades de ancho de banda), pero tiene un desempeño débil en la corriente de polarización de entrada. Su aplicación de audio requiere un ancho de banda bastante pequeño, pero debe tener un buen desempeño en la corriente de polarización de entrada, que debe tener un valor bajo para causar una compensación de salida baja cuando fluye a través de las resistencias conectadas a las entradas del amplificador operacional. Por lo tanto, sugeriría que haya elegido mal el amplificador operacional en el LT6200 para su aplicación.

Podría echar un vistazo al LMC6482AIN que tiene entrada y salida de riel a riel, funcionará hasta un voltaje de suministro de 3 V y, lo que es más importante, tiene corrientes de polarización de entrada bajas. Es un amplificador operacional bastante común.

Se requiere que un amplificador de guitarra típico tenga una resistencia de entrada de alrededor de 1M omhs, por lo que sugeriría R6 = R7 = 2M porque la resistencia de entrada = R6//R7.

Para mantener estable el voltaje de polarización, aumente el valor de C1 a, digamos, 22 uF, lo que reducirá en gran medida la resistencia de salida del divisor de potencial al tiempo que proporciona un buen filtrado del riel de suministro.

La ganancia del amplificador es (R3/R4)+1 = 2

C3 proporciona un bloque de CC y caída de baja frecuencia, siendo la frecuencia de corte inferior de -3dB = 1/(2 * pi * R4 * C3) y, por lo tanto, el valor actual de C3 es demasiado bajo, ya que reduce la amplitud de las señales. por debajo de 9kHz y necesita reducir las señales por debajo de 20Hz.

C5 reduce la amplitud de las altas frecuencias y, por lo tanto, puede mejorar la estabilidad y reducir el ruido de alta frecuencia. La frecuencia de corte superior de -3dB causada por C5 está en la región de la frecuencia dada por 1/(2 * pi * R3 * C5) y, por lo tanto, el valor actual de C5 es demasiado alto, ya que reduce la amplitud de las señales por encima de los 9 kHz. , una cifra que debe aumentarse para decir 50kHz. Tenga en cuenta que esta ecuación es solo una ecuación aproximada para la frecuencia de -3dB.

Otro problema, mencionado por finbarr, es que la corriente que fluye en R2 está causando una caída de voltaje en R1, lo que hace que la salida real del amplificador operacional sea más positiva que si quitara R1 y R2, lo que le sugiero que haga para traer la salida del amplificador operacional. baje un poco, lo que reducirá la probabilidad de que se produzca un recorte positivo.

Su simulación en realidad no tiene sentido para mí. A 500 Hz y la caída de baja frecuencia, causada por el bajo valor de C3, esperaría que la ganancia de su amplificador sea aproximadamente la unidad (uno). Tal vez el amplificador operacional no esté funcionando correctamente debido a la alta corriente de polarización de entrada combinada con el alto valor de R6.