El sesgo de OpAmp no inversor no actúa como se esperaba: ACTUALIZACIÓN

He estado experimentando con un opamp como amplificador no inversor para un sensor de vibración piezoeléctrico de 0-1Khz esperado. Solo estoy interesado en la parte positiva de la señal como promedio, por lo tanto, la gran tapa en la señal de salida. Mi problema es la inyección de voltaje de polarización. Cuando la red de ganancia está conectada a tierra, el circuito funciona como se esperaba. pero desde entonces he intentado inyectar un voltaje de polarización de 0.5v a través de una red divisoria, pero no obtengo la respuesta esperada.

Sospecho que es la red divisoria porque está en el mismo orden de magnitud que la red de ganancia, pero no tengo valores más grandes para probar en este momento, así que espero que alguien pueda arrojar algo de luz sobre el problema. Siento que me estoy perdiendo algo obvio. El circuito se alimenta de un suministro de banco de 3.0 V, por lo que es confiable.ingrese la descripción de la imagen aquí

El Opamp utilizado tiene un desplazamiento de 1,3 mv y con una ganancia x101, espero ver 131 mV en la salida sin señal de entrada y actualmente obtengo 129 mv, por lo que parece preciso, cuando aplico un estado estable de 7,5 mv obtengo 760 mV que también se espera. pero cuando inyecto el voltaje polarizado, la salida se atasca en un estado estable de 35 mV.

EDITAR* https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lmv321-n.pdf?ts=1626621566114&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fstore%252Fti%252Fen%252Fp%252Fproduct% 252F%253Fp%253DLMV321M5X%252FNOPB

Entonces, como actualización, gracias a los comentarios de los miembros, encontré una forma que parece funcionar para proporcionar polarización en un amplificador no inversor. El Bias se puede impulsar desde el mismo riel de suministro con la condición de que la salida esté amortiguada. además, el sensor piezoeléctrico negativo (si ese es el término correcto) debe conectarse a la tierra virtual de la misma ruta de retroalimentación de polarización y no a tierra. Todavía necesito probarlo en un circuito real, pero la simulación parece ser precisaingrese la descripción de la imagen aquí

Proporcione un enlace a la hoja de datos del fabricante para el amplificador operacional real que está utilizando.

Respuestas (2)

pero desde entonces he intentado inyectar un voltaje de polarización de 0.5v a través de una red divisoria, pero no obtengo la respuesta esperada.

Eso es porque no ha tenido en cuenta que -Vin es una tierra virtual y se conecta al divisor de voltaje (2 k y 10 k) a través de la resistencia de entrada R3. R3 en efecto, está conectando a tierra parcialmente ese nodo entre 2k y 10k (que de lo contrario produciría 0.5 voltios): -

ingrese la descripción de la imagen aquí

Necesita tenerlo en cuenta. Tal vez deshacerse de los 2k y reducir los 10k a 5k.

Sin embargo, eso altera su ganancia de amplificación piezoeléctrica (como también lo hace en su circuito actual), por lo que se debe encontrar otro método que le proporcione la compensación correcta y no altere la ganancia.

No tengo valores más grandes para probar en este momento, así que espero que alguien pueda arrojar algo de luz sobre el problema.

No, los valores más grandes son aún peores. Si quieres probar algo, cambia 2k a 200R y 10k a 1k. Si puede vivir con el error más pequeño, entonces esa es una solución viable.

Siento que me estoy perdiendo algo obvio.

Con suerte, no más.

Gracias Andy. Lo intentaré para confirmar, estaba tratando de mantenerme alejado de los valores más bajos para reducir la corriente de fuga del divisor de voltaje, podría necesitar encontrar una forma diferente de inyectarles voltaje de polarización.

Un amplificador operacional funciona impulsando su salida a un voltaje que hace que las dos entradas tengan casi el mismo voltaje entre sí.

Con un voltaje de polarización positivo en el lado izquierdo de R3, el amplificador operacional está tratando de hacer que su salida sea negativa con respecto a tierra en un intento desesperado y fallido de hacer que las entradas tengan el mismo nivel de voltaje.

La salida en realidad no puede volverse negativa porque no hay voltaje de suministro negativo y, por lo tanto, se limita al límite de saturación negativa. No he mirado la hoja de datos, pero el límite de saturación negativo es probablemente unos pocos 10s de mV sobre el suelo cuando el riel de suministro negativo del amplificador operacional es 0V.

Reduzca lentamente la resistencia de 2k y cuando alcance el valor óptimo, verá que la salida del amplificador operacional comienza a aumentar (deje la saturación).

Hola James, esa es también mi comprensión de un opamp, he estado haciendo referencia a un libro blanco sobre el asunto de ocw.mit.edu/courses/media-arts-and-sciences /... pero releyendo este documento y los comentarios sobre su claro que falta el riel negativo. lo que me lleva a más preguntas. No quiero ejecutar suministros de rieles divididos.
@ Rustie0125 Ese es un documento muy bueno, imprimí una copia para mi propio archivo de aprendizaje hace varios años. Un voltaje de polarización más pequeño (menos de 0.5 V) eliminará la mayor parte del voltaje de compensación pero (y no he mirado la hoja de datos) si el amplificador operacional se satura a unos 10 s de mV por encima de 0 V, entonces no lo eliminará todo sin riel negativo. Además, cuando se recibe una señal de entrada y la salida aumenta, alterará ligeramente el voltaje de polarización. Mantenga bajos los valores de la resistencia de polarización para minimizar esto o amortiguar el divisor potencial. Si inserta un búfer, probablemente necesitará un riel negativo.
@ Rustie0125 Un enfoque para esto sería aplicar un voltaje de entrada fijo de, digamos, 5 mV y luego ajustar el voltaje de polarización hasta que se logre el voltaje de salida correcto (eliminar el desplazamiento). Esto le permite eliminar el desplazamiento y evitar problemas de saturación pero, si estoy en lo correcto sobre el límite de saturación, seguirán siendo un problema de saturación a voltajes de salida muy bajos.
@ Rustie0125 Un problema con este enfoque es que cuando altera la resistencia en el divisor de polarización sin búfer, altera la resistencia equivalente de Thevenin del divisor de polarización que está en serie con R3, lo que luego alterará la ganancia y el voltaje de salida esperado. El búfer del divisor de polarización elimina este problema al aislar el divisor de polarización de R3.
Hola James, acabo de volver a dibujar el circuito en el software de simulación y sugerí lo que dijiste, o al menos lo entendí. insertó un amplificador de búfer e inyectó la salida en el centro de la red de ganancia. Esto no funciona como se esperaba ya que la salida se vuelve estática negativa. si elimino el Gnd de R3 e inyecto el 0.5v en lugar de la tierra, obtengo el mismo resultado.
Hola, @James Iv examinó más a fondo lo que sugirió sobre el voltaje de polarización amortiguado y parece funcionar siempre que el lado negativo de la fuente esté conectado a tierra virtual (riel de polarización en este caso y no tierra 0V que esencialmente forma un amplificador diferencial de vuelta lol. Agregué la imagen de arriba para comentarios/explicaciones. Gracias por la ayuda.
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