Preguntas simples de tierra virtual del amplificador operacional de suministro único

Encontré este circuito en línea y lo hice y funciona.

Utiliza un amplificador operacional LM358 para amplificar una oscilación de un 555 en modo astable.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

  1. ¿Cómo se llegó a los valores de R2 y R3? Sé que deberían ser iguales, pero ¿por qué 100k?

  2. ¿Qué función cumple el capacitor? ¿Y cómo se llegó a su valor? ¿Hay una fórmula para estas cosas o solo prueba y error?

¿Por qué necesita amplificar ya que lo que obtiene es solo 0V y 5V?
No estoy seguro de lo que estás preguntando. El 555 en realidad será varios 555 y la señal de salida es de solo alrededor de 3V.

Respuestas (2)

El trabajo de R2 y R3 es crear un voltaje que sea aproximadamente la mitad del suministro. Los valores más bajos le dan una impedancia más baja del voltaje de salida, pero también aumentan la corriente. En este caso, el voltaje solo necesita impulsar una entrada opamp, que es de alta impedancia. La salida de 50 kΩ del divisor es bastante baja y se consideró aceptable una corriente de 45 µA.

C1 reduce el ruido en esta referencia de voltaje. El ruido puede provenir directamente de la fuente de alimentación y puede captarse de otras señales mediante un acoplamiento capacitivo errante. Con 100 nF y la impedancia de 50 kΩ, la frecuencia de caída del filtro de paso bajo es de 32 Hz.

La elección de 100 nF fue probablemente una reacción instintiva. Ese parece ser un valor común para tomar en lugar de pensar realmente en las compensaciones. Probablemente habría usado 1 µF. La desventaja de demasiada capacitancia es que el circuito tarda demasiado en establecerse después del encendido inicial. Con un filtro de paso bajo de 3,2 Hz, la sedimentación debería ser lo suficientemente rápida a escala humana. Si este circuito es conmutado por una máquina, que luego quiere que esté listo después de un corto tiempo, entonces 100 nF podría ser mejor. Sin embargo, eso no parece ser lo que está pasando allí.

Creo que el aumento actual es una preocupación menor al elegir el límite inferior para R2 y R3. El principal es que uno tiene que aumentar C1 en consecuencia para obtener el filtro correcto.

Los valores de R2 y R3 se eligen de modo que el voltaje no deseado V = GRAMO I i norte R / 2 (Dónde I i norte la corriente de entrada máxima del opamp y GRAMO es la ganancia de lazo cerrado) sigue siendo aceptablemente baja. Este voltaje aparecerá como error en la salida.

C1 se elige para que el filtro de paso bajo formado por R2||R3 y C1 proporcione el PSRR deseado en el rango de frecuencia objetivo.