Tengo el siguiente circuito. Un amplificador operacional (actualmente TLC2272CP) como búfer (seguidor de voltaje). La entrada no invertida del amplificador operacional proviene de un DAC (MCP4922). Mido con un ADC (MCP3202) el voltaje de entrada del Op-Amp y mido con el mismo ADC el voltaje de salida. Actualmente uso voltaje de suministro de 5.0V. Para probar, configuré el DAC a un voltaje fijo durante unos segundos. Mi objetivo es tener exactamente el voltaje de salida en la salida del amplificador operacional que configuré con el DAC independientemente de la carga (máximo unos pocos mA). El voltaje de salida deseado cambiará lentamente (menos de 1 Hz)
Mis pruebas muestran: si no hay carga en la salida del amplificador operacional, entonces el voltaje de salida es igual al voltaje de entrada casi para el rango completo de 0V a 5V. Esto es lo que esperaba.
Pero con una carga (prueba inicial con una resistencia de 2,2 kOhm a V+ o GND), la salida del amplificador operacional llega solo a un máximo de aproximadamente 4,1 V.
Miré la hoja de datos del Op-Amp y muestra una salida de alto nivel de mínimo 4.25V con una carga de 1mA.
Quiero poder acercarme a 5V. Probablemente algo como 4.8V sea lo suficientemente bueno.
El ADC y DAC permiten un voltaje de suministro máximo de 5,5 V. Ese Op-Amp permite un voltaje de suministro de hasta 8V.
Supongo que no podré hacer esto con estas piezas y condiciones. Mi idea es usar un voltaje de suministro de 6V o 7V para el Op-Amp y continuar con un voltaje de suministro de 5V para el ADC y DAC. Supongo que con el voltaje de suministro más alto para el amplificador operacional, no debería ser un problema alcanzar una salida de 5 V, incluso si la corriente de salida es de unos pocos mA.
Mi pregunta es: ¿ Es esta la forma correcta de hacer esto? ¿O qué debo hacer para tener un voltaje de salida, con carga, de al menos 4.8V?
Y cuando uso un voltaje de suministro más alto para el Op-Amp, debo asegurarme de que el voltaje de salida nunca supere los 5V. Porque no quiero nada más alto y una salida más alta podría destruir el ADC que mide el voltaje de salida. Actualmente, mi idea es usar un diodo Zener para asegurarme de que la salida nunca supere los 5 V (tampoco cuando el circuito está recién encendido). ¿Es esa una buena manera de hacer esto?
Tienes dos problemas. En primer lugar, tiene toda la razón, el voltaje de salida que se puede lograr desde un riel de 5 voltios está limitado a alrededor de 4,25 voltios con una carga de 1 mA y, para mejorar esto, puede aumentar el riel de suministro positivo un voltio más o menos.
El segundo problema es que el rango del modo común de entrada está limitado a solo 4 voltios (página 6 de la hoja de datos) y, dado que está operando el amplificador operacional como un búfer de ganancia unitaria, es probable que este sea el problema que realmente se ve cuando alimentación a +5 voltios CC. Sin embargo, esto mejorará si utiliza un suministro mayor.
Y cuando uso un voltaje de suministro más alto para el Op-Amp, debo asegurarme de que el voltaje de salida nunca supere los 5V. Porque no quiero nada más alto y una salida más alta podría destruir el ADC que mide el voltaje de salida.
Es posible que pueda usar una resistencia en serie en su entrada ADC para limitar la corriente a un valor aceptable. Lea la hoja de datos de ADC para verificar. De lo contrario, usaría un diodo schottky desde la salida del amplificador operacional hasta el riel local de 5 voltios del ADC. Se podría usar un zener, pero tienden a tener un poco de fugas por debajo de su punto de sujeción y es posible que no sean lo suficientemente buenos para lo que desea.
Además, el amplificador operacional que ha elegido no es tan bueno en el voltaje de compensación de entrada, pero si está satisfecho con un error permanente de hasta +/- 1 mV, entonces está bien.
Incluso con el llamado amplificador operacional de entrada / salida "riel a riel", no podrá llegar a los rieles mientras suministra corriente, por lo que su plan es bueno. Si necesita hundir la corriente con 0 V de salida, también debe considerar un suministro bipolar para el amplificador operacional, e incluso sin hundir la corriente, es posible que la salida del amplificador operacional no llegue a cero sin un suministro negativo.
Incluso con un voltaje de suministro algo más alto, debe prestar atención tanto a la especificación de oscilación de salida (bajo carga) como al rango de modo común de entrada del posible amplificador operacional. Dado que tiene un seguidor de voltaje, el rango de modo común de entrada debe ser 0-5V.
Sujetar el voltaje de salida al rango permitido del ADC es otro problema. Por lo general, un ADC o una pieza similar estará bien con -0.3 a +5.3 con un suministro de 5V, pero lea la hoja de datos cuidadosamente. El uso de un diodo zener generalmente no es una buena manera ya que el zener tiene tolerancia y no se enciende con precisión a un voltaje dado. Un enfoque es usar un amplificador operacional de riel a riel y usar un suministro que esté ligeramente más allá de los rieles, como -0.2 y +5.2V. Una resistencia en serie y abrazaderas Schottky a los voltajes apropiados también pueden funcionar (tenga cuidado de que el riel de voltaje de 5V pueda absorber suficiente corriente), pero debe considerar la fuga de los diodos Schottky.
A veces es mejor trabajar con un rango razonable como 0,5 a 4,5 V y renunciar al 20 % de la resolución a cambio de la simplicidad.
bimpelrekkie