Salida de filtro de paso bajo

Tengo un problema extraño pero molesto. Tengo un filtro inversor de paso bajo como en la siguiente figura:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Quiero que este circuito actúe como un circuito RL y en las simulaciones lo hace. Entonces, al dar 5V como entrada, esperaría tener -7.12V en la salida, excepto que no lo tengo. El voltaje de salida disminuye al principio como debería, pero de repente se detiene en -4,3 V más o menos y disminuye lentamente, pero cuando digo lentamente me refiero a 0,001 V cada segundo, por lo que ni siquiera es notable. Cuando quito el capacitor, todo está bien, obtengo mi -7.12V, así que supongo que el problema tiene algo que ver con el capacitor.

¿Alguien ha tenido un problema similar o sabe lo que está pasando?

¡Gracias!

¿Cómo se ven los voltajes de suministro del TL081?
Son +/- 15V si eso es lo que quieres decir. Nada inusual en eso. Por cierto, no estoy usando TL081 sino LM741, tengo
La frecuencia de rotación de su filtro es de 15 mHz. En la práctica, no pasará nada excepto DC e incluso entonces la constante de tiempo es enorme, diez minutos más o menos, y por lo tanto también su tiempo de establecimiento. ¿Es esa realmente la frecuencia a la que apuntas?
Sí, lo es. El circuito debe emular un imán con R y L muy pequeños, pocos mOhms y mHs.
@MarkoP Supongo que está utilizando un condensador polarizado (por ejemplo, tantalio o electrolítico) que probablemente esté rectificando. Si es así, use una gorra no polarizada.
@user5108_Dan Sí, estoy usando uno polarizado. También estaba pensando en usar uno no polarizado. Gracias por la sugerencia.
@ user5108_Dan El único problema es que necesito una tapa no polarizada de 470uF, que creo que es enorme.
@MarkoP Dado que esto está marcado como respondido, imagino que tiene el problema resuelto. En caso de que todavía tenga problemas, he visto a ingenieros que han necesitado valores de límite muy grandes en esta situación usando un par de tapas polarizadas en serie, con los extremos positivos unidos. Por supuesto, las 2 tapas deben ser el doble de grandes, pero evita que se rectifiquen.
@ user5108_Dan Está resuelto más o menos. Cambié el amplificador operacional y usé algunos condensadores no polarizados SMD. Todavía hay un contratiempo. Cuando se le dan 5V como entrada, mi constante de tiempo parece ser incorrecta. Debería ser R2*C pero me parece que el capacitor se carga más rápido. Al descargar con 0V, la constante de tiempo parece ser correcta. ¿Alguna idea sobre este?

Respuestas (1)

Creo que tienes dos problemas aquí:

  • Su elección del OpAmp:

El 741 es antiguo y tiene muy malas especificaciones en comparación con las piezas modernas. En particular, la impedancia de entrada es de 300k en el peor de los casos. Eso está en el mismo estadio de béisbol de la impedancia de salida de su divisor de voltaje en la terminal de entrada negativa. Esto, junto con la corriente de polarización de entrada, provocará que se desarrolle un gran error de voltaje.

El remedio: Baje R1 y R2 por un factor de 10 (más o menos) y ajuste C1 en consecuencia. O use un amplificador operacional mejor.

  • La corriente de fuga de su condensador:

Si ha utilizado un condensador electrolítico para C1, siempre habrá alguna corriente de fuga. Puede pensar en esta fuga como una resistencia en paralelo a C1. La altura de esta fuga depende del condensador, pero puede ser sorprendentemente baja.

Ahora eche un vistazo a su circuito: R2 tiene un valor relativamente alto y el voltaje de salida está directamente definido por él: ¿Qué sucede si coloca una segunda resistencia (que simula fugas) en paralelo con él? La resistencia total desde la salida hasta la inversión la entrada caerá y también lo hará la ganancia. Obtendrá un voltaje más bajo en la salida. Tal como lo has medido.

Nuevamente, el remedio es cambiar las piezas: use un capacitor con una fuga garantizada muy baja o use un tipo de capacitor (película) que tenga una fuga insignificante y use un circuito multiplicador de capacitancia para escalarlo hasta el valor que desee.

¡Gracias por la respuesta! Seguramente puedo cambiar el OpAmp, pero ¿qué me recomendarías? Cambiar R1 y R2 sería un poco más complicado porque mi C1 aumentará y en algún momento puede ser de 2 mF y realmente no quiero algo tan grande en mi placa. Estoy usando condensadores electrolíticos y pueden morderse. Incluso ahora, a veces necesito montar 2-3 condensadores para obtener el valor de C1 que quiero. El problema es que esto es parte de un circuito más grande, algo así como a continuación: imgur.com/zb8tHHb En realidad, hay más resistencias R2 y un interruptor entre la ruta de retroalimentación y el OpAmp inversor.
Además, ¿podría ser que necesito descargar mi condensador?
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