Saturación del amplificador del amplificador operacional del búfer

He diseñado un amplificador de búfer utilizando un amplificador operacional LM358, con una entrada de onda sinusoidal de 1kHz y una fuente de alimentación de +/-6V. cada vez que aumento la amplitud del seno de entrada por encima de cierto umbral, obtengo una salida extraña (a diferencia de la saturación normal que todos esperamos, como la de la Figura 1).

Comportamiento esperado para la saturación

Figura 1 (arriba). Saturación normal .

Comportamiento inesperado por saturación

Figura 2 (arriba). Extraña saturación inesperada.

¿Por qué la saturación en la Figura 2 es así? Estoy acostumbrado a la salida de la Figura 1 pero no a la Figura 2 . Supongo que está relacionado con el suministro de -+ 6 voltios, pero estoy realmente perdido.

Intenté buscar en línea formas de onda similares, pero no encontré nada.

Respuestas (4)

La salida "extraña" parece una "inversión de fase", que puede ocurrir en algunos amplificadores operacionales cuando se excede el rango del modo común de entrada:

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Fuente: https://www.analog.com/media/en/training-seminars/tutorials/MT-036.pdf

La hoja de datos de TI para el LM358 indica que el rango de modo común de entrada tiene un máximo de 1,5 V por debajo del voltaje positivo de la fuente de alimentación, es decir, 4,5 V en su caso. Como se señaló en este hilo en el foro E2E de TI , el LM358 es susceptible a la inversión de fase.

Evidentemente, el modelo LM358 en su simulación es lo suficientemente preciso para modelar este comportamiento de inversión de fase, pero en general necesita mantener su amplificador operacional dentro de sus límites especificados (ingrese aquí el rango de modo común) para que la simulación modele la realidad de manera confiable (y usted necesita mantener un amplificador operacional real dentro de sus límites especificados de todos modos).

Extraño porque LM358 de ST no muestra ningún signo de "inversión de fase" con la comparación, por ejemplo, TL072 electronics.stackexchange.com/questions/432775/… Pero tal vez porque mi voltaje CM no excedió el valor de suministro de VCC.
@ G36 Sí, las simulaciones del OP sugieren que la inversión de fase solo ocurre cuando la entrada excede el voltaje de suministro.

Excede el rango de modo común de entrada de operación normal para el chip.

Si excede eso, ya no puede funcionar normalmente.

También es imposible decir qué tan preciso es el simulador.

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Figura 1. Voltaje máximo de modo común de entrada. De la hoja de datos TI LM358 .

  • La hoja de datos dice que el voltaje de entrada máximo es V + - 1.5 V.
  • Su V + es de 6 V, por lo que el voltaje de entrada máximo debe ser de 4,5 V.
  • Le estás dando picos de 9 V.

Dado que ha excedido las clasificaciones de la hoja de datos, el chip no funcionará según lo previsto y ya no es un amplificador operacional. Revertirá la polarización de las entradas, pueden romperse y hacer que el chip se bloquee. El simulador podría sobrevivir. El chip puede que no.

El chip sobrevivirá, las entradas pueden ir muy por encima del suministro de V+. Simplemente no puede proporcionar una salida sana.

La hoja de datos especifica el rango de entrada de modo común como Vcc-1.7V, que sería 4.3 voltios en su caso.

Tenga en cuenta que en una configuración de inversión, el amplificador vería una tierra virtual como entrada, por lo que estaría bien, pero aún tendría saturación de salida.

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