Добавление резистора для уменьшения искажения кроссовера в LM324 / LM358

8

Я смотрел видео легендарного Боба Пиза, в котором он говорит, что обычный LM324 / LM358 не является усилителем с низкими искажениями, однако, если вы добавите резистор 10K от выхода операционного усилителя к отрицательной шине питания, то, искажение значительно уменьшается.

Похоже, что в видео они используют биполярные источники питания, поэтому мой вопрос: если я использую LM324 / LM358 с одним источником питания, скажем, 9 В и заземлением, добавит ли резистор с выхода на землю также снижение искажения? Я должен добавить, что я добавляю смещение 4,5 В на вход операционного усилителя, чтобы выход простоя на 4,5 В. Следующая схема показывает, что я делаю

схематический

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Ссылка на видео выглядит следующим образом: Во всяком случае, что это за искажение?

operational-amplifier linear distortion

— Ss
источник

Это зависит от нагрузки (в дополнение к резистору, который вы добавляете).

— Whit3rd

При таком смещении и отсутствии обратной связи разве не должен ли выходной сигнал постоянно фиксироваться на положительной шине (если только вход переменного тока не имеет экстремальной амплитуды)?

— Хмахолм покинул Монику

Я забыл добавить резисторы обратной связи, я только что отредактировал схему

— Ss

11

Выходной каскад LM324 имеет низкий выходной импеданс, когда он подает выходной ток (когда активна «двухтактная» ступень двухтактного напряжения) и когда он потребляет выходной ток (когда «двухтактная» половина двухтактного этап активен). Он отключается (имеет высокий импеданс) при нулевом выходном токе, что вызывает «мертвую точку» в передаточной характеристике.

Чтобы уменьшить искажения, вы никогда не должны позволять нулевой ток выходного каскада.

я_{о U T п U T} знак равно - я_{L о a d} + \frac{В_{о U T п U T} - В_{р}}{р} \neq 0

$I_{output} = -I_{load} + {V_{output} -V_R \over R} \ne 0$ Это гарантирует, что ток нагрузки плюс выходной ток аддонного резистора всегда равен нулю при всех значениях напряжения выходного сигнала.

Это означает, что нагрузочный резистор в сочетании с нагрузкой, которая имеет ограниченную способность поглощать ток, или понижающий резистор в сочетании с нагрузкой, которая имеет ограниченную способность получать ток. Резистор на «землю» может не соответствовать ни одному из требований.

— Whit3rd
источник

ВР по твоей формуле это напряжение на шунтирующем резисторе? Будет ли резистор заземлен, если выход находится на напряжении 4,5 В, не удовлетворяет ли это требование?

— Ss

@AJ Резистор на землю подходит только в том случае, если он плюс нагрузка на операционном усилителе потребляет чистый положительный или отрицательный ток. И никогда не обнуляйте ток. Операционный усилитель может работать с множеством нечетных нагрузок и не всегда с другим резистором на землю.

— Whit3rd

@AJ - напряжение на шунтирующем резисторе является разностью, как в формуле, напряжения на выходе и сопротивлении подключения. Термины «сигнал около 4,5 В» и «заземление» и «отрицательный источник питания» несколько сбивают с толку, поэтому я не хотел его использовать ... в этом примере VR показан как треугольник заземления.

— Whit3rd

6

Ступень выходного полюса тотема в 324 смещена для низкого тока покоя, что означает, что оба устройства получают низкий ток, когда не требуется выходной ток. Это уменьшает усиление и приводит к искажению кроссовера. Если нагрузка является биполярной, то иногда выходной ток будет нулевым.

Нагрузка, которая потребляет только источник или потребляет ток, будет поддерживать один выходной транзистор и значительно уменьшит этот источник искажений.

Биполярная нагрузка может быть смещена в однополярную с достаточно небольшим подтягивающим или понижающим резистором.

Должны ли мы использовать подтягивание или раскрытие? Выходные транзисторы 324 будут потреблять больше тока, чем могут погасить. Таким образом, более тяжелый ток смещения, чтобы справиться с большей нагрузкой, может использоваться, если он понижается.

— Neil_UK
источник

5

Дополнительная нагрузка на землю, которая поддерживает проводимость верхнего выходного транзистора при любых нагрузках и условиях сигнала, устранит перекрёстные искажения (но другие эффекты, такие как ограниченная скорость нарастания и нелинейность с конечным усилением, все же вызовут некоторые искажения).

Возможно, вам не удастся получить такое большое колебание напряжения, как при подключении резистора к положительной шине питания, но вы сможете получить больший ток. Значение резистора может быть ниже 10 кОм, в зависимости от нагрузки.

— Спехро Пефхани
источник

Имеет ли значение, если резистор подключен с выхода к положительной шине VS, соединяющей его с выходом с отрицательной шиной? Какие критерии определяют значение резистора в зависимости от нагрузки?

— Ss

@SpehroPefhany, если я не читаю таблицы данных, 324 лучше по току источника, чем при пропадании, где «лучше» означает больший указанный ток, хотя я не анализировал скачок напряжения

— Neil_UK

@Neil_UK Ой, вот что я хочу написать. Заменим комментарий.

— Спехро Пефхани

Он меняет качание, и LM324 лучше справляется с током источника, чем его ослабление, поэтому будет иметь значение, какой диапазон сопротивлений будет работать. Критерий - убедиться, что усилитель всегда получает (или понижает) чистый ток независимо от нагрузки и условий сигнала. Если у вас индуктивная или емкостная нагрузка, вам придется учитывать это - или если нагрузка подключена к земле, + шине, где-то посередине и т. Д. Моделирование может быть самым простым - просто посмотрите на ток на операторе. выход усилителя и посмотрим, изменит ли он знак (и даст ли он ему запас)

— Spehro Pefhany

4

Ваш ответ в первом абзаце вашего вопроса.

Если вы посмотрите на внутреннюю схему LM358, вы поймете, почему добавление внешнего резистора от вывода o / p к отрицательной шине питания. Операционный усилитель не заботится о том, используете ли вы однополярный или биполярный источник питания.

Искажение уменьшается из-за тока через этот внешний резистор. В вашем случае 4,5 В через резистор.

Хотя таблица данных рекомендует значение 6,2 КБ, я обычно использую 4,7 КБ просто для того, чтобы уменьшить счет моего компонента спецификации. Любое значение работает хорошо.

— Дуэйн Рейд
источник