Question:
Amplificateur opérationnel unique avec couplage AC
risk
2020-04-25 17:40:34 UTC
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J'essaie de fabriquer un amplificateur avec un ampli-op, en utilisant une seule alimentation. J'ai trouvé beaucoup de ressources en ligne. Cette réponse était très informative et j'ai essayé de simuler ce circuit.

Disons que j'ai un signal de +/- 0,5V et que je veux amplifier à +/- 1V.Voici ce que j'ai fait:

enter image description here

( simulation)

Cela semble fonctionner, mais pourquoi le signal n'est-il pas couplé en courant alternatif?

Après avoir essayé différentes choses, j'ai découvert que l'ajout d'une résistance de 1k à la terre après le dernier condensateur semble le réparer, mais je ne comprends pas vraiment pourquoi.Est-ce la bonne façon de procéder?Pourquoi 1k?

De plus, j'ai entendu quelque part que les amplis op rail-à-rail étaient préférables pour ce type de conception (ampli à alimentation unique).Je n'ai que TL072, est-ce que cela fonctionnerait?Je suppose que ce serait un problème si j'utilisais une alimentation très faible (comme 5V) pour mon ampli-op mais que ça devrait être OK avec une alimentation 12V, je me trompe?

Merci!

Six réponses:
Justme
2020-04-25 17:51:34 UTC
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Comme il n'y a pas de charge sur le condensateur, il n'y a pas de courant pour charger le condensateur, et il y aura 0V sur le condensateur.Si la sortie de l'ampli-op a une polarisation CC de 6 V, il en sera de même pour l'autre côté du condensateur.Lorsque vous mettez la résistance de la sortie du condensateur à la terre, elle définit la polarisation CC de sortie et laisse le courant circuler via le condensateur pour le charger afin qu'il y ait 6V sur le capuchon.

exactement!et des valeurs de résistance bien supérieures à 1 kΩ devraient également suffire
Il y a une charge sur le condensateur si vous lisez attentivement la question - il est de 1 kohm et la question n'a pas été modifiée pour l'indiquer.
@Andyaka Non, si vous lisez attentivement la question, il n'y en a pas eu, et l'OP a essayé différentes choses et remarque qu'une charge de 1 kohm le corrige, car il est perplexe de savoir pourquoi il le corrige.
Andy aka
2020-04-25 17:59:56 UTC
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Après avoir essayé différentes choses, j'ai découvert que l'ajout d'une résistance de 1K à le sol après le dernier condensateur semble le réparer, mais je ne peux pas vraiment comprendre pourquoi. Est-ce la bonne façon de procéder? Pourquoi 1K?

Il n'est pas nécessaire que ce soit 1 kohm. Cela pourrait tout aussi bien être 10 kohm ou 100 kohm ou 1 Mohm. Le condensateur de 10 uF et la résistance de sortie forment un circuit passe-haut. Cela signifie qu'ils laissent passer les hautes fréquences et bloquent les basses fréquences. À 0 Hz, le DC est complètement bloqué. Le point où la puissance du signal de sortie diminue de moitié est appelé la fréquence de coupure et est défini comme: -

$$ F_C = \ dfrac {1} {2 \ pi RC} $$

Donc, avec 1 kohm et 10 uF, la fréquence de coupure est de 15,9 Hz et très bien pour l'audio.

Je n'ai reçu que TL072, est-ce que cela fonctionnerait? Je suppose que ce serait un problème si j'utilisais une alimentation très faible (comme 5V) pour mon ampli mais devrait être OK avec une alimentation 12V, je me trompe?

Oui, le TL072 fonctionnerait bien, mais comme la sortie n'est pas «rail à rail», vous verrez un écrêtage si votre signal de sortie dépasse environ 8 volts crête à crête.

Et bien sûr, avec une résistance infinie (pas de résistance), la fréquence de coupure est de 0.
Leoman12
2020-04-25 18:01:28 UTC
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Techniquement, un ampli opérationnel qui est normalement alimenté par une double alimentation peut être utilisé en alimentation simple si les signaux d'entrée et de sortie sont suffisamment petits et ne vont pas aux tensions de rail. C'est-à-dire que si vous éteignez 12 V et réglez l'entrée et la sortie à 6 V où l'entrée est 1 Vpp et la sortie est 2 Vpp, alors votre amende puisque vous avez beaucoup de marge. Dans d'autres applications où vous souhaitez avoir une petite alimentation et l'utiliser comme alimentation unique pour amplifier le signal alternatif avec un couplage alternatif, vous pourriez rencontrer des problèmes avec la configuration que j'ai mentionnée. Dans ce cas, votre meilleure option est un seul ampli opérationnel rail à rail. Même si vous n’avez pas utilisé un Olathe inférieur pour l’alimentation électrique, mais que vous vouliez simplement plus de plage de sortie et d’entrée, l’ampli opérationnel rail à rail serait de toute façon idéal. Apaisant comme opa340 pour une faible puissance et TLV271 pour des tensions plus élevées sont de bons amplis opérationnels d'entrée et de sortie de rail à alimentation unique avec une bande passante correcte. Si vous vouliez plus de bande passante, vous pouvez en trouver d'autres sur DigiKey. Il suffit de rechercher des amplis opérationnels de sortie d'entrée rail à rail.

TL072 fonctionnerait si vous utilisez Vcc de 12V et maintenez les oscillations de tension d'entrée et de sortie plus petites que la plage d'entrée et de sortie maximale spécifiée dans la fiche technique.

La raison pour laquelle votre signal n'était pas couplé en courant alternatif en sortie est que vous n'avez pas de résistance de charge. Ce qui signifie que la sortie était connectée à une impédance très élevée et presque à un condensateur comme une charge. Lorsque deux condensateurs sont en série avec une tension à travers eux, le point médian aura également une tension continue. Pour résoudre ce problème, vous devez placer une charge comme 10kohm.

Circuit fantasist
2020-04-26 14:09:07 UTC
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Après avoir essayé différentes choses, j'ai découvert que l'ajout d'une résistance de 1K à le sol après le dernier condensateur semble le réparer, mais je ne peux pas vraiment comprendre pourquoi.

C'est une situation bien connue où OP découvre qu'un remède aide mais ne peut pas vraiment comprendre pourquoi ... Le problème est qu'il / elle connaît la solution de circuit spécifique mais ne comprend pas vraiment la base ( polarisation ) idée. Il est préférable de l'introduire de manière intuitive en pensant aux condensateurs de couplage comme à des "batteries à décalage de tension" ... et en pensant géométriquement comme dans la réponse de Raz ("augmenter", "lever", etc.). «L'approche du circuit passe-haut» d'Andy est formelle et ne convient pas à une compréhension intuitive. Il sera utile plus tard à des fins de calcul.

Pour parler simplement, le condensateur d'entrée 10 nF "élève" la tension sin d'entrée en ajoutant 6 V en série tandis que le condensateur de sortie 10 mF "baisse" la tension de sortie de l'ampli-op en soustrayant 6 V en série. À cette fin, les deux condensateurs doivent être initialement chargés via des chemins résistifs relativement faibles à 6 V (comme les batteries rechargeables). Le condensateur d'entrée se charge via la source de tension d'entrée; donc ce dernier doit être "galvanique" (faible résistance CC). Le condensateur de sortie se charge à travers la charge CC à faible résistance qui; donc, tout d'abord, la charge doit être connectée.

Il serait intéressant de dessiner les chemins de courant dans les trois cas typiques - tension d'entrée nulle, positive et négative. Je l'ai fait pour l'étage d'amplification AC à transistor classique dans ma réponse ci-dessous (l'idée est la même):

https://electronics.stackexchange.com/a/492605/61398

AC amplifier - bias idea

Ted
2020-04-27 01:02:23 UTC
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La tension qui est lue n'est que tempérée à moins que le capuchon ne fuit bien sûr, car 10 uF contre la résistance d'entrée de 10 à 100 mégohm de l'instrument de mesure nécessitera du temps pour purger les 6 volts du capuchon de sortie jusqu'au potentiel de masse.

Raz
2020-04-26 10:51:48 UTC
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Dans un ampli-op qui fonctionne avec deux alimentations, il y a une masse qui est à 0V, donc vous avez disons + 6V, masse et ensuite -6V.Lorsque vous changez l'alimentation en énergie pour une méthode à tension positive uniquement, vous devez augmenter la tension d'alimentation négative, c'est-à-dire que vous montez - 6V par + 6V afin d'obtenir 0V, et vous augmentez l'alimentation positive + 6V de + 6V donc le positifl'alimentation devient + 12V, non?Eh bien, vous devez également augmenter tout le reste de + 6V.Vous avez déjà commencé à faire cela avec cette alimentation de polarisation à 1 / 2V +, mais vous oubliez d'élever également tous les autres nœuds qui étaient auparavant à 0V.Vous devez alimenter du diviseur 1 / 2V + tout ce qui serait à 0V en utilisant des alimentations doubles, vous devez TOUT soulever de + 6V, vous vous souvenez? Un bon moyen de le faire serait d'alimenter chaque nœud avec une résistance de grande valeur prélevée sur le diviseur 1 / 2V +, puis d'ajouter des capuchons de découplage si nécessaire.



Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 4.0 sous laquelle il est distribué.
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