Frage:
Der Rail-to-Rail-Operationsverstärker erreicht nur 90% des VCC und funktioniert manchmal, nicht immer
psyklopz
2019-06-09 02:03:38 UTC
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Ich habe ein einfaches Datenerfassungsmodul zum Messen von 5-V-Signalen erstellt. Auf dieser Karte befinden sich 18 analoge Eingänge, die alle eine Kopie des folgenden Schaltplans sind.

Jeder Eingang verfügt über einen Operationsverstärker (MCP604) mit Einheitsverstärkung. Dieser Operationsverstärker sollte innerhalb von 60 mV von VCC arbeiten, aber in der Hälfte meiner Schaltkreise wird er nicht höher als 4,3 V sein. (Beachten Sie, dass der 100K-Pull-up auf 5 V bei getrenntem Eingangspin sehr nahe an 5 V ausgegeben werden sollte.) In der anderen Hälfte funktionieren die Schaltkreise einwandfrei. Ich habe zwei dieser Karten gebaut, und die meisten (nicht alle) dieser Schaltungen sind auf 4,3 V begrenzt. Unter 4,3 V verhält sich die Schaltung linear.

Es scheint kein Fehler beim Einschalten zu sein, die Schaltkreise, die funktionieren, funktionieren immer, die Schaltkreise, die nicht immer funktionieren.

Ich habe die Spur am Ausgang des Verstärkers abgeschnitten, um zu sehen, ob der A / D-Wandler sie irgendwie geklemmt hat. Keine Auswirkung.

Ich habe versucht, dem Ausgang eine Last hinzuzufügen, mit unterschiedlichen Werten von R50, 10K bis unendlich. Kein wahrnehmbarer Effekt, vielleicht ein paar Millivolt.

Wahrscheinlich ein unnötiges Detail, aber der Vollständigkeit halber ... Ich muss den Null-Eingang des Signals innerhalb des linearen Bereichs des Verstärkers haben, also verstärke ich ihn leicht mit dem 20K / 100K-Spannungsteiler. Dadurch wird ein 0-V-Signal auf 0,833 V angehoben. Das an diese Schaltung angeschlossene Gerät kann eine Eingangsspannung von etwas weniger als 0 V (manchmal nur -0,5 V) liefern.

Example Schematic

Zwei antworten:
Kevin White
2019-06-09 02:57:16 UTC
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Sie überschreiten den Gleichtakt-Eingangsbereich des Verstärkers.

Es hat einen Rail-to-Rail-Ausgang, aber keinen Rail-to-Rail-Eingang. Der zulässige Eingangsbereich beträgt -0,3 V bis + 3,8 V, wenn er von einer 5-V-Versorgung gespeist wird. Bei Konfiguration als Verstärker mit Einheitsverstärkung wird der Ausgangsbereich durch die am Eingang akzeptablen Werte begrenzt.

Andere Poster haben kommentiert, dass das Datenblatt das Problem ausdrücklich kommentiert. ( Datenblatt)

Wenn Sie den CM-Eingangsbereich überschreiten, kann der Ausgang fast alles tun, außer dass moderne Operationsverstärker sich normalerweise gut verhalten. Es sieht so aus, als würde dieser nur die Ausgangsspannung klemmen.

Input common mode range

Sie können es in dieser Anwendung nicht als Verstärker mit Einheitsverstärkung verwenden.

Wenn Sie die Verstärkung auf 1,5 oder mehr einstellen würden, würde dies funktionieren, da der Eingang niemals die 3,8-V-Grenze überschreiten würde, bevor der Ausgang die Stromschiene berührt. Oder suchen Sie einen Pin-kompatiblen Verstärker mit einem größeren Eingangsbereich.

Da Sie die Option zusätzlicher Komponenten auf Ihrer Leiterplatte sinnvoll aufgenommen haben, können Sie das Problem beheben, ohne die Leiterplatte zu wechseln.

Sie können R53 und R54 so konfigurieren, dass die Verstärkung 1,5 bereitgestellt wird (z. B. R53 = 10k, R54 = 4,7k)

Sie können auch die Widerstände R51 und R52 hinzufügen, um den Eingang um denselben Faktor zu dämpfen, sodass das Gesamtsystem wie vorgesehen funktioniert.

All dies erklärt leider nicht, warum einige Ihrer Boards bis zur Versorgungsschiene funktionieren.

Das Gerät verfügt NICHT über einen Rail-Rail-Ausgang als Einheitsverstärkungspuffer.Dies wird im Datenblatt ausdrücklich darauf hingewiesen.
@JackCreasey - Ich stimme zu, das habe ich gesagt.Der Gleichtakt-Eingangsbereich verhindert dies.Ich habe bearbeitet, um den Punkt hervorzuheben.
Wow, danke!Ich habe etwas Neues von dir gelernt.Ich habe nur angenommen, dass Rail-to-Rail bedeutet, dass sowohl die Ein- als auch die Ausgänge der Fahrgestellnummer sehr nahe kommen können.Dies beantwortet meine Frage.
Jack Creasey
2019-06-09 04:06:01 UTC
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Sie missbrauchen das Gerät, da es als Einheitsverstärkungspuffer Einschränkungen gibt:

Lesen Sie das Datenblatt für das Gerät und insbesondere Hinweis 4.1.3

enter image description here

Dies zeigt an, dass das Gerät nicht für Rail-Rail-Vin verwendet werden kann.

Mit diesem Gerät ist jedoch eine Lösung möglich, indem die Anforderungen für Leerlauf erfüllt und die Vcm reduziert werden.
@SunnyskyguyEE75 Als Verstärker mit Einheitsverstärkung ist keine Lösung möglich, da der Eingang kein CM-Signal ist, das Sie zurückweisen möchten, sondern das erforderliche Signal im Bereich von 0 bis 5 V.
Hast du gesehen, wie ich meine Lösung verstanden habe?
@SunnyskyguyEE75 Sicher, Ihr Punkt?Der negative Eingang ist übrigens nicht 2,5 V ... er variiert über den Signalbereich.Vielleicht möchten Sie das ändern.Mein Punkt war, dass die Konfiguration der Einheitsverstärkung (Ausgabe zu -ve Eingabe) begrenzt ist.Ihre Lösung ist eigentlich keine Einheitsverstärkung, da Sie den Eingang außerhalb des Operationsverstärkers durch 2 teilen. Der Verstärker ist als klassische nicht invertierende 1 + Rf / Ri-Konfiguration eingestellt.
Der -Ve-Eingang ist bei 2,5 V für einen 5-V-Eingang genau, wie gezeigt, und 0 V ist das Minimum, das über den akzeptablen -0,3 V min liegt.Die Lösung funktioniert in meiner Antwort.
@SunnyskyguyEE75 Ich bezweifle nicht, dass die von Ihnen präsentierte Architektur funktioniert (obwohl die 10-Ohm-Widerstände dies nicht tun. Die von Ihnen gezeigte Schaltung ist jedoch KEIN Einheitsverstärkungs-Operationsverstärker.
Eigentlich ist es ein Diff-Verstärker mit Einheitsverstärkung.Aufgrund der ausgewogenen Gleichverhältnisse von 50%
Die abschließende Aussage ist irreführend, da es eine einfache Lösung gibt.Meine Antwort beweist, dass dieser IC so funktioniert, wie ich es gezeigt habe.Ich verstehe nur nicht, erkläre nur das Problem und ignoriere die Lösung.Entschuldigung Jack -1
@SunnyskyguyEE75 Danke für die -1, ich denke du magst es einfach nicht falsch zu liegen.
Wenn Sie nicht erklären können, warum Sie einen einfachen Differenzverstärker nicht verstehen, sieht Ihr Sarkasmus bei niemandem gut aus.Zeigen Sie etwas Professionalität


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