Hinzufügen eines Widerstands zur Reduzierung von Überkreuzungsverzerrungen in einem LM324 / LM358

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Ich habe mir ein Video des legendären Bob Pease angesehen, in dem er sagt, dass der reguläre LM324 / LM358 kein verzerrungsarmer Verstärker ist. Wenn Sie jedoch einen 10K-Widerstand vom Ausgang des Operationsverstärkers zur negativen Versorgungsschiene hinzufügen, dann Verzerrungen werden stark reduziert.

Es scheint, dass in dem Video bipolare Netzteile verwendet werden. Meine Frage lautet also: Wenn ich einen LM324 / LM358 mit einer einzigen Versorgung verwende, z. B. 9 V und Masse, wird durch Hinzufügen eines Widerstands vom Ausgang zur Erde auch die Verzerrung verringert? Ich muss hinzufügen, dass ich dem Eingang des Operationsverstärkers eine Vorspannung von 4,5 V hinzufüge, damit der Ausgang bei 4,5 V im Leerlauf ist. Das folgende Schema zeigt, was ich tue

schematisch

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Der Videolink lautet wie folgt: Was ist das für ein Verzerrungsmaterial?

operational-amplifier linear distortion

— Ss
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Dies hängt von der Last ab (zusätzlich zu dem Widerstand, den Sie hinzufügen).

— Whit3rd

Sollte der Ausgang bei dieser Vorspannungsanordnung und ohne Rückkopplung nicht ständig an der positiven Schiene befestigt sein (es sei denn, der AC-Eingang hat eine extreme Amplitude)?

— Hmakholm verließ Monica

Ich habe vergessen, die Rückkopplungswiderstände hinzuzufügen, ich habe gerade den Schaltplan bearbeitet

— Ss

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Die Ausgangsstufe des LM324 hat eine niedrige Ausgangsimpedanz, wenn sie Ausgangsstrom liefert (wenn die 'Push'-Hälfte der Push-Pull-Stufe aktiv ist) und wenn sie den Ausgangsstrom senkt (wenn die' Pull'-Hälfte des Push-Pulls) Bühne ist aktiv). Es schaltet sich bei einem Ausgangsstrom von Null aus (wird hochohmig) und dies verursacht einen "toten Punkt" in der Übertragungscharakteristik.

{ich}_{Ö u t p u t} = - - {ich}_{l Ö ein d} + \frac{{V.}_{Ö u t p u t} - - {V.}_{R.}}{R.} \neq 0

$I_{output} = -I_{load} + {V_{output} -V_R \over R} \ne 0$

Dies bedeutet einen Pullup-Widerstand in Verbindung mit einer Last, die nur begrenzt Strom aufnehmen kann, oder einen Pulldown-Widerstand in Verbindung mit einer Last, die nur begrenzt Strom liefern kann. Ein Widerstand gegen Masse kann keine der beiden Anforderungen erfüllen.

— Whit3rd
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VR in Ihrer Formel ist die Spannung am Shunt-Widerstand? Wird ein Widerstand gegen Masse, wenn der Ausgang im Leerlauf bei 4,5 V liegt, die Anforderung nicht erfüllen?

— Ss

@AJ Ein Widerstand gegen Masse ist nur geeignet, wenn er zusammen mit der Last am Operationsverstärker einen positiven oder negativen NET-Strom zieht. Und niemals Nullstrom. Ein Operationsverstärker kann viele ungerade Lasten ansteuern und nicht immer einen anderen Widerstand gegen Erde.

— Whit3rd

@AJ - Die Spannung am Shunt-Widerstand ist die Differenz wie in der Formel zwischen der Ausgangs- und der Widerstandsverbindungsspannung. Die Terminologie "Signal um 4,5 V" und "Masse" und "negative Stromversorgung" ist etwas verwirrend, daher wollte ich sie nicht verwenden. Im Beispiel wird VR als Erdungsdreieck angezeigt.

— Whit3rd

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Die Ausgangs-Totempfahlstufe in einem 324 ist für einen niedrigen Ruhestrom vorgespannt, was bedeutet, dass beide Geräte einen niedrigen Strom erhalten, wenn kein Ausgangsstrom benötigt wird. Dies verringert die Verstärkung und führt zu Überkreuzungsverzerrungen. Wenn die Last bipolar ist, ist der Ausgangsstrom manchmal Null.

Eine Last, die nur Strom liefert oder senkt, hält einen Ausgangstransistor eingeschaltet und reduziert diese Verzerrungsquelle erheblich.

Eine bipolare Last kann in eine unipolare Last mit einem ausreichend kleinen Pullup- oder Pulldown-Widerstand vorgespannt werden.

Sollten wir Pullup oder Pulldown verwenden? Die 324 Ausgangstransistoren liefern mehr Strom, als sie sinken können. Daher kann ein stärkerer Vorspannungsstrom verwendet werden, um eine größere Last zu bewältigen, wenn er heruntergezogen wird.

— Neil_UK
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Eine zusätzliche Last zur Erde, die den oberen Ausgangstransistor unter allen Last- und Signalbedingungen leitend hält, beseitigt Überkreuzungsverzerrungen (andere Effekte wie begrenzte Anstiegsgeschwindigkeit und Nichtlinearität mit endlicher Verstärkung verursachen jedoch immer noch eine gewisse Verzerrung).

Möglicherweise können Sie nicht so viel Spannungshub erhalten wie mit einem Widerstand an der positiven Versorgungsschiene, aber Sie können möglicherweise mehr Strom erhalten. Der Wert des Widerstands muss je nach Last möglicherweise unter 10 K liegen.

— Spehro Pefhany
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Ist es wichtig, ob der Widerstand vom Ausgang an die positive Schiene angeschlossen ist oder ob er vom Ausgang an die negative Schiene angeschlossen wird? Nach welchen Kriterien wird der Wert des Widerstands in Abhängigkeit von der Last bestimmt?

— Ss

@SpehroPefhany Wenn ich die Datenblätter nicht falsch lese, kann der 324 besser Strom beziehen als sinkt, wobei "besser" bedeutet, dass mehr Strom angegeben wird, obwohl ich die Spannungsumschaltung nicht analysiert habe

— Neil_UK

@Neil_UK Ups, das meine ich zu schreiben. Ersetzt den Kommentar.

— Spehro Pefhany

Es ändert die Schwingung und der LM324 kann besser Strom beziehen als ihn zu senken, so dass es einen Unterschied macht, welcher Widerstandsbereich funktioniert. Das Kriterium besteht darin, sicherzustellen, dass der Verstärker unabhängig von den Last- und Signalbedingungen immer Nettostrom bezieht (oder senkt). Wenn Sie eine induktive oder kapazitive Last haben, müssen Sie dies berücksichtigen - oder wenn die Last mit Masse, der + Schiene, irgendwo dazwischen usw. verbunden ist. Die Modellierung ist möglicherweise am einfachsten - sehen Sie sich einfach den Strom am OP an. Amp-Ausgang und sehen, ob es das Vorzeichen ändert (und geben Sie ihm einen gewissen Spielraum)

— Spehro Pefhany

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Ihre Antwort befindet sich im ersten Absatz Ihrer Frage.

Wenn Sie sich das interne Schema des LM358 ansehen, werden Sie sehen, warum der externe Widerstand vom O / P-Pin zur negativen Versorgungsschiene hinzugefügt wird. Dem Operationsverstärker ist es egal, ob Sie ein Single-Ended- oder ein Bipolar-Netzteil verwenden.

Die Verzerrung wird aufgrund des Stroms durch diesen externen Widerstand verringert. In Ihrem Fall 4,5 V über dem Widerstand.

Obwohl das Datenblatt einen Wert von 6,2 KB empfiehlt, verwende ich normalerweise 4,7 KB, um den Countdown meiner Stücklistenkomponenten niedrig zu halten. Jeder Wert funktioniert gut.

— Dwayne Reid
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