Agregar una resistencia para reducir la distorsión cruzada en un LM324 / LM358

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Estaba viendo un video del legendario Bob Pease, en el que dice que el LM324 / LM358 normal no es un amplificador de baja distorsión, sin embargo, si agrega una resistencia de 10K desde la salida del opamp al riel de suministro negativo, entonces, La distorsión se reduce considerablemente.

Parece que en el video están usando fuentes de alimentación bipolares, así que mi pregunta es: si estoy usando un LM324 / LM358 con una sola fuente, digamos 9V y tierra, ¿agregar una resistencia desde la salida a tierra también reducirá la distorsión? Debo agregar que estoy agregando un sesgo de 4.5V a la entrada del opamp para que la salida esté inactiva a 4.5V. El siguiente esquema muestra lo que estoy haciendo

esquemático

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

El enlace del video es el siguiente: ¿ Qué es todo esto de distorsión, de todos modos?

operational-amplifier linear distortion

— Ss
fuente

Depende de la carga (además de la resistencia que agregue).

— Whit3rd

Con esa disposición de polarización y sin retroalimentación, ¿no debería la salida engancharse al riel positivo todo el tiempo (a menos que la entrada de CA tenga una amplitud extrema)?

— hmakholm dejó a Mónica el

Olvidé agregar las resistencias de retroalimentación, acabo de editar el esquema

— Ss

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La etapa de salida del LM324 tiene una baja impedancia de salida cuando genera corriente de salida (cuando la mitad 'push' de la etapa push-pull está activa) y cuando hunde la corriente de salida (cuando la mitad 'pull' de push-pull La etapa está activa). Se apaga (pasa a alta impedancia) a una corriente de salida cero, y eso causa un 'punto muerto' en la característica de transferencia.

Para reducir la distorsión, nunca debe permitir una corriente de etapa de salida cero.

{yo}_{o tu t pags tu t} = - {yo}_{l o una re} + \frac{V_{o tu t pags tu t} - V_{R}}{R} \neq 0 0

$I_{output} = -I_{load} + {V_{output} -V_R \over R} \ne 0$ Eso asegura que la corriente de carga más la corriente de salida de la resistencia adicional sea siempre cero, en todos los valores de voltaje de señal de salida.

Eso significa una resistencia pullup junto con una carga que tiene una capacidad limitada de hundir corriente, o una resistencia pulldown junto con una carga que tiene una capacidad limitada de fuente de corriente. Una resistencia a 'tierra' podría no cumplir ninguno de los requisitos.

— Whit3rd
fuente

¿VR en su fórmula es el voltaje a través de la resistencia de derivación? ¿Una resistencia a tierra si la salida está a 4.5V inactiva, no satisfará el requisito?

— Ss

@AJ Una resistencia a tierra solo es adecuada si, además de cualquier carga que se encuentre en el amplificador operacional, consume una corriente neta positiva o negativa. Y, nunca cero corriente. Un amplificador operacional puede manejar muchas cargas extrañas y no siempre otra resistencia a tierra.

— Whit3rd

@AJ: el voltaje a través de la resistencia de derivación es la diferencia, como en la fórmula, de la salida y los voltajes de conexión de la resistencia. La terminología de 'señal alrededor de 4.5V' y 'tierra' y 'fuente de alimentación negativa' es algo confusa, por lo que no quería usarla ... en el ejemplo, VR se muestra como el triángulo de tierra.

— Whit3rd

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La etapa del tótem de salida en un 324 está polarizada para una baja corriente de reposo, lo que significa que ambos dispositivos pasan a una baja corriente cuando no hay demanda de corriente de salida. Esto reduce la ganancia y conduce a una distorsión cruzada. Si la carga es bipolar, a veces la corriente de salida será cero.

Una carga que solo genera o hunde corriente mantendrá un transistor de salida activado y reducirá significativamente esta fuente de distorsión.

Una carga bipolar puede polarizarse en una unipolar con una resistencia pullup o pulldown suficientemente pequeña colocada a través de ella.

¿Deberíamos usar pullup o pulldown? Los 324 transistores de salida generarán más corriente de la que pueden hundirse. Entonces, una corriente de polarización más pesada, para hacer frente a una carga más grande, se puede usar si se trata de un pulldown.

— Neil_UK
fuente

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Una carga adicional a tierra que mantiene el transistor de salida superior conduciendo bajo todas las condiciones de carga y señal eliminará la distorsión cruzada (pero otros efectos como la velocidad de rotación limitada y la no linealidad con ganancia finita aún causarán cierta distorsión).

Es posible que no pueda obtener tanta oscilación de voltaje como con una resistencia al riel de suministro positivo, pero es posible que pueda obtener más corriente. El valor de la resistencia puede tener que ser inferior a 10K, dependiendo de la carga.

— Spehro Pefhany
fuente

¿Importa si la resistencia está conectada desde la salida al riel positivo VS conectándola desde la salida al riel negativo ?, ¿cuál es el criterio para determinar el valor de la resistencia dependiendo de la carga?

— Ss

@SpehroPefhany, a menos que esté leyendo mal las hojas de datos, el 324 es mejor para obtener corriente que para hundirse, donde 'mejor' significa más corriente especificada, aunque no he analizado el cambio de voltaje

— Neil_UK

@Neil_UK Vaya, eso es lo que quiero decir escribir. Reemplazará el comentario.

— Spehro Pefhany

Cambia la oscilación y el LM324 es mejor en el suministro de corriente que en el hundimiento, por lo que hará alguna diferencia en cuanto a qué rango de resistencias funcionará. El criterio es asegurarse de que el amplificador esté siempre suministrando (o hundiendo) corriente neta independientemente de las condiciones de carga y señal. Si tiene una carga inductiva o capacitiva, tendrá que dar cuenta de eso, o si la carga está conectada a tierra, el riel +, en algún punto intermedio, etc. El modelado podría ser más fácil: solo mire la corriente en salida de amplificador y ver si cambia de signo (y darle un margen)

— Spehro Pefhany

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Su respuesta está en el primer párrafo de su pregunta.

Si observa el esquema interno del LM358, verá por qué agregar la resistencia externa del pin o / p al riel de suministro negativo. El amplificador operacional no le importa si está utilizando una fuente de alimentación bipolar o de un solo extremo.

La distorsión se reduce debido a la corriente a través de esa resistencia externa. En su caso, 4.5V a través de la resistencia.

Aunque la hoja de datos recomienda un valor de 6,2k, normalmente uso 4.7k solo para mantener la cuenta regresiva de mi componente BOM. Cualquiera de los dos valores funciona bien.

— Dwayne Reid
fuente