Menambahkan resistor untuk mengurangi distorsi crossover di LM324 / LM358

8

Saya sedang menonton video Bob Pease yang legendaris, di mana ia mengatakan bahwa LM324 / LM358 biasa bukan penguat distorsi rendah, namun, jika Anda menambahkan resistor 10K dari output opamp ke rail supply negatif, maka, distorsi sangat berkurang.

Tampaknya dalam video mereka menggunakan catu daya bipolar, jadi pertanyaan saya adalah: jika saya menggunakan LM324 / LM358 dengan catu daya tunggal, katakanlah 9V dan pentanahan, akan menambahkan resistor dari keluaran ke pentanahan juga menurunkan distorsi? Saya harus menambahkan bahwa im menambahkan bias 4.5V ke input dari opamp sehingga output idle di 4.5V. Skema berikut menampilkan apa yang saya lakukan

skema

mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab

Tautan video adalah sebagai berikut: Whats All This Distortion Stuff, Bagaimanapun?

operational-amplifier linear distortion Ss
sumber
Itu tergantung pada beban (selain resistor yang Anda tambahkan).
Whit3rd
Dengan pengaturan biasing dan tanpa umpan balik, bukankah seharusnya klip output ke rail positif sepanjang waktu (kecuali jika input AC memiliki amplitudo ekstrim)?
hmakholm tersisa Monica
Saya lupa menambahkan resistor umpan balik, saya baru saja mengedit skema
Ss

Jawaban:

11

Tahap output dari LM324 memiliki impedansi output yang rendah ketika sumber arus keluaran (ketika setengah 'push' dari tahap push-pull aktif), dan ketika ia menenggelamkan arus output (ketika bagian 'tarik' dari tarik-dorong panggung aktif). Ini mematikan (masuk impedansi tinggi) pada arus keluaran nol, dan itu menyebabkan 'titik mati' dalam karakteristik transfer.

Untuk mengurangi distorsi, Anda tidak boleh membiarkan arus tahap keluaran nol.

sayaHaikamuthalkamut=-sayalHaiSebuahd+VHaikamuthalkamut-VRR≠0
Itu memastikan bahwa arus beban ditambah arus keluaran resistor addon selalu nol, di semua nilai tegangan sinyal keluaran.

Itu berarti resistor pullup dalam hubungannya dengan beban yang memiliki kemampuan terbatas untuk menenggelamkan arus, atau resistor tarik turun bersamaan dengan beban yang memiliki kemampuan terbatas untuk sumber arus. Sebuah resistor untuk 'ground' mungkin tidak memenuhi persyaratan.

Whit3rd
sumber
VR dalam rumus Anda adalah tegangan melintasi resistor shunt? Akankah sebuah resistor ke ground jika outputnya pada 4.5V idle, tidak akan memenuhi persyaratan?
Ss
@AJ Sebuah resistor ke ground hanya cocok jika itu, ditambah beban apa pun yang ada di op amp, menarik arus NET positif atau negatif. Dan, jangan pernah nol arus. Sebuah op amp dapat menggerakkan banyak beban ganjil dan tidak selalu menjadi penghambat lainnya.
Whit3rd
@ AJ - tegangan melintasi resistor shunt adalah perbedaan, seperti dalam rumus, dari output dan tegangan koneksi-resistor. Terminologi 'sinyal sekitar 4.5V' dan 'ground' dan 'catu daya negatif' agak membingungkan, jadi saya tidak ingin menggunakannya ... dalam contoh, VR ditampilkan sebagai ground triangle.
Whit3rd
6

Tahap tiang totem keluaran dalam 324 dibiaskan untuk arus diam rendah, yang berarti kedua perangkat arus rendah ketika tidak ada arus keluaran yang diminta. Ini mengurangi keuntungan dan menyebabkan distorsi crossover. Jika bebannya bipolar, maka pada saat ini arus keluaran akan menjadi nol.

Beban yang hanya sumber atau tenggelam saat ini akan membuat satu transistor output aktif, dan secara signifikan mengurangi sumber distorsi ini.

Sebuah beban bipolar dapat dibiaskan menjadi unipolar dengan tahanan pullup atau pulldown yang cukup kecil ditempatkan di atasnya.

Haruskah kita menggunakan pullup, atau pull-down? Transistor output 324 akan sumber lebih banyak arus daripada yang bisa tenggelam. Jadi arus bias yang lebih berat, untuk mengatasi beban yang lebih besar, dapat digunakan jika itu diturunkan.

Neil_UK
sumber
5

Penambahan beban ke ground yang menjaga agar transistor output atas tetap bekerja di bawah semua kondisi sinyal dan beban akan menghilangkan distorsi crossover (tetapi efek lain seperti laju perubahan tegangan terbatas dan nonlinier dengan gain terbatas masih akan menyebabkan beberapa distorsi).

Anda mungkin tidak bisa mendapatkan ayunan tegangan sebanyak dengan resistor ke rel pasokan positif, tetapi Anda mungkin bisa mendapatkan lebih banyak arus. Nilai resistor mungkin harus lebih rendah dari 10K, tergantung pada bebannya.

Spehro Pefhany
sumber
Apakah penting jika resistor dihubungkan dari output ke rel positif VS yang menghubungkannya dari output ke rail negatif ?, apa kriteria untuk menentukan nilai resistor tergantung pada beban?
Ss
@SpehroPefhany kecuali saya salah membaca lembar data, 324 lebih baik dalam sumber arus daripada tenggelam, di mana 'lebih baik' berarti lebih banyak arus yang ditentukan, meskipun saya belum menganalisis swiing tegangan
Neil_UK
@Neil_UK Ups itulah yang saya maksud untuk menulis. Akan mengganti komentar.
Spehro Pefhany
Ini mengubah ayunan dan LM324 lebih baik dalam sumber arus daripada menenggelamkannya, sehingga akan membuat beberapa perbedaan seperti apa kisaran resistensi akan bekerja. Kriteria adalah untuk memastikan amplifier selalu sumber (atau tenggelam) arus bersih terlepas dari kondisi beban dan sinyal. Jika Anda memiliki beban induktif atau kapasitif, Anda harus memperhitungkannya- atau jika beban terhubung ke ground, rel +, di suatu tempat di antara dll. Memodelkannya mungkin paling mudah- lihat saja arus di op- output amp dan lihat apakah ada perubahan sign (dan berikan sedikit margin)
Spehro Pefhany
4

Jawaban Anda ada pada paragraf pertama dari pertanyaan Anda.

Jika Anda melihat skema internal LM358, Anda akan melihat mengapa menambahkan resistor eksternal dari pin o / p ke rel pasokan negatif. Op-amp tidak peduli apakah Anda menggunakan catu daya tunggal-berakhir atau bipolar.

Distorsi berkurang karena arus yang melalui resistor eksternal. Dalam kasus Anda, 4.5V melintasi resistor.

Meskipun datasheet merekomendasikan nilai 6,2k, saya biasanya menggunakan 4,7k hanya untuk menjaga agar komponen BOM saya turun. Nilai keduanya berfungsi dengan baik.

Dwayne Reid
sumber