Операционный усилитель с однополярным питанием и связью по переменному току

Попробовав разные вещи, я обнаружил, что добавление резистора 1 кОм к земле после последнего конденсатора, похоже, исправляет это, но я не могу понять, почему. Это правильный способ сделать это? Почему 1К?

Не обязательно 1 кОм. С таким же успехом это может быть 10 кОм, 100 кОм или 1 МОм. Конденсатор 10 мкФ и выходной резистор образуют цепь верхних частот. Это означает, что они пропускают высокие частоты и блокируют низкие. При 0 Гц постоянный ток полностью заблокирован. Точка, в которой мощность выходного сигнала уменьшается вдвое, называется частотой среза и определяется как:

Таким образом, с 1 кОм и 10 мкФ частота среза составляет 15,9 Гц и подходит для звука.

У меня только TL072, подойдет? Я предполагаю, что это было бы проблемой, если бы я использовал очень низкий источник питания (например, 5 В) для моего операционного усилителя, но должен быть в порядке с источником питания 12 В, я ошибаюсь?

Да, TL072 будет работать нормально, но поскольку выходной сигнал не является «от рельса к рельсу», вы увидите отсечение, если ваш выходной сигнал превысит примерно 8 вольт от пика к пику.

Поскольку на конденсаторе нет нагрузки, ток для зарядки конденсатора отсутствует, и на конденсаторе будет 0 В. Если выход операционного усилителя имеет смещение постоянного тока 6 В, то же самое будет и с другой стороны конденсатора. Когда вы подключаете резистор от выхода конденсатора к земле, он устанавливает смещение постоянного тока на выходе и позволяет току течь через конденсатор для его зарядки, поэтому на крышке будет 6 В.

Технически операционный усилитель, который обычно питается от двойного источника питания, может использоваться с одним источником питания, если входные и выходные сигналы достаточно малы и не достигают напряжения питания. То есть, если вы отключите 12 В и установите вход и выход на 6 В, где вход составляет 1 В, а выход — 2 В, тогда все в порядке, поскольку у вас достаточно запаса мощности. В других приложениях, где вы хотели бы иметь небольшой источник питания и использовать его в качестве единого источника для усиления сигнала переменного тока с помощью связи по переменному току, у вас могут возникнуть проблемы с настройкой, о которой я упоминал. В этом случае лучшим вариантом является операционный усилитель с одной шиной питания. Даже если вы не использовали более низкий Olathe для источника питания, а просто хотели увеличить диапазон выходного и входного сигнала, то операционный усилитель «rail-to-rail» в любом случае был бы идеальным. Успокаивающие, такие как opa340 для малой мощности и TLV271 для более высоких напряжений, являются хорошими операционными усилителями с одним входом и выходом от шины питания к шине с нормальной полосой пропускания. Если вам нужна большая пропускная способность, вы можете найти другие на DigiKey. Просто ищите операционные усилители с входом и выходом.

TL072 будет работать, если вы используете Vcc 12 В и сохраняете колебания входного и выходного напряжения меньше, чем максимальный диапазон входного и выходного сигнала, указанный в таблице данных.

Причина, по которой ваш сигнал не был связан по переменному току на выходе, заключается в том, что у вас нет нагрузочного резистора. Это означает, что выход был подключен к очень высокому импедансу и почти конденсаторной нагрузке. Когда два конденсатора соединены последовательно с напряжением на них, средняя точка также будет иметь постоянное напряжение. Чтобы решить эту проблему, вы должны разместить нагрузку, например, 10 кОм.

Попробовав разные вещи, я обнаружил, что добавление резистора 1 кОм к земле после последнего конденсатора, похоже, исправляет это, но я не могу понять, почему.

Это хорошо известная ситуация, когда ОП обнаруживает, что какое-то средство помогает, но не может понять, почему ... Проблема в том, что он / она знает конкретное решение схемы, но на самом деле не понимает основную (смещенную) идею . Лучше всего его можно представить интуитивно, думая о конденсаторах связи как о «батареях, изменяющих напряжение» ... и думая геометрически, как в ответе Раза («поднять», «поднять» и т. Д.). «Подход Энди с высокочастотной схемой» является формальным и не подходит для интуитивного понимания. Это пригодится позже для расчетов.

Проще говоря, входной конденсатор емкостью 10 нФ «поднимает» входное синусоидальное напряжение, последовательно добавляя 6 В, а выходной конденсатор емкостью 10 мФ «понижает» выходное напряжение операционного усилителя, последовательно вычитая 6 В. Для этого оба конденсатора следует предварительно зарядить через какие-то относительно низкоомные цепи до 6 В (как аккумуляторные батареи). Входной конденсатор заряжается от источника входного напряжения; поэтому последний должен быть «гальваническим» (низкое сопротивление постоянному току). Выходной конденсатор заряжается через низкоомную нагрузку постоянного тока, которая; так что в первую очередь надо подключить нагрузку.

Было бы интересно нарисовать пути тока для трех типичных случаев — нулевого, положительного и отрицательного входного напряжения. Я сделал это для классического транзисторного каскада усиления переменного тока в своем ответе ниже (идея та же):

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

Напряжение, которое считывается, является только умеренным, если, конечно, крышка не протекает, потому что 10 мкФ против входного сопротивления измерительного прибора от 10 до 100 МОм потребует времени, чтобы сбросить 6 вольт на выходной крышке до потенциала земли.

В операционном усилителе, который работает с двумя источниками питания, есть земля с напряжением 0 В, поэтому вы должны сказать + 6 В, Земля, а затем -6 В. Когда вы меняете источник питания для метода только с положительным напряжением, вам нужно поднять отрицательное напряжение питания, то есть вы увеличиваете - 6 В на + 6 В, чтобы получить 0 В, и вы повышаете положительное питание + 6 В на + 6 В, поэтому положительное питание становится +12В, верно? Ну и все остальное тоже нужно поднять на +6В. Вы уже начали делать это с этим источником смещения на 1/2 В +, но вы забыли поднять все другие узлы, которые ранее также были на 0 В. Вам нужно запитать от делителя 1/2V+ все, что будет на 0V, используя двойные источники питания, вам нужно поднять ВСЕ на +6V, помните? Хорошим способом сделать это было бы подать на каждый узел резистор большого номинала, снятый с делителя 1/2 В +,