Usando OP AMP para amplificar tensão

[Felipe Arcaro]

Fala pessoa, tudo bem?

To trabalhando num projeto aqui e to tentando simular um circuito simples no Proteus. 

Eu tenho um OP AMP AD826AN e gostaria de amplificar uma tensão de 5V para 15~20V.

Eu consegui montar o sistema mas a amplificacao esta fazendo com que o formato da onda de input seja modificado. 

E tambem, quando monto esse sistema num protoboard, nao estou obtendo o mesmo resultado que tenho na simulacao.

 

Alguem tem alguma ideia do que pode ser?

 

Obrigado.

 

 

[aphawk]

@Felipe Arcaro,

 

Mude as baterias que alimentam o amp op.

 

Coloque uma do terra ao positivo, e outra do terra ao negativo.

 

Nem analisei o resto, mas isto já deve ajudar.

 

Paulo

[faller]

A bateria está invertida:

[Felipe Arcaro]

Eu ja troquei a bateria e tambem a inverti, a unica coisa que me fez conseguir fazer funciona foi deixar sem a bateria. (Imagino que o software pegue o power supply necessario pra atingir a frequencia e tensão que eu quero)

Meu objetivo 'e pegar uma onda de 20KHz-50KHz com aproximadamente 5V e amplificar a tensão para 15V (ganho de 3).

 

Eu li o datasheet do op amp e parece que ele serve perfeitamente pra essa tarefa, o problema é quando monto esse mesmo sistema num protoboard. A onda fica sem formato definido e nao esta amplificando tensão.

[faller]

Experimentaste alimentar com duas baterias, uma fazendo o V+ e outra fazendo o V-

Quem sabe é isso, só com uma bateria talvez não dê, pelo menos nessa topologia dai..

[aphawk]

@Felipe Arcaro,

 

Experimente colocar um capacitor ceramico de 100 nF entre a entrada do operacional e a entrada de sinal.

 

Paulo

[Felipe Arcaro]

Eu estou usando TekPower DC POWER SUPPLY HY3005D pra gerar as tensoes, então nao acredito que pilhas sejam necessarias agora, para teste.

Tentei colocar o capacitor, esta amplificando a tensão, mas para um pouco mais do que o desejado (o que nao vem a ser um problema).

A onda continua sendo afetada e tambem aparece alguns harmonicos, segue a foto:

 

 

Estou usando o mesmo esquema da foto que postei, e o que me intriga é que no computador a simulacao funciona perfeitamente, enquanto que no circuito que criei esta difícil disso acontecer.

Tambem tentei colocar o capacitor como aphawk sugeriu, mas nao deu alterou nada no output.

[MOR_AL]

Seu circuito está claramente saturando o sinal em suas duas extremidades.

Observe:

1 - O nível de tensão necessário entre o nível máximo do seu sinal e o valor da fonte de alimentação. Isso é válido para ambos extremos (negativo e positivo).

2 - Apesar do operacional poder amplificar os 50kHz por 3, observe que há um limite te tensão em função da amplitude do sinal de saída com a carga.

Seu sinal senoidal de entrada também não é dos melhores.

Coloque uma foto (de preferência sem ser necessário entortar o pescoço) do seu circuito. E que apareçam os pinos de alimentação (+V, terra e -V). Qual é o valor de +V e -V?

Qual é o valor da escala dos seus dois sinais mostrados na foto anterior?

Multiplique R1 e R2 por 10 ou 100.

MOR_AL

[vtrx]

 

Coloque uma foto (de preferência sem ser necessário entortar o pescoço)

Boa

[MatheusLPS]

@Felipe Arcaro

 

No início do tópico você diz possuir o AD826AN.

 

Mas na simulação usou outro operacional.

 

Alem das dicas já citadas, de acordo com o datasheet do AD826, a tensão máxima de alimentação desse CI é de +-18V. Se você aplicar 5V, a onda irá distorcer com os valores usados.

 

Já te falaram para usar duas baterias. Com isso você faz um terra flutuante. Algo do tipo:

 

 

Só não encontrei a fórmula para calcular o ganho no datasheet.

 

Alguém viu aí?

 

Outra dica: Para simular valores da ordem de dezenas de Hz, nunca use o Osciloscópio do Proteus. A simulação fica lenta e na maioria das vezes não funciona. Veja que usei gráficos. Fica muito mais fácil de ver as ondas.

 

Falou

[faller]

Só não encontrei a fórmula para calcular o ganho no datasheet.

 

O ganho e determinado pela relação de valores de 1+(R2/R1) ai no circuito. Não é característica do CI e sim da topologia de um AmpOp

[MatheusLPS]

@faller

 

Aí que tá Faller, pensei nisso mas de acordo com a simulação (nunca confie demais nela), ela mostra um sinal de 5V entrando e dois resistores, 20k e 10K. O ganho deveria ser 2, mas mostra ser 3.....

 

Falou

[MOR_AL]

O ganho é V0 / Vin = (R1 + R2) / R1 = 3

 

Vin está para R1, assim como V0 está para R1 + R2.

 

MOR_AL

[Felipe Arcaro]

To montando o sistema e testando de varias formas que eu consigo antes de postar alguma coisa, mas tenho uma duvida.

Se ao invés de usar os resistores de 10K e 20K eu usar 1K e 3K, para obter um ganho de 4 a partir da formula que o MOR_AL passou, ha divergencia nos resultados? Digo em termos do formato da onda.

Obrigado.

Só atualizando, fiz exatamente o circuito que o MatheusLPS falou, mas troquei os resistores e usei uma fonte de energia (definindo como 9V) pra uma das baterias e uma pilha de 9V pra outra.

Funcionou perfeitamente no meu caso. A tensão inicial foi de 1V e a frequencia de 20KHz, usando R1 com 1K e R2 com 3K, consegui chegar a tensão de 4.4V, o que é exatamente o que preciso.

Vou continuar fazendo alguns testes pois essa é somente uma parte do projeto, mas gostaria de agradecer a todos que responderam e me ajudaram.

[MatheusLPS]

@Felipe Arcaro

 

Que bom que tenha funcionado. 

 

Apenas coloquei em desenho o que já tinham te falado.

 

Tendo mais dúvidas, só perguntar...

 

Ahhhh

 

Sobre sua última pergunta:

 

 

 

Se ao invés de usar os resistores de 10K e 20K eu usar 1K e 3K, ha divergencia nos resultados?

 

Nao sei. Os colegas acima com certeza sabem.

 

Falou

[aphawk]

@Felipe Arcaro,

Com isto voce está abaixando o valor da carga, o que vai exigir mais corrente, e por sua vez faz com que a amplitude máxima do sinal na saida caia um pouco. Mas está dentro do limite normal de uso dele.

Normalmente, nesse tipo de circuito, usa-se um pequeno capacitor em paralelo com o resistor de realimentação, para que o ganho caia conforme aumente a frequência do sinal e com isso ganha-se mais estabilidade no circuito como um todo.

Quando você usa um resistor de baixo valor, implica em um capacitor de valor maior.

Paulo

[Felipe Arcaro]

aphawk, essa era exatamente outra duvida minha. Em todos os circuitos que tinha visto na internet, sempre aparecia um capacitor e eu nao sabia exatamente qual era a funcao dele. Se eu colocar ele em serie eu nao estou criando um filtro RC low pass? Antes de usar a placa que comprei no ebay pra gerar frequencias (DDS AD9850), eu estava tentando gera-las diretamente do arduino, e aparentemente esse filtro é um requerimento. 

 

Outra duvida referente a esse sistema, agora usando a placa que funcionou perfeitamente pro meu proposito, eu estou conseguindo uma onda pura de seno, onde escolho a minha frequencia. Meu objetivo sempre foi varia-la entre 20KHz e 50KHz, o que é facilmente feito alterando a ultima linha desse codigo (a tensão é de 1V):

 

<code>/*

 * A simple single freq AD9850 Arduino test script

 * Original AD9851 DDS sketch by Andrew Smallbone at www.rocketnumbernine.com

 * Modified for testing the inexpensive AD9850 ebay DDS modules

 * Pictures and pinouts at nr8o.dhlpilotcentral.com

 * 9850 datasheet at http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD9850.pdf

 * Use freely

 */

 

 #define W_CLK 8       // Pin 8 - connect to AD9850 module word load clock pin (CLK)

 #define FQ_UD 9       // Pin 9 - connect to freq update pin (FQ)

 #define DATA 10       // Pin 10 - connect to serial data load pin (DATA)

 #define RESET 11      // Pin 11 - connect to reset pin (RST).

 

 #define pulseHigh(pin) {digitalWrite(pin, HIGH); digitalWrite(pin, LOW); }

 

 // transfers a byte, a bit at a time, LSB first to the 9850 via serial DATA line

void tfr_byte(byte data)

{

  for (int i=0; i<8; i++, data>>=1) {

    digitalWrite(DATA, data & 0x01);

    pulseHigh(W_CLK);   //after each bit sent, CLK is pulsed high

  }

}

 

 // frequency calc from datasheet page 8 = <sys clock> * <frequency tuning word>/2^32

void sendFrequency(double frequency) {

  int32_t freq = frequency * 4294967295/125000000;  // note 125 MHz clock on 9850

  for (int b=0; b<4; b++, freq>>=8) {

    tfr_byte(freq & 0xFF);

  }

  tfr_byte(0x000);   // Final control byte, all 0 for 9850 chip

  pulseHigh(FQ_UD);  // Done!  Should see output

}

 

void setup() {

 // configure arduino data pins for output

  pinMode(FQ_UD, OUTPUT);

  pinMode(W_CLK, OUTPUT);

  pinMode(DATA, OUTPUT);

  pinMode(RESET, OUTPUT);

 

  pulseHigh(RESET);

  pulseHigh(W_CLK);

  pulseHigh(FQ_UD);  // this pulse enables serial mode - Datasheet page 12 figure 10

}

 

void loop() {

  sendFrequency(50e3);  // freq

  while(1);

}</code>

 

Estou usando a biblioteca DDS tambem, e gostaria de saber se é possivel fazer um sweep variando entre 20KHz e 50KHz. 

E tambem, apesar de ainda nao ter conseguido isso, o gerador funciona perfeitamente, e o circuito op amp funciona perfeitamente do mesmo jeito, mas usando o gerador de onda digital (com as mesmas caracteristicas do que obtenho do arduino), mas quando junto os dois (arduino gerando onda+circuito op amp), eu nao consigo fazer com que deem o mesmo resultado, o que me parece muito estranho visto que eu so troco um cabo do circuito.

 

Obrigado pessoal, novamente.

 

[aphawk]

@Felipe Arcaro,

 

Sim, é um filtro RC na teoria. Mas, repare numa coisa, a impedância de entrada desse teu circuito é altíssima, portanto pode colocar um capacitor de 0,47 uF cerâmico e ele vai permitir passar frequências muito baixas quase sem perda. Talvez seja necessário colocar um resistor de uns 100K entre a entrada positiva do amp-op e o terra, só para poder fazer circular corrente no capacitor. Faça o teste sem primeiro, e se perceber algo estranho coloque o resistor.

 

Paulo

[Felipe Arcaro]

Eu testei com o capacitor na entrada e aparentemente não funcionou (disseram aqui que o sistema de entrada 1V é fraco demais para passar pelo capacitor). Colocando ele na saída do sistema, antes de medir, ele foi capaz de reduzir significamente o offset e dar o resultado esperado. 

Agora usei outro op amp, mas sem nenhum resistor e capacitor, apenas com as fontes de energia, input e output com o objetivo de usá-lo como buffer (aumentando apenas a corrente). Tomei essa medida porque como vou usar o output em um piezo, necessito de uma corrente mais alta pra que ele funciona de forma eficiente. Essa é a teoria que estou tentando aplicar na prática e vendo se realmente vai funcionar. 

[aphawk]

@Felipe Arcaro,

 

Poe o resistor que vai funcionar. Se o Amp Op tiver impedância de entrada altíssima, dá esse pau mesmo, porisso que te passei a dica do resistor ao terra.

 

E o que disseram está errado, não tem nada a ver uma coisa com outra....

 

Paulo