0V를 교차 할 때 연산 증폭기 출력에 짧은 스파이크가 발생하는 이유는 무엇입니까?


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신호가 0V를 교차 할 때 연산 증폭기 출력에서이 스파이크를 인식하는 사람이 있습니까? 아래로 갈 때 위아래로 갈 때 스파이크됩니다. EEVBlog 비디오 중 하나에서 Dave는 오실로스코프에서 이와 같은 것을 지적하고 10k 피드백 저항 또는 이와 유사한 것을 사용할 때 발생할 수 있다고 말했습니다. 그러나 어떤 비디오인지 기억이 나지 않습니다. 이것은 TL071의 출력입니다 (실제로 TL074의 1/4). 이 제품은 2 개의 다른 TL071의 출력에서 ​​2.2k 저항을 통해 공급되며 피드백에는 10k 전위차계가 있습니다.

개략도

이 회로 시뮬레이션CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도

0V에서 스파이크

3 월 10 일 업데이트

아래 설명에서 언급했듯이 회로는 8 라인을 R2R DAC로 구동하는 ATmega328P 프로세서로 구성됩니다. DAC 출력과 0V 피드에서 DAC 출력을 반전 TL071 연산 증폭기로 중앙에 맞추기위한 DC 바이어스 전압. 이 연산 증폭기의 출력은 위 회로도에서 "OA2OUT"입니다.

개략도

이 회로를 시뮬레이션

R2R 네트워크 출력에는 10k 임피던스가 있으며 R4로 표시됩니다. R1과 R2는 오프셋 전압을 제공하며 병렬 임피던스는 9.5k이며 10k에 가깝습니다. 피드백 저항 (R3)도 10k이다. 따라서이 회로는 R2R 및 오프셋 전압을 합산하고 반전시킬 것이라고 생각합니다.

R2ROUT 지점에서 R2R 네트워크의 출력을 확인할 때 스파이크가 보이지 않습니다.

스파이크 없음

VOUT에서 연산 증폭기의 출력을 확인하면 스파이크가 나타납니다.

스파이크

나는 다른 몇 가지를 시도했다. 나는 10k 피드백 저항을 2.2k 저항으로 대체하려고 시도했습니다. 왜냐하면 Dave는 EEVBlog 비디오에서 10k 저항에 대해 언급 한 것을 기억했기 때문입니다. 그로 인해 스파이크가 악화되었습니다.

더 큰 스파이크

그런 다음 TL074 연산 증폭기를 LM6144 연산 증폭기로 교체해 보았습니다. 이 회로를 사용하여 다양한 연산 증폭기를 시험 해보고 그것들을 모두 다르게 만드는 이유를 이해하려고 노력했기 때문에 회로가 ​​모두 작동한다는 것을 알고 있습니다. 이번에는 모든 전환에 스파이크가 발생했습니다.

Lotsa 스파이크

마지막으로 환상적인 TLV2374를 사용해 보았지만 여전히 스파이크가 보입니다. 더 작지만 여전히 있습니다.

마지막 스파이크

아직도 이것을 알아 내려고 노력 중입니다. 지금까지 도와 주셔서 감사합니다!

3 월 13 일 업데이트

아래 @WhatRoughBeast 설명에 따라 R / 10 (1k) 부하로 R2R 출력을 측정하려고했습니다. 이제 스파이크가 보입니다! 또한 훨씬 시끄러운 것처럼 보입니다 ... 이것은 내가 전에 알아 차렸고 파워 레일과 가상 접지에서 10uF 커패시터로 고정하려고 시도했습니다. 소음을 줄였다는 의미에서 "작동"했지만 DAC 출력을 부드럽게하기 위해 작은 캡을 설치하려고 할 때 언급 한 진동 / 링잉을 소개했습니다. 이 모든 것들은 분명히 관련이 있습니다.

스파이크와 소음

그건 그렇고 이전에 @Brian Drummond가 제안한 100ohm 저항을 시도했지만 결과 신호가 너무 번져서 무슨 일이 일어나고 있는지 알 수 없었습니다.

여기서 테이크 아웃은 무엇입니까? 문제는 분명히 @WhatRoughBeast가 식별 한 MSB 동작입니다. R2R 네트워크를 통해 더 많은 전류를 사용하면 소음과 노이즈가 악화되는 것처럼 보입니다. 나는 R2R 신호를 비 반전 연산 증폭기를 통해 버퍼링하여 다른 작업을 수행하기 전에 버퍼링을 시도했지만, 그렇게 할 때 스파이크도 보았습니다. 그것을 걸러 내고 걱정하지 않는 유일한 솔루션입니까?


아마도 당신이 찾고있는 효과의 이름은 crossover distortion 일 것 입니다.
파이프

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신호 소스는 분명히 R-2R DAC이지만 질문은 실제로 이것을 언급해야합니다. (크로스 오버 왜곡이 아님) DAC를 opamp의 가상 접지 입력 대신 낮은 값의 저항 (100R)으로 실행하여 테스트하십시오. 아마 선형 적이지는 않지만 같은 단계가 나타납니다.
Brian Drummond 12

@Brian Drummond에게 감사합니다. EEVBlog 비디오를 기억하고 그것이 op amp 문제라는 것을 확신했기 때문에 R2R에 대해서는 언급하지 않았습니다. 질문에 집중하려고 노력하지만이 경우 더 많은 정보가 더 좋을 것입니다.
Willis Blackburn

업데이트 된 회로도를 통해 "R2R"포인트는 연산 증폭기의 반전 입력이며 일정한 전압으로 유지됩니다. 따라서 그 시점에서 아무것도 볼 수 없습니다. R / 10 저항을 접지로 구동 해보십시오.
WhatRoughBeast

3 월 10 일 스크린 샷을 찍기 전에 연산 증폭기 연결을 해제했습니다.
Willis Blackburn

답변:


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당신이보고있는 것은 다른 비트와 비교하여 msb의 켜기 / 끄기 시간이 일치하지 않는 것입니다.

이 코드가 코드 01111111에있는 8 비트 DAC 인 것처럼 가장하십시오. 다음 코드가 1000000 인 경우 올바르게 작동합니다. 그러나 일어나고있는 것은 내부적으로 msb가 다른 비트보다 약간 빠르게 응답한다는 것입니다. 이는 전환이 실제로 0111111에서 1111111에서 10000000으로 진행됨을 의미합니다. 11111111 코드는 매우 짧은 시간 동안 만 지속되지만 출력은 풀 스케일로 이동하려고합니다. 불일치 시간 (비트 스큐라고 함)은 매우 짧은 시간 동안 만 지속되므로 비교적 작은 펄스 (일반적으로 글리치)를 얻습니다. 이 효과는 실제로 비디오 DAC에서 매우 중요합니다. 왜냐하면 눈은 이런 종류의 것에 매우 민감하고 비디오 DAC의 중요한 특성은 총 글리치 에너지입니다.


죄송합니다. 표시가 되었으나 아직 확인되지 않았으므로 표시를 취소했습니다. 결함이 op 앰프로 들어가기 전에 DAC 출력에 글리치가 있는지 확인해야합니다. 그래도 말이됩니다.
Willis Blackburn

그 이유는 DAC가 실제로 8 비트 R2R 네트워크이고 MSB가 실제로 출력에 가장 가깝기 때문일 수 있습니까? 회로의 나머지 부분에 약간의 정전 용량이 있으므로 입력이 10000000으로 전환 될 때 01111111 신호의 일부가 남아 있습니까?
Willis Blackburn

@WillisBlackburn-수많은 가능성이 있습니다. 글리치가있는 단계에 대해 단계 크기가 더 크다는 사실은 msb 드라이브와는 다른 점이 있음을 나타냅니다. 그러나 표시된 비교적 긴 타임베이스 (20 usec / div)를 고려할 때 배치 문제가 발생할 가능성이 거의 없습니다. 글리치의 폭은 10 초에서 100 초 사이 인 것처럼 보이며 배치 지연으로 설명하기에는 너무 많습니다. 정전 용량? DAC의 회로도 없이는 말할 수 없습니다.
WhatRoughBeast

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@WhatRoughBeast 질문에 실제로 DAC를 언급하지 않는 한이 답변에 어떻게 도달했는지 궁금합니다. OP가 동의 한 DAC가 분명히 있으며, 그 대답은 옳아 보이지만 수정 구슬이나 다른 것이 있습니까?
abligh

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병렬 드라이브입니다. ATmega328P의 포트 D0 ~ D7은 R2R 네트워크의 입력에 직접 연결됩니다. 포트 D는 단일 명령으로 설정할 수있는 8 비트의 유일한 포트이므로 포트 D를 사용했습니다. (포트 C에는 리셋 핀이 6을 차지하고 비트 7이 없으며 포트 B 비트 6-7은 외부 크리스털이 차지하고 물론 포트 A는 없습니다.) 따라서 모든 스위치가 마이크로 컨트롤러 기능의 한계 내에서 동시에 설정됩니다. 오늘 저녁에는 글리치가 R2R 출력에 나타나는지 확인합니다.
Willis Blackburn

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실험 결과에 따르면 문제는 OpAmps에서 발생한 것으로 보입니다. OpAmp의 반전 입력 (예 : 공통 노드 R1 / R2 / R3 / R4와 반전 입력 사이)에 저항을 직렬로 연결하십시오. 시작하려면 10k 정도를 사용하십시오. 비 반전 입력에 다른 저항을 추가 할 수 있습니다 출력에서 오프셋에 관심이 있다면.

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