Op Amp Pufferkette "Latching"

Question

Ernsthaft verwirrt über das Verhalten einer Schaltung. Siehe unten schematisch.

Was wir sehen, ist Folgendes: Der Ausgang des ersten LMC6081 (linke Seite von R2) verhält sich wie erwartet: ein einfacher Spannungsfolger, dessen Ausgang mit seinem Eingang übereinstimmt. Nach R2 ist der Knoten jedoch (bei TP1) immer 0 V, unabhängig von der Eingabe vor R1; TP2 liest immer ungefähr + 1V. Dies ist eine relativ einfache Schaltung, daher ist unklar, warum der Follower funktioniert, aber keiner der Wechselrichter (um die Diskussion zu verhindern, bestand der Zweck der beiden Wechselrichter ursprünglich darin, einen Offset zu puffern, der zuvor zum Pufferausgang hinzugefügt wurde).

Wir dachten anfangs, dass wir gerade die zweite und dritte Stufe während des Tests durchgebrannt hatten. Wir haben diese LMC6081 durch AD820 ersetzt, weil wir sie zur Hand hatten. Die Gleichtaktanforderung für jede Stufe sollte sicher außerhalb unserer Eingänge liegen, da unser Vcm während des Testens niemals über 0,5 bis 0,6 V liegen sollte. Unsere einzigen Hinweise sind:

1. die Tatsache, dass sich die Schaltung entweder mit 3 LMC6081 oder 1 LMC6081 und zwei AD820 identisch verhielt
2. Von der Tischversorgung, die die + 5V-Schiene und die Stromversorgung für den negativen Regler liefert (das Schalten von MAX1681 ergibt -5V), fließt ein erheblicher Strom (bis zu 40 mA), während dieser Stromkreis mit Strom versorgt wird

Irgendwelche Gedanken?

EDIT, 8/26

Nach der ersten Antwort haben wir einige Tests auf der Strecke mit geringfügigen Änderungen durchgeführt. Letzte Schaltung unten gezeigt:

Bei getrenntem R4 funktionierte der Puffer LMC immer noch wie vorgesehen und TP1 war immer noch Null. Überprüft, ob keine Stifte mit GND oder den Stromschienen kurzgeschlossen wurden und dies nicht der Fall war. Installierte die Kondensatoren wie oben gezeigt und jetzt funktionierte der Ausgang des ersten AD820 (Knoten zwischen R3 und R4) ordnungsgemäß (Wert war die invertierte Version des Eingangs zu R2). Ersetzt R4 und das gleiche war wahr; Der Knoten zwischen R4 und R5 war Null, der Knoten zwischen R5 und R6 war die invertierte Version des Knotens zwischen R3 und R4. Außerdem ist der Stromverbrauch der Tisch-Gleichstromversorgung auf ~ 10 mA gesunken. Es gab also eine Art Schwingungsproblem, das anscheinend behoben wurde.

Es gibt jedoch immer noch ein Problem mit der Kette: Bei TP2 sehen wir jetzt immer 0 V. Wir haben bereits überprüft: dass TP2 keine Kontinuität zu GND hat; R6 und R7 sind die Werte, von denen sie sagen, dass sie es sind; Der Spannungsteiler und TP2 sind tatsächlich von stromaufwärtigen Pfaden isoliert (stromaufwärtige Schaltungen sind der Einfachheit halber nicht gezeichnet).

Bearbeiten, 27.08.20

Gemäß der folgenden Diskussion wurden umfangreiche Messungen der Stufe 3 und des Spannungsteilers durchgeführt. Nachfolgend finden Sie eine Liste dieser Messungen (einige sind nur aus Gründen der Vernunft überflüssig), gefolgt von einer Grafik, die diese zeigt (in schematischer Form, also zugegebenermaßen ein wenig unsinnig):

• Vout von Stufe 3 hat keine Kontinuität zum Ausgang von R6. Der Knoten zwischen R5 und R6 hat keine Kontinuität zu TP2, das Ausgangspad von R6 jedoch. Das Ausgangspad von R6 hat Durchgang zum Eingangspad von R7; Der Widerstand zwischen ihnen beträgt 0,1 Ohm.
• R7 zeigt fast genau 82 kOhm am Messgerät an, unabhängig davon, ob die Messkabel entweder auf dem Lötpad oder zwischen dem Eingangspad und einer separaten Masse angeordnet sind.
• Wenn der Widerstand zwischen den R5- und R6-Knoten (am R6-Eingangspad) und einer separaten Masse gemessen wird, werden fast genau 282 kOhm gemessen. Wenn die Knotenleitung vom R6-Eingangspad zum Ausgangspin der Stufe 3 bewegt wird (nur durch einige mm Spur getrennt), beträgt der Messwert ~ 5 + MOhm.
• In ähnlicher Weise ergibt das Messen des Widerstands zwischen Vout von Stufe 3 und dem R6 / R7-Knoten ~ 3,5 MOhm und ein Anstieg (was kapazitives Laden anzeigt), aber das Bewegen der Vout-Leitung zum Eingangsfeld von R6 ergibt fast genau 200 kOhm.
• Das Messen des Widerstands zwischen dem Ausgangsstift von Stufe 3 und dem Eingangsfeld von R6 ergibt jedoch 0,1 Ohm.

Es werden noch einige andere Überprüfungen durchgeführt (wie im Bild zu sehen), aber die seltsamen Impedanzwerte um die kurze Spur, die R5, R6 und Stufe 3 Vout verbindet, machen keinen Sinn. Wenn Sie die Messleitung um einige mm bewegen, ändert sich der Widerstand erheblich, obwohl das R zwischen diesen Pads 0,1 Ohm beträgt.

Answer 1

1 - Die Tatsache, dass TP1 auf Null ist, ist ein gutes Zeichen. Wenn Sie wissen, wie invertierende Verstärker funktionieren, sollten Sie dies erkennen.

2 - Angenommen, TP1 ist tatsächlich mit dem Ausgang des ersten AD820 verbunden, ist dies in der Tat ein Problem. Sie sollten den Widerstand vom Ausgang des ersten AD820 zum Eingang des zweiten trennen und prüfen, ob der Ausgang des ersten tatsächlich bei Null steckt.

Wenn dies der Fall ist, haben Sie entweder einen schlechten Operationsverstärker (unwahrscheinlich, da der erste Operationsverstärker anscheinend das gleiche Problem hatte) oder, wahrscheinlicher, Sie haben den Ausgang versehentlich gegen Masse kurzgeschlossen.

3 - Eine Ziehung von 40 mA ist in der Tat signifikant. Ihre gezeichnete Schaltung kann das nicht, daher ist es ziemlich sicher, dass Ihr Schaltplan nicht genau ist und Sie einen Pin haben, der mit Masse oder Stromversorgung verbunden ist, was nicht sein sollte.

4 - Eine mögliche Ausnahme von 3 ist die Möglichkeit, dass Ihre Impedanzpegel und Ihr Layout dazu führen, dass einer oder beide 820s schwingen. Ich weiß nicht, wie Sie Ihre Schaltung aufgebaut haben, aber es ist möglich, dass Ihre 1-M-Eingangswiderstände mit der Eingangskapazität interagieren (verursacht durch schlampiges Layout) und das Ergebnis eine Schwingung ist.

Als Faustregel gilt, dass Operationsverstärker NIEMALS ohne Rückkopplungskondensator betrieben werden dürfen, insbesondere bei großen Eingangswiderständen. Versuchen Sie, eine 10 - 100 pF-Kappe über jeden Rückkopplungswiderstand zu setzen. Mit 1 M Widerständen wird dadurch die verfügbare Bandbreite eher begrenzt, aber das ist besser als Oszillation. Wenn das Problem dadurch behoben wird, können Sie mit dem Reduzieren der Kondensatorwerte experimentieren - jedoch erst, wenn Sie versucht haben, Kappen mit angemessener Größe zu verwenden.