[問題] rail to rail op請益

[wanga10000 (Wanga)]

餓死抬頭
小弟在實作中用到一顆具rail to rail特性的放大器
http://www.ti.com/lit/pdf/sbos099
(Datasheet 請參考)
標準operation大概就是單電源5V，負電源接地
然後V+ V-和一個output
並且輸入輸出都有rail to rail

我實際在用的時候
需要放大一個振幅約0.2V的信號到2V
並且偏壓在2.5V的位置
於是我把他接成簡單的負回授放大器形式
https://i.imgur.com/FdzQLmS.jpg
(示意圖，實際值有小變動)

問題是，訊號在4V和1.5V就被截掉了
我後來試了很多種接法
包括接成反相，或是接輸出級
也試過把偏壓做在訊號源的負端然後不接輸入電容
都一樣是在1.5V或2V和4V的地方就被截掉

最後我索性接成unity gain
和datasheet的圖一樣，只差我有偏壓2.5V
結果它天殺的還是被截了

是因為輸出電流太大導致op內輸出級進入歐姆區？
還是因為輸入偏壓的關係？

我要如何改善電路才能讓他rail to rail呢？
跪求大大們解答 感謝
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更新實驗結果
因為我手邊暫時沒有9.1k和330電阻
所以我決定先由datasheet中的電路去做dc+ac的放大
https://i.imgur.com/iVsQ9dX.jpg
圖上訊號源的部份我這次用了波型產生器上的
DC offset 設定到1.25V 就沒有再偏壓和掛電容了
Output結果DC可以順利的被放大在2.5V
但AC部份還是出問題了  首先是振幅約0.5V：
https://i.imgur.com/xRIdbdN.jpg
底部已經有一點失真
振幅為0.7V左右：
https://i.imgur.com/AdsXrGp.jpg
本來要被放大到1.5V以下的尖端跑了上來
振幅再條大：
https://i.imgur.com/b2R9jRQ.jpg
可以看到1.5V以下的部份都被跑到4V左右

最後我接了電壓隨耦送入DC0～5V進入
在output端發現了幾個特性
第一是往上只能到4.4V就停了
第二是往下在1.5V時也會停住
但是到input在1.3V左右時ouptut會突然跑到4.4V
直到input到0V以下output才會回到0V
和我目前做的ac放大失敗的特性都吻合

根據上述幾點 我合理推論我拿到的op大概沒辦法做出rail to rail的特性
感謝y大和其他大大的指導!
順便問一下，有人有推薦同樣是單電源5V的其他rail to rail op嗎？感激不盡
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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 111.83.175.253
※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Electronics/M.1508076519.A.458.html
→ yunnlai: 1uF 右側到 兩個 200K ohm 相接處，串一個 100Kohm.
→ yunnlai: Non-Inv 與 output 接一個100Kohm.
感謝!明天到實驗室試試
※ 編輯: wanga10000 (111.83.175.253), 10/15/2017 23:32:11
→ yunnlai: 寫錯.Non-Inv/Output 不需接100K.
→ yunnlai: 總之,整體就是Non-Inv Adder架構.
推 mmonkeyboyy: 樓上好像是對的                                     10/15 23:53                                                 
推 furio: 算算你圖的輸出應該是1.1~3.6V好像沒問題,你說的截掉是指
→ furio: sinwave上下被砍非線性失真嗎?
→ wanga10000: https://i.imgur.com/Jt0YMf1.jpg
→ wanga10000: 大概是這樣 用了y大的方法還是被截了QQ
推 BrianCashman: 你要不要先接個電壓隨耦，在非反向腳輸入0跟5V
→ BrianCashman: 觀察看看OPA輸出飽和的電壓分別為多少，再檢討其他
是輸入DC嗎？晚點來試試看
→ mentchin: 如果40u拔掉改成直接接地可以嗎？
會沒辦法正常work
※ 編輯: wanga10000 (111.83.175.253), 10/16/2017 14:33:22
→ yunnlai: 輸入信號 0.2V 是 -0.1～～+0.1V, 或 0～～0.2V ?
→ yunnlai: 實驗量測是用信號產生器嗎？DC offset 功能沒開啟？
→ furio: 他以經有DC block,這只能問原PO,你輸入信號波型OK嗎?
→ wanga10000: 應該是-0.1～0.1 然後再掛上一個2.5VDC送入op 我信號
→ wanga10000: 目前測試用sin波 輸入量很ok 輸出量到的就是DC2.5V和
→ wanga10000: 被截的波型了
→ wanga10000: DC offset功能的話...我目前是沒用 但是如果我接一個
→ wanga10000: 輸入0～0.5V(DC offset條0.25)的信號然後電容跟偏壓
→ wanga10000: 拿掉 那得出的結果會是掛在DC2.5V的放大信號嗎？
→ yunnlai: 因是單電源供電，不適用 AC couple feedback,
→ yunnlai: 40uF 需移除，短路 成為 DC couple feedback.
→ yunnlai: 另上面的 200Kohm 換成 9.1Kohm. 下面200K換成330ohm.
→ yunnlai: 在 Non-Inv 得到 DC bias 0.17V. 把 Vin 移位到0V以上.
→ yunnlai: 再把1uF換成10uF 或拆下的40uF(47?).降低容抗.
→ yunnlai: 電容再串300/330ohm (9.1K&330的戴維寧等效)到Non-Inv.
→ wanga10000: https://i.imgur.com/Vk3lezc.jpg
→ wanga10000: 結合y大的說法改成這樣如何？我怕輸出沒辦法掛在2.5
→ wanga10000: 所以又另外隔了DC偏壓
→ wanga10000: 原來40uf是阻止dc放大 難怪沒有掛就無法運作了 上了
→ wanga10000: 一課!
→ wanga10000: 圖上忘記串電容跟阻抗了...
※ 編輯: wanga10000 (42.76.79.216), 10/17/2017 14:36:58
→ wanga10000: 已更新
推 BrianCashman: 奇怪波形是共模電壓範圍所致，照你所貼datasheet
→ BrianCashman: 應該不會這樣，是不是拿錯成其他型號的高精度OPA?
→ wanga10000: IC上的刻的型號沒錯，那是我從露天的IC電子行網拍訂
→ wanga10000: 的，所以有可能是....
→ wanga10000: 不過同一家寄來adc正常work，所以我一直懷疑我是哪裡
→ wanga10000: 用錯了
→ samm3320: Dc會被放大，op input dc只能0.2吧
推 samm3320: 然後10倍的話R ratio應該是1:9？
→ wanga10000: 回樓上 我後來沒有接那個電路了
推 furio: 買到Rail2Rail假貨?原電路電壓改7V看看動作是否正常?
→ furio: 跑模擬用非rr OPA 有點像
→ furio: 或者輸入端給它固定電壓差,看輸出電壓是否接近0或5V
→ wanga10000: 好的 我之後再試試看