¿Escala y cambia el voltaje analógico con un solo amplificador operacional?

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Estoy buscando mapear el voltaje de salida del DAC incorporado de un Arduino Due desde su rango sin procesar [+ 0.54V - > + 2.75V] en la nueva gama [-10V - > + 10V]. Usaré un amplificador operacional con rieles de fuente de alimentación de -12 V y + 12 V (Analog Devices OP07).

Oralmente, intenté hacer esto con los amplificadores operacionales back to back: uno para cambiar el voltaje hacia abajo (restando ~ 1.65 V), por lo que primero se centra en cero y luego un segundo amplificador para escalar el voltaje en un factor de ~ 9.

Sin embargo, me pregunto si es posible hacer esto con un solo amplificador operacional, y sin invertir la fase de la señal con respecto a la entrada. Además, me gustaría que cualquier referencia para el punto de polarización se derive del riel de suministro existente de + 12V.

¿Alguien tiene alguna ayuda sobre cómo lograr esto?

Muchas gracias

    
pregunta teeeeee

2 respuestas

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Aquí está la topología que usaría.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Comience por calcular la ganancia que necesita.

$$ A = (10--10) / (2.75-.54) = 9.05 $$

Para una configuración de amplificador no inversor, $$ A = 1 + R_1 / R_2 $$ Elegir arbitrariamente R2 = 1k da R1 = 8.05k

Ahora para lidiar con el desplazamiento, cuando VDAC = 0.54V, la salida se desea que sea -10V. La entrada inversora tendrá aproximadamente el mismo potencial que la entrada no inversora (dentro de la ganancia de bucle abierto del opamp). Calcule la corriente a través de R1. $$ I_ {R_1} = (.54V - 10V) /8.05k = 1.309mA $$ Dado que no fluye corriente hacia la entrada no inversora del opamp, las corrientes a través de las resistencias deben ser las mismas. $$ I_ {R_1} = I_ {R_2} = (V_ {os} -0.54V) / 1k $$ Puede generar Vos usando un divisor de resistencia de 12 V, de modo que la resistencia de salida equivalente de Thevenin sea 1k para reemplazar Vos y R2. Alternativamente, puede elegir cualquier divisor de resistencia con el voltaje de salida correcto y luego configurar R1 para que sea 8.05 veces su resistencia de salida equivalente a Thevenin.

simular este circuito

La tensión de salida del divisor de tensión es $$ V_ {out} = 12R_4 / (R_3 + R_4) $$ Esto determina la relación de R3 y R4, pero no es suficiente para dar un valor específico. La otra restricción es que en paralelo, las dos resistencias se ven como una resistencia de 1k $$ R_3R_4 / (R_3 + R_4) = 1k $$ Este circuito es equivalente a Vos y R2 juntos.

    
respondido por el user176331
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Otra opción, usando resistencias comunes y obteniendo aproximadamente el 1%:

La fuente de CA en la parte inferior es la entrada.

Esto se rige por la siguiente ecuación, donde Ra es la parte superior izquierda, Rb es la parte inferior izquierda y Rc es la respuesta a la derecha:

$$ V_O = V_I \ left (1 + R_C \ left (\ frac 1 {R_A} + \ frac 1 {R_B} \ right) \ right) - \ frac {12R_C} {R_A} $$

El término al lado de Vin es la ganancia, y el último término es el desplazamiento.

    
respondido por el Reinderien

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