Escala ampliada ADC

¿Qué respuesta de frecuencia necesitas?

Un amplificador de instrumentación hace esto porque es un trabajo de pan y mantequilla. Esto puede ser tan poco como un amplificador operacional, como sugiere Chris, o las versiones 3 o 2 opamp de mayor rendimiento. La versión de e3 amperios es probablemente la mejor: un cuádruple amplificador lo suficientemente bueno es barato, el circuito de 2 amperios es menos que ideal y el ajuste de ganancia de una sola resistencia lo hace muy atractivo. El siguiente diagrama es el circuito del amplificador superstandard 3, esta versión de
página del amplificador diferencial de Wikipedia .

Lagananciaestádadapor:

O, posiblemente, más útil Ganancia = (Rgain + 2R1) / Rgain x R3 / R2.

Reorganización:

Rgain = 2 x R1 / ((Ganancia x R2 / R3) -1)

• En esta aplicación, conecte la entrada flotante a V1, V2.
• Ajusta la ganancia a tu medida.

por ejemplo, si el rango ADC es 5V y su rango de entrada es 10V a 12.5V = 2 / 5V, entonces la ganancia general = 5 / 2.5 = 2.

Si establece R2 = R3, entonces la ganancia de la etapa de salida = 1. Para establecer la ganancia de la etapa iput en 2 necesitas Rgain = 2R1, entonces.

Rgain = 2R1, R2 = R3.
 Ganancia = (Rgain + 2R1) / Rgain x R3 / R2 = 2 x 1 = 2
 QED

El ajuste de Rgain recorta el resultado general.

El rango de entrada en modo común de los amplificadores de entrada debe ser al menos igual al voltaje de entrada más alto encontrado. Es "un poco travieso" pero puede usar un divisor resistivo simple para disminuir el voltaje del modo común de entrada en un factor de "K" y luego aumentar la ganancia en un factor de K para compensar. Con solo 8 bits de precisión, las unidades operativas relativamente baratas le permitirán hacerlo sin ningún error adicional. Hacerlo por ejemplo en 16 bits sería más desafiante.

Solo ejemplo: diga Vmax = 12.5V y diga que los amplificadores operacionales de entrada son rail-rail, funcionan a 5V y tienen 5V como su voltaje de modo común superior. Dividir la entrada por un factor de 12.5 / 5 = 2.5 reducirá Vin max a 5V. La ganancia debe aumentarse de 2 a 2 x 2.5 = 5.

Un solo opamp funcionará, pero es más difícil de recortar y las entradas no están almacenadas en búfer.
 Obtenga ganancias por cada entrada que quede como ejercicio para el alumno :-).

Tenga en cuenta que la tensión de modo común que ve este circuito puede reducirse reemplazando R1 y amp; R2 con un divisor de resistencia 2: en este caso, digamos un divisor de 2.5: 1.

[[Ignora esto :-): La parte posterior del cerebro dice que puedes hacerlo incluso más fácilmente, pero es necesario tener cuidado cuando se apaga, etc.

Use un amplificador operacional para restar el voltaje de compensación y quizás también para proporcionar ganancia si ha reducido el rango de entrada a menos del rango del ADC. Dependiendo de las características de ruido del ADC, promediar un gran número de muestras también puede proporcionarle alguna mejora en la resolución.

Un diodo Zener podría ser otra posibilidad. He visto probadores de baterías NiCd que usaban un diodo Zener para restar un desplazamiento y así expandir la escala de un voltímetro analógico para cubrir la parte interesante de la curva de descarga de NiCd.

La forma "normal" de hacer esto es usar una palanca de cambios de nivel como otros ya han descrito. Pero, la disponibilidad de delta-sigma A / Ds de alta resolución barata ofrece otra opción. En ese caso, simplemente use un divisor de resistencia para bajar el voltaje máximo hasta el rango A / D, y el resto es firmware. Estos A / D están disponibles en 20 bits y más, por lo que aún tienen mucha resolución sobre la parte limitada del rango que realmente utilizará. Luego, el firmware realiza el cambio de nivel, que está restando el valor para la entrada de 10V.

El único inconveniente de delta-sigma A / Ds es que son lentos, como 60 Hz y menos. Si esto es para presentación a un humano, como una aplicación de voltímetro, entonces eso no es un problema. O, si la señal de entrada es lenta, como el voltaje de una batería, todavía está bien.

Algunos adc tienen entradas para el voltaje de referencia alto y bajo. Esto puede ser útil. Si aún tiene un amplificador operacional como circuito de acondicionamiento de entrada, es posible que no quiera usarlo ya que requiere 2 referencias de voltaje de precisión.