amplificador inversor de fuente única

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Estoy utilizando este circuito para medir el voltaje de un panel solar pequeño, alrededor de 3 o 4 V máx. (por lo tanto, en lugar del fotodiodo, hay un panel solar). Eso significa que Vin = -3 V. Cuando lo construí por primera vez, no pensé en el hecho de que el amplificador operacional es una fuente única y qué efectos podría tener. Hoy estaba pensando en ello y, después de leer algunas cosas, llegué a la conclusión de que un solo amplificador operacional de suministro no debería aceptar voltajes fuera de su rango de riel a riel. Tengo 2 preguntas:

  1. ¿Por qué el ánodo del panel está conectado a tierra y no al revés? (Basé este circuito en uno que vi en línea)

  2. ¿Por qué funciona este circuito? La salida es exactamente lo que esperaba que fuera en primer lugar (-0.65 * Vin), pero no debería, porque es un solo amplificador operacional de suministro, ¿verdad?

Gracias

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

    
pregunta user43606

2 respuestas

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La corriente producida por el fotodiodo en presencia de luz es una corriente inversa, no una corriente directa. Esto significa que la corriente fluye desde R1 hasta D1 a tierra.

Esto significa que para mantener los dos pines de entrada del amplificador operacional en el mismo voltaje (por ejemplo, 0 V), la salida del amplificador operacional tiene que elevarse por encima de 0 V para alimentar la corriente a R2, manteniendo así -Vin y + Vin en exactamente el mismo potencial \ $ ^ 1 \ $. A medida que más luz llega al fotodiodo, la salida del amplificador operacional tiene que subir más.

Si el fotodiodo fuera al revés, la corriente fotoeléctrica viajaría a R2 y esto significa que la salida del amplificador operacional tiene que proporcionar un voltaje negativo y, por supuesto, puede hacerlo cuando tiene un suministro negativo.

Supongo que está utilizando amplificadores operacionales riel a riel en este análisis.

El mismo problema con las células solares: para que esto funcione, es necesario que el extremo izquierdo de R1 sea negativo para que funcione.

\ $ ^ 1 \ $ Si no entiendes por qué -Vin = + Vin, esta es otra pregunta y no está relacionada con los fotodiodos o las células solares.

    
respondido por el Andy aka
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  1. Por lo tanto, se presentará un voltaje negativo en la entrada del opamp.

  2. Dado que el circuito es un amplificador invertido , su ganancia se define como: 

            R2
 -Av = ---- = -0.65,
        R1

y con una entrada negativa, entonces, el voltaje de salida será: 

      Vout = Vin * Av = -3V * -0.65 = 1.95V

Esto es posible porque la salida del opamp girará en la dirección que tenga que hacer para forzar que el voltaje en la entrada inversora (-) sea el mismo que el voltaje en la entrada no inversora (+).

Con la entrada + a cero voltios, entonces, el divisor de voltaje que alimenta la - entrada se ve así: 

     -3V Vin
      | 
    [2M0] R1
      |
      +--V2--> 0V TO OPAMP - IN
      |
    [1M3] R2
      |
     Vout

y, dado que la corriente en el opamp - la entrada será minúscula, podemos determinar el valor de Vout al encontrar primero la corriente a través de R1 con la ley de Ohm: 

         Vin - V2    -3V
    I = ---------- = ----- = -1.5 microamperes   
           R1        2MR

o, actual en V1.

De manera similar, dado que la corriente en un circuito en serie es igual en todas partes, tendremos 1.5 microamperios fuera de Vout, a través de R1 y R2 y dentro de Vin, y R2 caerá: 

    Vout = I R2 = 1.5 microamperes * 1.3 megohms = 1.95 volts, which is exactly what you got.
    
respondido por el EM Fields

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