¿Por qué tuve que agregar búfer a este circuito?

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Entonces, antes de agregar un búfer de amplificador operacional entre el sensor y la entrada no inversora de un disparador schmitt, si la salida del sensor fue, por ejemplo, 0.4 V, en el momento en que lo conecté a la entrada no inversora de alguna manera la salida del sensor de repente se convertiría en unos 2V. Luego de agregar el búfer, el problema se resolvió y la salida del sensor ya no cambió. Así que he leído un poco sobre las aplicaciones de los buffers, pero no puedo entender realmente qué está pasando aquí y por qué la solución fue el buffer.

    
pregunta BigRedMachine

2 respuestas

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Su sensor tiene una alta impedancia de salida.

Imagine el sensor como una fuente de voltaje en serie con una resistencia Rout. Si la salida del comparador es alta, obtendrá el siguiente circuito equivalente:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Aquí, V_OpAmp es el voltaje de salida del amplificador operacional. He asumido que es alto a 5V. El voltaje de circuito abierto V_sensor del sensor es de 0,4 V, pero debido a que tiene una alta impedancia de salida, el voltaje de salida del amplificador operacional lo eleva: lo que realmente mide en la salida del sensor es V_sensor_out = 2V.

He seleccionado algunos valores de resistencia que replican los resultados medidos que mencionas. Conociendo a Rin y Rf, podría calcular fácilmente el valor real de Rout.

La adición del búfer presenta al sensor una carga de alta impedancia y el gatillo Schmidt con un controlador de baja impedancia, lo que elimina el efecto.

    
respondido por el Selvek
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Para mayor claridad, lo que ha mostrado en su dibujo es un comparador con una retroalimentación positiva, lo que lo convierte en un disparador de Schmitt.

Sin una retroalimentación positiva, la salida del comparador alcanza su voltaje máximo (hasta VCC para algunos comparadores), cuando el voltaje en su entrada no inversora excede el voltaje en su entrada inversora y va a su voltaje mínimo (Vss o tierra), cuando el voltaje en su entrada inversora excede el voltaje en su entrada no inversora. Si el voltaje entre las entradas del compartimiento es cercano a cero, su salida podría estar cambiando caóticamente y confundir a todos.

La retroalimentación positiva se usa para evitar este cambio caótico reforzando la diferencia inicial entre las entradas. Si fue positivo comenzar (es decir, la entrada no inversora fue más alta que la entrada inversora), la salida irá alta y una fracción de ella, a través de la retroalimentación positiva, hará que la entrada no inversora sea un poco más alta y La diferencia más positiva. Si fue negativo, la salida bajará y hará que la entrada no inversora sea un poco menor y la diferencia sea más negativa.

A continuación se muestra una versión simple de un circuito de activación de Schmitt / comparador que podría utilizar en su aplicación:

Es muy similar a su circuito, excepto que el sensor está conectado a la entrada no inversora. Con este circuito, puede calcular con precisión cuánto afectará la salida de conmutación a la entrada no inversora, ya que es solo una red de retroalimentación resistiva.

En su circuito, el efecto de la retroalimentación es más difícil de predecir porque el sensor es parte de la red de realimentación y su impedancia puede cambiar con el tiempo (por ejemplo, cuando detecta algo).

Además, el comportamiento de tal circuito podría confundirlo: cuando ve que aumenta el voltaje en la salida del sensor, podría pensar que esto se debe a que el estado del sensor ha cambiado, cuando en realidad puede ser causado. mediante la conmutación de la salida del comparador de bajo a alto con una fracción de ese voltaje que se muestra en la salida del sensor.

Por supuesto, si el sensor tiene una impedancia de salida muy baja, la retroalimentación positiva será más predecible y estará determinada por la relación de Rf y Rin. El búfer, como ya sabe, también aislaría el sensor de la retroalimentación positiva, pero es un componente adicional.

En resumen, si desea que su circuito funcione de manera más predecible sin agregar un búfer, puede usar la entrada inversora para el sensor y dejar que la entrada no inversora haga su trabajo.

    
respondido por el V.F.

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