Amplificador diferencial con salida diferencial y cambio de modo común

Esto hace lo que quería el OP, una salida diferencial alrededor de un modo común de salida definida, sin más, y de hecho, menos, resistencias de precisión.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Si el voltaje de modo común no coincide con la entrada en Vcm, entonces OA3 impulsa un voltaje de entrada en ambas entradas de inversión, con la misma ganancia, lo que hará que ambos voltajes de salida se muevan la misma cantidad en la misma dirección, manteniendo el Ganancia diferencial existente, pero cambiando el modo común hasta que no haya ningún error.

La estabilidad puede ser un problema, ya que hay dos amperios en un ciclo de retroalimentación. Sospecho que sería fácil estabilizar al golpear el ancho de banda de OA3 y / o acelerar un poco el OA1 / 2 con una C pequeña en R3 y R5, lo que puede o no ser deseable desde el punto de vista del comportamiento diferencial. p>

Tenga en cuenta que las únicas resistencias que se deben emparejar son R1 y R2, que establecen que los dos terminales de salida estén igualmente dispuestos alrededor de Vcm. La ganancia diferencial es solo (R3 + R4 + R5 + R6) / (R4 + R6), no necesita resistencias emparejadas, pueden ser cuatro resistencias de valor arbitrario, sujeto a obtener la ganancia correcta, por supuesto. Enfatizo ese hecho al poner 4 valores incomparables en el diagrama para esas resistencias. La ganancia diferencial es 7 (21k / 7k), con las salidas dispuestas exactamente alrededor de Vcm debido a que R1 == R2 y OA3. ¡Pruébalo!

Ya tienes lo que quieres, solo que conectaste a tierra la entrada de cambio de nivel para que la salida esté referenciada a tierra. En su esquema, la tensión en el extremo derecho de R3 se agregará a la diferencia de las dos señales de entrada.

Es más fácil de entender al mirar un amplificador de diferencias más simple:

Esto hace

OUT = (IN + - IN1) + OFS

Para ver esto, considera lo que sucede cuando se modifica cada entrada con todo lo demás fijo.

Desde IN-, esto es solo un simple amplificador inversor. Con IN + y OFS mantenidos fijos, el valor de referencia sobre el cual amplificar se mantiene fijo. La ganancia es solo -R3 / R1, que es -1 si ambas resistencias son iguales.

Desde la entrada opamp +, esto es solo un amplificador simple con ganancia positiva (R3 + R1) / R1. Con ambas resistencias iguales, es decir 2. Para igualar la magnitud de la ganancia de IN-, la señal IN +, por lo tanto, debe atenuarse en 2. Eso es lo que R2 y R4 hacen. Con OFS en el suelo, IN + se divide por 2 antes de presentarse a la entrada opamp +. Luego se amplifica en 2, para una ganancia neta de IN + a OUT de +1.

Tenga en cuenta que OFS e IN + funcionan de manera equivalente. En la ecuación anterior, mostré que OFS agrega el desplazamiento a la señal de salida, e IN + es la entrada diferencial positiva, pero matemáticamente ambos son equivalentes.

Ya notó que el circuito opamp a la derecha es solo un amplificador de diferencia que elimina la señal CM. La polaridad se asigna de forma arbitraria, de modo que la entrada de inversión se conecta a la parte superior y no se invierte a la parte inferior.

Puede lograr lo que quiere duplicando la totalidad del amplificador de diferencia (incluidos los R2 y R3), pero invierta la polaridad en el segundo circuito.

Usted tiene razón en que ambas salidas pueden desviarse al reemplazar las conexiones a tierra con un voltaje de CC limpio.