Estoy en el primer año de la escuela de ingeniería y me asignaron una asignación que contiene este circuito, que impulsa los sensores de presión en un tubo de Pitot:
Me cuesta entender todo el circuito y, más precisamente, el primer amplificador operacional, cuya salida (pin 1) y entrada e (inversión) (pin 2) están conectadas a tierra.
¿Cuál es su uso? ¿Cómo puede un op-amp de este tipo influir en el circuito general, si no se utiliza su salida?
El primer OP-amp en realidad está creando la tierra del circuito. El 7810 crea un 10 voltios estable, que luego se divide por el divisor de voltaje R2 y R3, filtrado por C3 para hacer un nivel estable de 5 voltios en relación con el nivel más negativo.
El amplificador OP luego lo amortigua, y el resto del circuito usa su salida como la referencia a tierra. Recuerde que tierra en un circuito como este es solo una comodidad, un nodo que se usa cuando se hace referencia a otros voltajes.
Si bien estoy de acuerdo con @pipe y, de hecho, subestimó su respuesta, una respuesta matizada adicional es que una base es más que "solo" una referencia.
Lo que quiero decir con esto es que una conexión a tierra no es solo un voltaje, sino algo que puede source & sink actual y manténgase en el mismo potencial.
El suelo creado por ese amplificador operacional puede generar tanto corriente como sumidero y permanecer aproximadamente a la mitad entre los rieles de la fuente de +12 voltios. Si el diseño solo usara otro regulador como un 7805, ese dispositivo tendría una corriente de origen solo y, por lo tanto, solo habría puesto el valor correcto de "voltaje medio" cuando la corriente salía de su salida .
Más restringido que el circuito mostrado.
(TL, DR: ver el párrafo 5)
El módulo del medidor requiere que el voltaje en su pin GND esté entre sus pines de alimentación V + y V-. Convierte y muestra el voltaje entre su pin IN + y GND.
El 7810 regula la entrada a 10V entre los nodos etiquetados + 5V y -5V.
R2 y R3 proporcionan una tensión de punto medio con una impedancia de Thevenin de 2.5 kOhm (= 10K // 10K) en paralelo con 100nF. Por lo tanto, cualquier corriente (DC) extraída de o suministrada a este nodo empujará el voltaje en 2.5V por miliamperio.
El nodo GND transportará corrientes desde: Medidor VIN +, R9, R11, R15, R16, R13, A2 y C5. Es probable que estos sumen menos de un miliamperio, pero el medidor puede extraer una corriente variable a través de cada ciclo de medición.
El amplificador 1 actúa como un seguidor de voltaje para la cadena R2 R3. Actuará para mantener su salida, el nodo etiquetado GND, en el punto medio de los nodos etiquetados + 5V y -5V. Mirándolo desde una perspectiva diferente, actúa para atraer el punto medio de sus suministros hacia su voltaje de salida. Tendrá una impedancia de salida de bucle cerrado de unos pocos ohmios, por lo que la corriente consumida en el nodo GND tendrá poco efecto en el voltaje entre GND y las líneas de + 5V y -5V.
Los amplificadores II-IV están configurados como simples amplificadores diferenciales. II y III tienen una ganancia de 100V / V y Zin de 10K. IV tiene una ganancia de 20 y Zin de 50K.
Tener C5 conectado directamente a la salida del amplificador IV es un error. Las OPA no están especificadas para ser estables con una gran carga capacitiva. Probablemente sería mejor colocarlo en el medidor VIN + y GND, con aproximadamente 10 K entre el limpiador A2 y el VIN +.
La ganancia del circuito dependerá directamente de la tensión de salida del 7810. Si el medidor tiene una entrada de referencia externa, lo mejor sería conectarlo a una fracción de + 5V, lo que dará una lectura radiométrica.
El voltaje de compensación de los cuatro amplificadores contribuirá a la señal. Los amplificadores necesitarán buenas especificaciones de ruido de CC y 1 / f.
Una respuesta simple y directa a su pregunta principal es que esta es una forma de proporcionar los voltajes diferenciales que necesitan los amplificadores operacionales (+ & - 5v). Al flotar en el suelo (a + 5v), la única fuente de 10v puede suministrar + & - 5v! Ahora debería poder comprender que se está utilizando la salida del amplificador operacional I, . Crea un campo virtual (o un campo de referencia).
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