¿Qué tipo de valores [para las resistencias de amplificador diferencial] debo usar?
Una regla de oro es que la impedancia de entrada del amplificador diferencial debe ser al menos diez veces la impedancia de salida del acelerómetro para evitar la pérdida de señal (el amplificador diferencial idealmente tendría una impedancia de entrada infinita). El diagrama de bloques de la hoja de datos ADXL335 sugiere que la impedancia de salida se trata de \ $ 32 \ text {k} \ Omega \ $, por lo que necesitarías resistencias de alto valor.
La ganancia del amplificador diferencial se establece mediante la relación de resistencias (una derivación de ejemplo es aquí ). Debe configurar las resistencias en su esquema a $$ \ frac {R_2} {R_1} = \ frac {R_4} {R_3} = \ text {ganancia deseada} $$
El problema con esto es que necesitas ajustar dos resistencias para ajustar la ganancia.
Puede resolver estos dos problemas con un amplificador de instrumentación . Conceptualmente, es un amplificador de diferencia con un par de búferes de amplificador operacional en cada entrada:
Losbúferesdeamplificadoroperacionallebrindanunaimpedanciadeentradamuchomásaltaqueelamplificadordediferenciasolo,ylaarquitecturapermiteestablecerlagananciacambiandosolounaresistenciauno.Puedeconstruirunamplificadordeentradaapartirdeamplificadoresoperacionalesdiscretos,perounCIenelamplificadortendrámenoserroresdegananciaporquelosCItienenunamejorcoincidenciadelasresistencias.Losfabricantesdecircuitosintegradosofrecenunaampliavariedadde amplificadores de instrumentación , por lo que debería poder encontrar uno que satisfaga sus necesidades.
Como beneficio adicional, IC en amperios proporciona un pin de referencia que puede utilizar para proporcionar un desplazamiento a su salida (por ejemplo, por la tensión de polarización). En lo anterior, en el esquema del amplificador, el pin de referencia reemplaza la conexión a tierra a \ $ R_3 \ $. Por lo general, se puede encontrar una explicación de cómo usar este pin en la hoja de datos del amplificador; por ejemplo, la hoja de datos AD8221 dice:
Como se muestra en la Figura 43, el terminal de referencia, REF, está en un extremo de una resistencia de 10 kΩ. La salida del amplificador de instrumentación se refiere a la tensión en el terminal REF; esta
es útil cuando la señal de salida se debe desplazar a un nivel preciso de suministro medio. Por ejemplo, una fuente de voltaje se puede vincular al pin REF para cambiar de nivel la salida para que el AD8221 pueda interactuar con un ADC. El rango de voltaje de referencia permitido es una función de la ganancia, entrada y voltaje de suministro. El pin REF no debe superar + VS o –VS en más de 0.5 V.
Para obtener el mejor rendimiento, la impedancia de la fuente al terminal REF debe mantenerse baja, ya que la resistencia parasitaria puede afectar negativamente a la CMRR y ganar precisión.
Probablemente deba agregar un búfer de amplificador operacional simple a la tensión de polarización para que la impedancia de la fuente en el terminal REF sea lo suficientemente baja.
¿Qué voltaje debo suministrar a los amplificadores operacionales - es \ $ \ pm 5 \ texto {V} \ $ suficiente para una salida de acelerómetro de 3.3V máximo?
Podría ser. Depende del amplificador que elijas. Debe asegurarse de que el amplificador pueda operar en \ $ \ pm 5 \ text {V} \ $, que sus entradas se mantendrán dentro de su rango de modo común de entrada y que su salida puede oscilar lo suficientemente cerca de sus voltajes de alimentación. Consulte su ficha técnica.
Para manejar el requisito de ganancia de 1 a 32 en pasos binarios, sugeriría usar un amplificador de ganancia programable con ganancias ponderadas binarias. Por ejemplo, el PGA205 es un amplificador de ganancia programable instrumentación (ambos el amplificador y la ganancia programable combinados) con una selección de ganancia de 1, 2, 4 u 8. Agregue otro amplificador programable de ganancia operacional con ganancias ponderadas binarias (por ejemplo, el LTC6910-2 a la salida del primero para lograr una ganancia general de 1 a 32).
