Hilfe bei der Auswahl von Rückkopplungs- und Erdungswiderständen für eine Verstärkungs- und Offsetschaltung

Ich habe ein Eingangssignal von -3,3 V bis 3,3 V und der ADC, den ich verwenden möchte, kann nur von 0 bis 3,3 V lesen.

Ich habe auch Zugang zu einer stabilen Stromquelle bei 3,3 V.

Bei früheren Besuchen habe ich versucht, Carters „Designing Gain and Offset Circuits“ so gut ich kann zu lesen.

Bezogen auf:

  • Vref = 3,3
  • V aus fs = 3,3
  • V aus zs = 0
  • V in fs = 3,3
  • V in zs = -3,3

Ich glaube: mein m = 0,5 > 0 und mein b = 1,65 > 0. Damit befinde ich mich in Carters erstem Szenario (Carters Abbildung 1):

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Für R 1 habe ich 10 kOhm gewählt. Ich habe R 2 auf die gleichen 10 kOhm berechnet.

HILFE:

  1. (Ich denke, R 1 = 10 k Ohm ist in Ordnung, oder?) [EDIT: Danke für die Bestätigung]
  2. Ich weiß nicht, wie ich R f finden soll . Reichen 10 kOhm?
  3. Wenn ich versuche, R g zu berechnen , bekomme ich 0 im Nenner! Welchen Widerstand soll ich wählen? [BEARBEITEN: Danke @Michael ~ OK kein Widerstand hier]
  4. Ist der LM358 [BEARBEITET @Dwayne Reid Danke.] NE5532 ein vernünftiger Verstärker für dieses Projekt? Wenn nicht, geben Sie bitte eine Anleitung.

Vielen Dank im Voraus für Ihre Zeit und Unterstützung.

Eine 0 im Nenner für R_g könnte darauf hindeuten, dass der Widerstand unendlich sein sollte, auch bekannt als offen. Wenn Sie dies für diese Situation analysieren, ist es richtig, Sie benötigen nur einen Spannungsfolger. R1 und R2 sind Spannungsteiler, die die Eingangsspannung halbieren und Ihnen einen Wert von 0,5 * (Vin + Vref) geben, was in Ihrem Fall genau das ist, was Sie wollen.
@Michael Danke.

Antworten (2)

Lassen Sie uns analysieren, was Sie tun müssen.

1) Eingangsspannung ist plus minus 3,3 V, Referenzversorgung ist 3,3 V. Ihre Wahl der Widerstände R1 & R2 ist gut. Überprüfen Sie: Wenn der Eingang 3,3 V beträgt, beträgt der Eingang zum Operationsverstärker 3,3 V. Wenn der Eingang null Volt beträgt, beträgt der Eingang zum Operationsverstärker 3,3 V / 2. Wenn der Eingang -3,3 V beträgt, beträgt der Eingang zum Operationsverstärker null Volt.

2) Bestimmen Sie die Gesamtverstärkung des Eingangswiderstandsnetzwerks. Die Inspektion sagt uns, dass es 0,5 ist.

3) Bestimmen Sie die vom Operationsverstärker benötigte Verstärkung.

Ich schweife hier ein wenig ab. Der LM358 ist ein okay op-a,p. aber mieser Eingangs-Offset-Spannungsfehler und ein großes Problem hier: Die höchste Ausgangsspannung liegt bei etwa (Vdd - 2 Volt). Wenn Sie den LM358 mit einer höheren Spannung als Ihrer 3,3-V-Schiene betreiben, können Sie ihn zum Laufen bringen. Aber wenn Sie nur diese 3,3-V-Schiene haben, brauchen Sie einen anderen Operationsverstärker.

Schauen wir uns nun an, welche Verstärkung Sie vom Operationsverstärker benötigen.

Aus der obigen Aussage (1) ergibt sich der Ausgangsspannungsbereich des Eingangsteilernetzwerks von 3,3 V bis 0 V. Da dies auch der gewünschte Ausgangsspannungsbereich ist, benötigt der Operationsverstärker eine Verstärkung von (1,0) oder Einheitsverstärkung.

Es ist wirklich so einfach!

Danke für die schnelle Antwort. Haben Sie eine Meinung zum NE5532- Operationsverstärker für diese "Verstärkungs-" und Offset-Anwendung?

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Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Abbildung 1. Vereinfachte Lösung.

Du hast die Offset/Teiler-Lösung richtig ausgerechnet und hast einen Spannungsfolger mit einer Verstärkung von 1.

Ihre Quellenimpedanz ist die Kombination der beiden parallel geschalteten 10-kΩ-Widerstände - 5 kΩ. Wenn Ihr ADC eine Eingangsimpedanz von 500 kΩ oder mehr hat, können Sie direkt einspeisen, ohne sich Gedanken über Ladeeffekte machen zu müssen. Kein Operationsverstärker erforderlich.

Beachten Sie, dass eine Eingangsimpedanz von 5 kΩ in einen 500-kΩ-ADC einen Fehler von 1 % bedeutet, was schlimmer ist als eine 8-Bit-Auflösung. Wenn die Impedanzen gut kontrolliert werden, könnten Sie natürlich eine Korrektur in der Software vornehmen. Schließlich hat ein mir bekannter ADC (der in STM32-Mikrocontrollern integrierte) eine viel niedrigere Impedanz von nur 50 kΩ, was einem Fehler von 10% entspricht. Hier kann also die Verwendung eines Operationsverstärkers angezeigt sein.