Lassen Sie mich zunächst einige Hintergrundinformationen zu dem Problem geben. Ich bin kein englischer Muttersprachler und habe ein grundlegendes Verständnis von Verstärkern und Operationsverstärkern.
Ich habe Probleme mit einem Problem in Englisch, bei dem ich glaube, dass ich nicht genug Fachwissen habe, um es zu verstehen. Ich würde mich sehr freuen, wenn jemand anders ausdrücken und mir erklären könnte, was gefragt ist, und den Weg zur Lösung weisen könnte.
Das Problem wie folgt:
Entwerfen Sie eine gleichstromgekoppelte Ein-Operationsverstärker-Schaltung, die den Eingangsbereich von -100 mV bis +50 mV verstärkt, um eine maximale Verstärkung zu erzielen, ohne den typischen garantierten linearen Ausgangsbereich zu überschreiten.
Soweit mein Verständnis reicht:
Wenn wir von einem Operationsverstärker sprechen, haben wir eine typische Spannungsübertragungskennlinie (Vo x Vi), bei der ein Teil davon (fast) linear ist. Die Lösung, die ich suchte, bestand darin, den linearen Bereich so zu ändern, dass er vollständig im Bereich von -100 bis 50 mV liegt. Aber wie geht das?
Ich habe eine ganze Weile gesucht, und am nächsten kam ich einer Ausgleichsmethode für einen Differenzverstärker mit Transistoren im Buch Millman / Halkias Electronics. Nach einiger Zeit dachte ich also, dass ich das Problem vielleicht falsch sehe, und beschloss, hier zu fragen.
Tut mir leid wegen meinem Englisch, ich versuche es einfach zu halten. Ich bin studierter Informatiker mit einem technischen Hintergrund.
Also, was genau ist das Problem, das gefragt wird, und wie könnte ich es lösen?
Nun, der Eingangsbereich beträgt eindeutig 150 mV und der Ausgangsbereich findet sich in diesem Satz: -
ohne den typischen garantierten linearen Ausgangsbereich zu überschreiten
Dies bedeutet, dass für einen normalen Operationsverstärker (der innerhalb von 1,5 Volt der Stromschienen schwingen kann) bei einer "normalen" Versorgung von +/- 15 Volt der Ausgangshub 30 Volt beträgt - 3 Volt = 27 Volt Hub ( p.p.).
Das bedeutet, dass die Verstärkung 27 Volt/150 mV = 180 beträgt.
Jetzt müssen Sie entscheiden, ob die Stromschienen in Ihrer Frage anders angelegt sind und ob die zu verwendenden Operationsverstärker viel näher an den Stromschienen als +/- 1,5 Volt schwingen können.
Der Offset-Eingang ist einfach zu handhaben. Zunächst stelle ich fest, dass die Frage keine nicht invertierende Verstärkung impliziert , sodass der nicht invertierende Eingang auf -25 mV eingestellt werden kann. Dies liegt in der Mitte zwischen -100 mV und +50 mV.
Mit anderen Worten, der +50-mV-Eingang liegt 75 mV über dem -25-mV-Vorspannungspunkt und der 100-mV-Eingang liegt 75 mV unter dem -25-mV-Vorspannungspunkt, dh die Eingangssymmetrie beträgt etwa -25 mV.
Für einen +50-mV-Eingang (der tatsächliche Eingang relativ zu -25 mV beträgt 75 mV) und mit einer Verstärkung von -180 wird der Ausgang 13,5 Volt negativ treiben.
Wenn der Eingang -100 mV beträgt, beträgt der reale Eingang -75 mV, und dies treibt den Ausgang auf 13,5 Volt positiv.
Alles dazwischen ist linear, wie man es von einem Operationsverstärker erwarten würde.
Ein kleiner Punkt sind die -25 mV am positiven Eingang - dies zentriert den Ausgang auf -25 mV, wenn kein Eingang vorhanden ist, und Sie könnten argumentieren, dass dies dazu neigen würde, den Ausgang (für einen Eingang von +50 mV) auf -13,525 zu zwingen Volt dh leicht in Clipping. Dem könnte entgegengewirkt werden, indem die Verstärkung berechnet wird, um genau -13,5 Volt zu erhalten.
Wenn Sie all dies noch einmal überprüfen möchten, versuchen Sie es mit einem kostenlosen Simulator wie LTSpice
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Matt Jung