Was ist der Zweck des Vref in dieser Operationsverstärker-Komparatorschaltung?

Ich habe mich gefragt, was der Zweck der Vref ist

Was Sie haben, wird als Differenzverstärker bezeichnet, und das Verhältnis von R3 und R4 sollte das gleiche sein wie das Verhältnis von R1 und R2: -

Wenn Sie eine "Ref"-Spannung anstelle von 0 V verwenden, wird der Ausgang des Differenzverstärkers auf die Referenzspannung "referenziert". Ein typisches Beispiel könnte sein, ref = 2,5 Volt zu machen, und wenn der Sensorausgang "neutral" oder ausgeglichen ist, beträgt der Ausgang des Operationsverstärkers 2,5 Volt. Dadurch eignet er sich für den Anschluss an einen ADC mit einer Eingangsspanne von 5 V.

Wie Sie in der Beispielschaltung in der Frage sehen können, wird der Operationsverstärker von 5 V und 0 V (Erde) gespeist, sodass eine Referenzspannung von 2,5 Volt angemessen erscheint.

Warum geben Sie Vout+ nicht einfach direkt in den Operationsverstärker ein?

Wenn Sie das täten, würden Sie Ihren stabilen Bezugspunkt verlieren. Ich gehe davon aus, dass der Sensor eine Brücke mit 4 Elementen ist und dass alle vier Elemente je nach Erfassung variieren können. Wenn nur zwei Elemente aktiv wären, könnten Sie die Verbindung der statischen Elemente verwenden, aber Sie müssten sich auch darauf verlassen, dass Ihre 5-Volt-Versorgung stabil ist.

Der Operationsverstärker arbeitet mit 5 V / 0 V, sodass der Ausgang für eine symmetrische Brücke 0 V betragen würde und nicht ganz auf 0 V gehen könnte. Außerdem möchten Sie für einen Differenzverstärker normalerweise den Vout + an zwei Widerstände mit dem Verhältnis R2 / R1 anschließen, um die Verstärkung von jedem Eingang gleich zu halten. Bei einem Differenzverstärker mit bipolarer Versorgung (z. B. (+5/-5 V)) würden Sie den Teiler erden.

In diesem Fall möchten Sie wahrscheinlich das gleiche Widerstandsverhältnis (R3/R4 = R2/R1), aber Sie möchten, dass die Ausgangsspannung 2,5 V beträgt, wenn die Brücke ausgeglichen ist. Sie legen also eine Referenzspannung an, um den Ausgang vorzuspannen.

Wenn die Brücke an jedem Ausgang einen ausgeglichenen 2,5-V-Ausgang hat, wäre die Referenzspannung 2,5 V, aber wenn sie anders ist, werden die Dinge viel komplizierter und die Referenz hängt von der Verstärkung des Verstärkers ab.

Es sollte beachtet werden, dass die Brücke ratiometrisch ist, aber die Referenz (sofern nicht von einem Spannungsteiler selbst abgeleitet, möglicherweise gepuffert) nicht, sodass sich die Ausgangsspanne mit der Versorgungsspannung verschiebt, die Null jedoch nicht. Wenn der Ausgang an einen ratiometrischen ADC geht (Referenz ist die Versorgung), dann variiert die Null stark mit der Versorgungsspannung.