Wie fügt ein invertierender Operationsverstärker einen DC-Offset hinzu?

Ich arbeite an einem Projekt, das auf dieser Veröffentlichung basiert. Ich habe die Schaltung aufgebaut, aber irgendetwas funktioniert nicht.

Ich habe versucht, die Spannung mit einem Multimeter zu überprüfen (ich habe kein Oszilloskop zur Hand) und es liegt Spannung vor dem Bandpassfilter an (1-1,1 V). Nach dem Bandpassfilter (schwarzer Pfeil) liegt erwartungsgemäß keine Gleichspannung an.

Aber nach dem letzten Operationsverstärker sollte die Spannung laut der Veröffentlichung im Bereich von 0 bis 5 V liegen, die auch besagt, dass der letzte Operationsverstärker einen 2,5-V-Gleichstrom-Offset in das Signal einführt. Ich denke, ich sollte am roten Pfeil etwa 2,5 V messen können, aber ich messe ständig -0,6 V. Warum? Außerdem verwende ich eine -12-V-Quelle mit einem 72-kOhm-Widerstand, aber das sollte keine Rolle spielen, nehme ich an (-12/72 * 15 = -2,5)?

Danke!

die Rennbahn

Ich stimme Ihrer Berechnung am Ende zu. Wenn Sie verwenden − 12 v stattdessen und änderte den Widerstand zu 72 k Ω , dann scheint die gleiche Verzerrung hinzugefügt zu werden wie in der Schaltung des Artikels. Sie verwenden jedoch ein Multimeter, das möglicherweise ungeeignet ist. Entferne das 1.5 k Ω Widerstand zwischen den letzten beiden Operationsverstärkern und messen Sie den Ausgang zum ADC. Sollte lesen 2.5 v Dann. Überprüfen Sie, ob dies der Fall ist. (Cooler Artikel übrigens. Danke!)
Danke, das probiere ich heute später aus. Außerdem ist mir aufgefallen, dass mir die antiparallelen Dioden am Anfang der Schaltung tatsächlich fehlen.
Machen Sie sich keine Sorgen um 2,5 am roten Pfeil, bis Sie überprüft haben, dass Sie 0 am schwarzen Pfeil haben. Und sind Sie sicher, dass Sie sowohl Plus als auch Minus 12 für Ihre Operationsverstärkerversorgung verwenden?
@jonk Ich habe den letzten Operationsverstärker isoliert, wie Sie vorgeschlagen haben, aber die Spannung beträgt immer noch -0,6 V. Ich dachte, der LT1007 könnte defekt sein, aber als ich es mit einem anderen versuchte, bekam ich das gleiche Ergebnis. Ich bin an dieser Stelle ziemlich verloren. Besteht die Möglichkeit, dass ich die V+-Schiene (Pin 7) verwenden kann, um den Offset einzustellen?
@WhatRoughBeast Die Spannung am schwarzen Pfeil ist effektiv 0.
Was sind Ihre Operationsverstärker-Netzteile?
@WhatRoughBeast Wie Jonk richtig geraten hat, verwende ich die -12-V-Schienen von einem umfunktionierten PC-Netzteil. Die Zeile "From Transmitter" kommt von PWM-Arduino-Pins.
Rechts. Und Sie verwenden Masse für Ihre positive Versorgung? Wenn ja, ist das dein Problem.
@WhatRoughBeast Danke! Und entschuldigen Sie meine Unkenntnis, aber was soll ich dann als positive Versorgung verwenden?

Antworten (2)

Die Tatsache, dass Sie Masse als positive Versorgung verwenden, ist Ihr Problem. Einerseits kann ein Operationsverstärker unmöglich einen Ausgang erzeugen, der höher als die + Stromversorgung oder niedriger als der - ist, also ist es ein No-Go, auf 2,5 von Ihrer Schaltung zu hoffen. Andererseits kann es im Allgemeinen auch nicht so nahe an diese Vorräte herankommen. Es gibt Ausnahmen von Letzteren, die als Rail-to-Rail-Operationsverstärker bezeichnet werden, aber der LT1007 gehört nicht dazu. Aus diesem Grund erhalten Sie nur -0,6 statt 0. Ich bin ziemlich beeindruckt, dass der LT1007 so nahe an V+ herankommt. Linear Technology macht gute Sachen.

Als erstes sollte man sich das Datenblatt anschauen . Obwohl Sie kein Experte in diesen Dingen sind, sollten Sie beachten, dass der LT1007 nur für den Betrieb bei +/- 15 Volt spezifiziert ist. Tatsächlich können Sie mit +/- 12 Volt davonkommen (was ich empfehle). Und je nach Operationsverstärker kann man oft noch niedrigere Spannungen verwenden - aber ich würde es in diesem Fall nicht empfehlen. Eine umfunktionierte PC-Versorgung hat +12 zur Verfügung. Zur Not könnten Sie versuchen, +5 zu verwenden. Seien Sie sich nur bewusst, dass Sie in diesem Fall weit unter den angegebenen Bedingungen arbeiten, und wenn es nicht funktioniert, haben Sie keine Beschwerde.

Ich danke Ihnen sehr für Ihre Antwort. Wenn ich es richtig verstanden habe, ist die Schaltung, die ich machen sollte, diese ? Sollen die Stromschienen in den anderen Operationsverstärkern (z. B. Bandpassfilter) auch auf ähnliche Weise an die Stromversorgung angeschlossen werden?
@ClayP - Ja zu beidem. Wenn Sie dies nicht tun, kann jeder Operationsverstärker den positiven Teil des eingehenden Wechselstromsignals nicht verstärken, was das Signal stark verzerrt.
ATX-Netzteile haben auch -12 V (blaues Kabel), aber ich bin mir über die aktuellen Fähigkeiten nicht sicher.
@WhatRoughBeast Es hat perfekt funktioniert. Danke noch einmal.

Da der 2. Operationsverstärker auf + im Ausgang auf Masse bezogen ist, ist der Ausgang 0 und funktioniert nicht mit einer einzigen Versorgung.

Jede bipolare Versorgung, die einen 5-V-Ausschlag für den ADC erzeugen kann, funktioniert und +/-15 ist wahrscheinlich das, was in dem Artikel verwendet wurde ... ist übertrieben.

Wenn Sie eine einzelne Versorgung verwenden möchten, muss U2 + in mit ADV Vref/2 verbunden werden, damit sein Ausgang die gleiche Gleichspannung hat und das wird der 0-Spannungspegel im ADC.

Die -15 V injizieren einen Offset mit einer invertierenden Verstärkung von;

Av=-Rf/Rin, somit versetzt injiziert um -15 V = (-15 V)* -15 k/91 K = +2,47 V, was nahe an 2,5 V liegt.

Sie brauchen dies nicht, wenn Ihr ADC Vref 5 V beträgt, dann erzeugen Sie 2,5 V für U2in + mit einem gleichen R-Teiler und einer Filterkappe.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Der Artikel selbst hat diese speziellen LT1007-Eingänge, die entgegengesetzt angeordnet sind. Der invertierende Eingang ist im Artikel selbst geerdet. Ich vermute auch, dass das OP die verwendet ± 12 v Schienen in einem PC-Netzteil vorhanden, sowie die + 5 v Versorgungsschiene, da sich der Artikel auf die Idee bezieht, ein PC-Netzteil für das Projekt umzufunktionieren. Ich denke, das OP hat deshalb den Widerstand an diesem letzten Operationsverstärker geändert. Ich glaube nicht, dass das OP mit einer einzigen Versorgungsschiene feststeckt.
@jonk Der Autor des Artikels veröffentlichte später Errata und erwähnte, dass die LT1007-Eingänge in dem Papier auf dem Kopf stehen sollten. Daher werden meine nach seinen eigenen Korrekturen korrigiert.
@ClayP Danke. Wo hast du die Errata aufgeschnappt?
@ClayP Ah. Egal. Ich habe den überarbeiteten Artikel gefunden, glaube ich. ( researchgate.net/publikation/… )
@ClayP, also hat der schematische Fehler, den Sie gesehen haben, Verwirrung gestiftet und Sie verstehen die invertierende Verstärkungslösung jetzt in Ordnung?
Auch bei einer Quelle mit niedriger Impedanz ist der Diodenstrom eine Unbekannte. Da der LT1007 bereits Dioden hat, wäre es besser, dem Datenblattbeispiel zu folgen und Rs>=500Ω an Vin+ einzufügen oder den Strom auf <=20mA zu begrenzen, dann keine ext. Dioden benötigt und der Eingangsstrom ist begrenzt.
@ Tony Steward. EE seit '75 Ich glaube, ich verstehe die invertierende Verstärkung, aber aus irgendeinem Grund (wie oben kommentiert) ist die Spannungsanzeige immer noch vollständig ausgeschaltet. Ich denke, ich versuche nur, an dieser Stelle Fehler in meiner Schaltung zu beheben.
Überprüfen Sie die PIN-Nummern. Vin+=Vin- muss wahr sein. Da + = 0 V ist, muss Vin- 0 V sein und der Ausgang hängt von der Last und der Summe des V * R-Verhältnisses (Verstärkung) der Quelle ab. Überprüfen Sie auch die bipolaren Stromanschlüsse. Wenn alle Eingaben korrekt sind und die Ausgabe falsch ist.. Durchgebrannter Chip oder schlechte Lötstellen oder Jumper-Verbindungen.
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