Wie kann man Spannungssignale skalieren und verschieben?

Ich möchte mein Spannungssignal um die folgende Beziehung skalieren und verschieben:

v Ö u T = 10 12 ⋅ v ich N − 10

In der Tat liegt meine Primärspannung zwischen 0 V und 24 V und ich möchte sie zwischen -10 V und +10 V setzen.

Ich versuche, die folgende Schaltung zu verwenden, aber ihre Verstärkung ist immer größer als 1.

Bild von SLOA097 TI

Bild von SLOA097 TI.

Weiß jemand, wie ich mein Ziel erreichen kann? Ich habe ± 12 V und 5 V Stromleitungen.

BEARBEITEN:
Gemäß der innovativen Lösung von scorpdaddy hielt ich es für wertvoll, meine Frage zu bearbeiten:

  1. Eine hohe Eingangsimpedanz ist erforderlich, um Lasteffekte zu verringern. Wie kann es erreicht werden?
  2. Wie kann ich immer mehr Genauigkeit erreichen?
Versuchen Sie, einen Widerstand über Co zu legen.

Antworten (2)

Dies kann in einer einzigen Stufe erfolgen.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Darüber hinaus kann dies durch Inspektion mit einem Trick erfolgen, der unten erklärt wird.

Mit dem Trick beträgt die Verstärkung von Vin R1/R4 = 100/120 auf der Plus-Seite. Die Verstärkung der 5-V-Referenz ist R1/R5 oder 100/50, ihr Eingang ist also v5 * 100/50 = 10 V auf der negativen Seite. Die Ausgangsgleichung ist somit Vin*10/12 - 10v.

Die andere zu beobachtende Sache ist die Größe der Eingangssignale. Bei Vin auf 24 V liegt der Plus-Pin des Operationsverstärkers aufgrund des Teilers von R2, R3, R4 bei etwa 5 V. Also ist es ok.

Der Rest der Widerstände ist der Trick. R4 wird durch R6 am anderen Pin des Operationsverstärkers versetzt. R5 ist auf der anderen Seite des Operationsverstärkers um R3 versetzt. Und schließlich wird R1 auf der Plusseite von R2 ausgeglichen . Die Summe der Gewinne auf der Plusseite (R1/R2 + R1/R3 + R1/R4) abzüglich der Gewinne auf der Minusseite (R1/R5 + R1/R6) beträgt 1,00. Wenn die Summe der Gewinne 1,00 beträgt, können die einzelnen Gewinne durch Inspektion als R1/Rx bestimmt werden. Das ist der Trick.

Wenn man will, können R2 und R3 kombiniert werden.

Bei dieser Anordnung heben sich auch Eingangsruheströme auf.

Ein Beweis dieses Tricks bleibt dem Leser überlassen. Während es funktioniert und es einem ermöglicht, die algebraische Funktion in einem einzigen Schritt zu entwerfen, ist der Beweis kompliziert und die Methode ein wenig irreführend.

Schöne Lösung! 1. Kann ich vor Vin einen Operationsverstärker als Puffer hinzufügen, um meine Eingangsimpedanz zu erhöhen? 2. Ist es nicht empfindlich gegenüber der Genauigkeit des Widerstandswertes?
Ja. Sie können auch alle Widerstände um das 10-fache vergrößern. Wenn Sie eine Eingangsimpedanzanforderung haben, sollte diese in der Frage angegeben werden. Und ja. Die Genauigkeit der Widerstände spielt eine Rolle. Es ist ein Teil des Grundes, warum ich nicht kombiniere, zB. R2,R3. Wenn es eine Genauigkeitsanforderung gibt, muss diese auch in der Frage angegeben werden.
+1 Perfekt. Für das OP: In einer realen Situation wäre die Referenz typischerweise etwas Präziseres und Stabileres als die Versorgungsspannung.
@SpehroPefhany Könnten Sie uns bitte einige Beispiele für Dinge geben, von denen Sie erwähnt haben, dass sie präziser und stabiler sind als die Versorgungsspannung?
Ich denke, Sie meinen, die Verstärkung der 5-V-Referenz ist R1 / R5.

v Ö u T = 10 12 ⋅ v ich N − 10

Neuanordnung für einen einzelnen differentiellen OpAmp;

verwenden v Ö u T = k ∗ v ich N + ∗ ( | A v | + 1 ) − v R e F ∗ | A v | Wo A v = − Z F / Z ich N − Können Sie einen programmierbaren Zener oder LDO Vref = 5 V genau auswählen und nach k und Av auflösen?

Vout=k* Vin+*(|Av|+1) – |Av|*5V) somit muss für Av=2, k*(|2|+1) 10/12 das +Eingangsteilungsverhältnis 10/12 sein durch 3 oder 5/18 teilen

also im Layout von @scorpdaddy R5=R1 für Av-=-1 und Av+=2 , R6=DNP (nicht bevölkern)

und R2/(R4+R2) = 5/18 und R3=DNP

Also, wenn R2//R4=R/2 für Iin-Offset-Nulling, dann löse dies.

Sehen Sie, ob ich ein Boo-Boo gemacht habe, da ich ein anderes Ergebnis erhalte.

Wie kann man Spannungssignale skalieren und verschieben?
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