Jestem na pierwszym roku szkoły inżynierskiej i dostałem zadanie zawierające ten obwód, który napędza czujniki ciśnienia w rurce Pitota:
Próbuję zrozumieć cały obwód, a dokładniej pierwszy wzmacniacz operacyjny, którego wyjście (pin 1) i wejście e- (inwersyjne) (pin 2) są podłączone do uziemienia.
Jakie jest jego zastosowanie? Jak taki wzmacniacz operacyjny może wpływać na cały obwód, jeśli jego moc wyjściowa nie jest używana?
Odpowiedzi:
Pierwszy wzmacniacz operacyjny faktycznie tworzy masę obwodu. 7810 tworzy stabilny 10 woltów, który jest następnie dzielony przez dzielnik napięcia R2 i R3, filtrowany przez C3, aby uzyskać stabilny poziom 5 woltów w stosunku do najbardziej ujemnego poziomu.
Wzmacniacz OP następnie buforuje to, a reszta obwodu wykorzystuje swoją moc wyjściową jako masę odniesienia . Pamiętaj o tej ziemi w takim obwodzie to tylko wygoda, węzeł używany w odniesieniu do innych napięć.
Chociaż zgadzam się z @pipe i faktycznie głosowałem za jego odpowiedzią, dodatkowa szczegółowa odpowiedź jest taka, że podstawa jest czymś więcej niż „tylko” referencją.
Rozumiem przez to, że ziemia nie jest tylko napięciem, ale czymś, co może źródło i tonąć prąd i utrzymywać ten sam potencjał.
Ziemia utworzona przez ten wzmacniacz operacyjny może zarówno pobierać, jak i pochłaniać prąd i pozostawać w przybliżeniu w połowie odległości między szynami źródła +12 woltów. Gdyby projekt miał użyć innego regulatora, takiego jak 7805, urządzenie to miałoby tylko pobierałoby prąd, a zatem wystawiałoby właściwą wartość „średniego napięcia”, gdy prąd płynął z jego wyjścia.
Raczej bardziej ograniczające niż pokazany obwód.
(TL, DR: patrz ust. 5)
Moduł licznika wymaga, aby napięcie na jego styku GND znajdowało się między stykami zasilania V + i V-. Konwertuje i wyświetla napięcie między stykiem IN + i GND.
7810 reguluje napięcie wejściowe do 10 V między węzłami oznaczonymi + 5 V i -5 V.
R2 i R3 zapewniają napięcie w punkcie środkowym o impedancji Thevenina 2,5 kOhm (= 10 K // 10 K) równolegle z 100nF. W ten sposób każdy prąd (DC) pobierany z tego węzła lub dostarczany do niego przesunie napięcie o 2,5 V na miliamper.
Węzeł GND będzie przewodził prądy z: miernika VIN +, R9, R11, R15, R16, R13, A2 i C5. Będzie to prawdopodobnie suma mniejsza niż miliamper, ale miernik może pobierać zmienny prąd w każdym cyklu pomiarowym.
Wzmacniacz 1 działa jako popychacz napięcia dla łańcucha R2 R3. Będzie działał, aby utrzymać swoją moc wyjściową, węzeł oznaczony jako GND, w środkowym punkcie węzłów oznaczonych + 5 V i -5 V. Patrząc na to z innej perspektywy, przyciąga środek swoich zasilaczy w kierunku napięcia wyjściowego. Będzie miał impedancję wyjściową w pętli zamkniętej wynoszącą kilka omów, więc prąd pobierany na węźle GND będzie miał niewielki wpływ na napięcie między GND a liniami + 5 V i -5 V.
Wzmacniacze II-IV są skonfigurowane jako proste wzmacniacze różnicowe. II i III mają wzmocnienie 100 V / V i Zin 10K. IV ma zysk 20 i Zin 50 000.
Podłączenie C5 bezpośrednio do wyjścia wzmacniacza IV jest błędem. OPA nie są określone jako stabilne przy dużym obciążeniu pojemnościowym. Prawdopodobnie lepiej byłoby umieścić go w poprzek miernika VIN + i GND, z około 10K między wycieraczką A2 a VIN +.
Wzmocnienie obwodu będzie zależeć bezpośrednio od napięcia wyjściowego 7810. Jeśli miernik ma zewnętrzne wejście odniesienia, najlepiej podłączyć to do ułamka + 5 V, co daje odczyt ratiometryczny.
Przesunięcie napięcia wszystkich czterech wzmacniaczy przyczyni się do sygnału. Wzmacniacze będą wymagały dobrych specyfikacji szumów DC i 1 / f.
Prostą i bezpośrednią odpowiedzią na twoje główne pytanie jest to, że jest to jeden ze sposobów zapewniania napięć różnicowych, których potrzebują wzmacniacze operacyjne (+ i - 5 V). Po uniesieniu ziemi (do + 5 V) pojedyncze źródło 10 V może dostarczyć + i - 5 V! Teraz powinno być w stanie zrozumieć, że wyjście z op-amp I jest używany . Tworzy wirtualny grunt (lub grunt referencyjny).