Ich bin im ersten Jahr der Ingenieurschule und erhielt einen Auftrag, der diese Schaltung enthält, die Drucksensoren in einem Staurohr ansteuert:
Ich habe Mühe, die gesamte Schaltung und genauer gesagt den ersten Operationsverstärker zu verstehen, dessen Ausgang (Pin 1) und E- (Inverter) -Eingang (Pin 2) mit Masse verbunden sind.
Was nützt es? Wie kann ein solcher Operationsverstärker die Gesamtschaltung beeinflussen, wenn sein Ausgang nicht verwendet wird?
Antworten:
Die erste OP-AMP ist tatsächlich die Schaffung der Schaltungsmasse. Der 7810 erzeugt stabile 10 Volt, die dann durch die Spannungsteiler R2 und R3 geteilt und durch C3 gefiltert werden, um einen stabilen 5 Volt-Pegel relativ zum negativsten Pegel zu erhalten.
Der Operationsverstärker puffert dies dann, und der Rest der Schaltung verwendet seinen Ausgang als Bezugsmasse . Denken Sie daran, dass Masse in einem solchen Stromkreis nur eine Annehmlichkeit ist, ein Knoten, der verwendet wird, wenn auf andere Spannungen Bezug genommen wird.
Obwohl ich @pipe zustimme und seine Antwort tatsächlich positiv bewertet habe, ist eine zusätzliche nuancierte Antwort, dass ein Grund mehr als "nur" eine Referenz ist.
Was ich damit meine , ist ein Boden nicht nur eine Spannung ist, sondern etwas , das kann Quelle & sinken Strom und Aufenthalt auf dem gleichen Potential.
Die von diesem Operationsverstärker erzeugte Masse kann sowohl Strom liefern als auch ableiten und bleibt ungefähr auf halber Strecke zwischen den Schienen der +12-Volt-Quelle. Wenn das Design nur einen anderen Regler wie einen 7805 verwendet hätte, hätte dieses Gerät nur einen Strom bezogen und hätte daher nur dann den richtigen Mittelspannungswert ausgegeben, wenn Strom aus seinem Ausgang geflossen wäre.
Eher restriktiver als die gezeigte Schaltung.
(TL, DR: siehe Absatz 5)
Das Zählermodul erfordert, dass die Spannung an seinem GND-Pin zwischen seinen V + - und V- -Versorgungspins liegt. Es wandelt die Spannung zwischen IN + und GND um und zeigt sie an.
Der 7810 regelt den Eingang zwischen den mit + 5V und -5V gekennzeichneten Knoten auf 10V.
R2 und R3 liefern eine Mittelpunktspannung mit einer Thevenin-Impedanz von 2,5 kOhm (= 10 K // 10 K) parallel zu 100 nF. Jeder (Gleich-) Strom, der diesem Knoten entnommen oder zugeführt wird, erhöht die Spannung um 2,5 V pro Milliampere.
Der GND-Knoten führt Ströme von: Messgerät VIN +, R9, R11, R15, R16, R13, A2 und C5. Diese summieren sich wahrscheinlich auf weniger als ein Milliampere, aber das Messgerät kann durch jeden Messzyklus einen unterschiedlichen Strom ziehen.
Verstärker 1 wirkt als Spannungsfolger für die R2-R3-Kette. Es hält seinen Ausgang, den mit GND bezeichneten Knoten, in der Mitte der mit + 5V und -5V bezeichneten Knoten. Wenn man es aus einer anderen Perspektive betrachtet, zieht es den Mittelpunkt seiner Versorgung in Richtung seiner Ausgangsspannung. Es hat eine Ausgangsimpedanz mit geschlossenem Regelkreis von einigen Ohm, sodass der am GND-Knoten entnommene Strom nur einen geringen Einfluss auf die Spannung zwischen GND und den + 5V- und -5V-Leitungen hat.
Die Verstärker II-IV sind alle als einfache Differenzverstärker konfiguriert. II und III haben eine Verstärkung von 100V / V und Zin von 10K. IV hat einen Gewinn von 20 und Zin von 50K.
Wenn C5 direkt an den Ausgang des Verstärkers IV angeschlossen ist, liegt ein Fehler vor. OPAs sind nicht als stabil bei hoher kapazitiver Belastung spezifiziert. Es wäre wahrscheinlich besser, es über Meter VIN + und GND zu legen, mit 10K oder so zwischen dem Wischer von A2 und der VIN +.
Die Verstärkung der Schaltung hängt direkt von der Ausgangsspannung des 7810 ab. Wenn das Messgerät einen externen Referenzeingang hat, ist es am besten, diesen mit einem Bruchteil von +5 V zu verbinden, um eine ratiometrische Anzeige zu erhalten.
Die Offset-Spannung aller vier Verstärker trägt zum Signal bei. Die Verstärker benötigen gute DC- und 1 / f-Rauschspezifikationen.
Eine einfache und direkte Antwort auf Ihre Hauptfrage ist, dass dies eine Möglichkeit ist, die Differenzspannungen bereitzustellen, die die Operationsverstärker benötigen (+ & - 5 V). Indem Sie den Boden schweben lassen (auf + 5V), kann die einzelne 10V-Quelle + & - 5V liefern! Sie sollten jetzt in der Lage sein zu verstehen, dass der Ausgang des Operationsverstärkers I verwendet wird . Es wird eine virtuelle Masse (oder Referenzmasse) erstellt.