Amplificador de instrumentación: ¿es posible tener una señal de salida invertida con respecto a la tensión de alimentación?

Estoy haciendo un diseño de circuito para traducir una entrada de celda de carga en la entrada de pedal de un Logitech G27. Lo que quiero lograr implica tener una salida de estado balanceado lo más cerca posible de 5V del amplificador (el pedal original emite 4.9V, usando un potenciómetro como divisor de voltaje para medir el recorrido), y con carga completa en la celda de carga tener un voltaje más bajo (el original lee 1.4V a plena carga).

Circuito amplificador de celda de carga

Circuito de simulación: aquí . Lo siento, no lo he traducido a CircuitLab, espero que esto sea suficiente. Basado en un diseño de aquí , aunque el diseño allí usa un INA122 (similar al INA126, pero con diferentes resistencias internas que alteran el cálculo de ganancia).

Lo que tengo actualmente es un circuito amplificador directo, usando un IC INA126. La celda de carga es un modelo de medio puente, con una resistencia de 1000 ohmios sin carga en ambos lados. A la máxima compresión, la resistencia cambia a aproximadamente 1002/998 ohmios en los respectivos brazos. Esta diferencia de resistencia se convierte utilizando un puente de Wheatstone por el INA126 (representado en la simulación como un solo amplificador operacional, ya que la simulación solo tiene amplificadores operacionales singulares; el INA126 es un amplificador de instrumentación de dos amplificadores operacionales con una resistencia de ganancia externa, establecer la ganancia en aproximadamente 1000 y tener conexiones de retroalimentación interna [hoja de datos] ).

En términos de voltajes disponibles, solo tengo una fuente de 5V y no hay suministros de voltaje negativo disponibles.

¿Es posible reconfigurar este circuito para generar una salida en una escala de 5v-0v, en lugar de 0v-5v, sin agregar más amplificadores operacionales o circuitos integrados? ¿O se requerirá otro amplificador operacional de riel a riel, simplemente para invertir el voltaje en esta escala?

Su amplificador operacional no tiene retroalimentación. ¿Cómo es que no está actuando como un comparador?
Cuando tiene un amplificador diferencial, puede invertir la señal simplemente intercambiando las entradas.
@TimWescott: creo que podemos suponer que el amplificador que se muestra es el INA, con una resistencia de ajuste de ganancia implícita.
@DaveTweed: en la simulación a la que se vincula, el dispositivo se llama un amplificador operacional, no un amplificador de instrumentación. Si fuera un amplificador de instrumentación, y fuera riel-riel, entonces una solución de primer corte sería conectar la referencia a 5V; sin embargo, no estoy seguro de si los amplificadores de instrumentación normales son tan versátiles.
He agregado un poco más de detalle en la pregunta. @TimWescott: el amplificador operacional en la simulación se usa como una representación del chip INA126 completo, que es un amplificador de instrumento de dos amplificadores operacionales. Sin embargo, no es del todo riel a riel.
@DaveTweed: el amplificador operacional está ahí como sustituto del chip INA126 completo, con una resistencia de ganancia que lo configura en una ganancia de aproximadamente 1000; esto se establece en la simulación como una propiedad del amplificador operacional.

Respuestas (1)

Deberías poder hacer esto.

  • Cambia los pines de entrada.

  • Conecte el REFpin a +5 V.

(advertencia: no he probado voltajes tan altos en el pin REF, y no estoy específicamente familiarizado con el INA126)

Para estar seguro de obtener una salida de 5 V con el INA126, necesita una tensión de alimentación positiva de al menos 5,9 V, y para estar seguro de obtener una salida de 0 V necesita una tensión de alimentación negativa inferior a -0,95 V. Si su carga las corrientes son muy bajas, puede salirse con la suya con márgenes más pequeños entre los voltajes de salida y los voltajes de suministro.

Esto parece una buena línea a seguir. Como se indica en la publicación, los voltajes que estoy tratando de alcanzar oscilan entre 1,4 V y 4,9 V, por lo que el 0 V que requiere un voltaje de suministro negativo no es un problema. Sin embargo, el extremo superior del rango de voltaje parece un problema, ya que no puedo agregar ninguna otra fuente de voltaje que sea de mayor voltaje.
@ redion1992 si la carga sube a 5 V en lugar de bajar a 0 V, es posible que obtenga salidas más cercanas a 5 V. Pero tendrá que experimentar con el INA126 para averiguar qué tan cerca.
Bueno, logré que el extremo superior del voltaje (sin carga) alcanzara los 3,3 V, y funcionó bien con el G27 como lectura nula. ¡Gracias por tu ayuda en esto!
Amplificador de instrumentación: ¿es posible tener una señal de salida invertida con respecto a la tensión de alimentación?
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