Ayuda para seleccionar resistencias de retroalimentación y tierra para un circuito de ganancia y compensación

Tengo una señal de entrada de -3,3 V a 3,3 V y el ADC que me gustaría usar solo puede leer de 0 a 3,3 V.

También tengo acceso a una fuente estable de energía a 3.3V.

De visitas anteriores, he tratado de leer "Diseño de circuitos de compensación y ganancia" de Carter lo mejor que puedo.

Residencia en:

  • Ref. V = 3,3
  • V fuera fs = 3.3
  • V fuera zs = 0
  • V en fs = 3,3
  • V en zs = -3.3

Yo creo: mi m = 0.5 > 0 y mi b = 1.65 > 0. Por lo tanto, estoy en el primer escenario de Carter (Figura 1 de Carter):

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Para R 1 , he seleccionado 10 kOhm. He calculado que R 2 es igual a 10 kOhm.

AYUDA:

  1. (Creo que R 1 = 10 k Ohm está bien, ¿verdad?) [EDITAR: Gracias por la confirmación]
  2. No sé cómo encontrar R f . ¿Estará bien un ohmio de 10 k?
  3. Cuando trato de calcular R g , ¡obtengo 0 en el denominador! ¿Qué resistencia debo elegir? [EDITAR: Gracias @Michael ~ OK, no hay resistencia aquí]
  4. ¿Es el LM358 [EDITADO @Dwayne Reid Gracias.] NE5532 un amplificador razonable para este proyecto? Si no es así, proporcione alguna orientación.

Gracias, de antemano, por su tiempo y ayuda.

Un 0 en el denominador de R_g podría sugerir que la resistencia debería ser infinita, también conocida como abierta. Si analiza esto para esta situación, es correcto, solo necesita un seguidor de voltaje. R1 y R2 son un divisor de voltaje que la mitad del voltaje de entrada, lo que le da un valor de 0.5 * (Vin + Vref), que en su caso es exactamente lo que desea.
@Miguel Gracias.

Respuestas (2)

Analicemos lo que tienes que hacer.

1) El voltaje de entrada es de más menos 3,3 V, el suministro de referencia es de 3,3 V. Su elección de resistencias R1 y R2 es buena. Verifique: si la entrada es de 3,3 V, la entrada al amplificador operacional es de 3,3 V. Si la entrada es de cero voltios, la entrada al amplificador operacional es de 3,3 V/2. Si la entrada es -3,3 V, la entrada al amplificador operacional es cero voltios.

2) Determine la ganancia total de la red de resistencias de entrada. La inspección nos dice que es 0.5.

3) Determine la ganancia requerida del amplificador operacional.

Voy a desviarme un poco aquí. El LM358 es un buen op-a, p. pero pésimo error de voltaje de compensación de entrada y un problema importante aquí: el voltaje de salida más alto es aproximadamente (Vdd - 2 voltios). SI ejecuta el LM358 desde un voltaje más alto que su riel de 3.3V, puede hacer que funcione. Pero si todo lo que tiene es ese riel de 3.3V, necesita un amplificador operacional diferente.

Ahora veamos qué ganancia necesita del amplificador operacional.

De la afirmación (1) anterior, el rango de voltaje de salida de la red del divisor de entrada es de 3,3 V a 0 V. Dado que ese es también el rango de voltaje de salida deseado, el amplificador operacional necesita una ganancia de (1.0) o ganancia unitaria.

¡Es realmente así de simple!

Gracias por la rápida respuesta. ¿Tiene alguna opinión sobre el opamp NE5532 para esta aplicación de "ganancia" y compensación?

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Figura 1. Solución simplificada.

Ha calculado correctamente la solución de compensación/división y tiene un seguidor de tensión con una ganancia de 1.

La impedancia de su fuente es la combinación de las dos resistencias de 10 kΩ en paralelo: 5 kΩ. Si su ADC tiene una impedancia de entrada de 500 kΩ o más, puede alimentarlo directamente sin preocuparse por los efectos de carga. No se necesita amplificador operacional.

Tenga en cuenta que una impedancia de entrada de 5 kΩ en un ADC de 500 kΩ significa un error del 1 %, que es peor que una resolución de 8 bits. Por supuesto, si las impedancias están bien controladas, podrías hacer una corrección en el software. Por último, un ADC con el que estoy familiarizado (el integrado en los microcontroladores STM32) tiene una impedancia mucho más baja de solo 50 kΩ, lo que corresponde a un error del 10%. Entonces, el uso de un amplificador operacional puede estar indicado aquí.