Oscilación en rectificador de voltaje/circuito escalador

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

No necesita ningún amplificador operacional, en absoluto, tal vez un solo búfer.

Estás haciendo esto demasiado complicado. Como referencia, aquí está su circuito:

Hay varias maneras de simplificar esto. Los dos amortiguadores de inversión consecutivos son simplemente tontos. ¿Por qué no el búfer único no inversor obvio? Además, el primer búfer de inversión no es en realidad ganancia unitaria. Tenga en cuenta que la señal que entra tiene la impedancia de R4//R6, que es de 5 kΩ. Con una resistencia de retroalimentación de 10 kΩ, la etapa U2 tendrá una ganancia de -2.

Todo lo que realmente necesitas es esto:

R1 y R2 forman un divisor de voltaje que reduce la ganancia de la señal de entrada. Sin V1, eso solo se escalaría sobre el suelo. V1 agrega un desplazamiento. Al separar la ganancia deseada y la compensación deseada, podemos calcular los valores fácilmente.

De hecho, tenemos tres grados de libertad y hasta ahora solo establecimos dos restricciones. La restricción restante se puede expresar como la impedancia de entrada o salida del divisor. Por ahora, elegiremos arbitrariamente 10 kΩ para que R1 determine el tercer grado de libertad. Más tarde, puede escalar todas las resistencias en la misma cantidad para ajustar las impedancias.

La señal de entrada tiene un rango de 24 V y la salida tiene un rango de 3,3 V. Por lo tanto, solo por la ganancia, sabemos que el divisor de voltaje R1,R2 debe tener una ganancia de (3,3 V)/(24 V) = 0,138. Con R1 = 10 kΩ, R2 debe ser 1,59 kΩ.

Ahora solo nos queda una sola restricción y un solo valor para encontrar, que es el voltaje de V1. Una forma de resolver esto es elegir cualquier punto de operación y encontrar cuál debe ser V1. Seleccionaré 0 V de entrada, que sabemos que debe dar como resultado (3,3 V)/2 = 1,65 V. Así que ahora tenemos un divisor de voltaje con la parte superior a 0 V, las resistencias son de 10 kΩ y 1,59 kΩ, la salida siendo 1.65 V, y necesitamos encontrar el voltaje inferior. De las matemáticas básicas del divisor de voltaje, V1 es 1.91 V.

Así que ahora tenemos:

Llegados a este punto, es buena idea hacer una comprobación para asegurarnos de que no hemos estropeado nada. Podría, por ejemplo, poner 12 V y verificar que sale 3,3 V. Lo he hecho y se verifica, pero dejaré que este sea un ejercicio para que lo haga por su cuenta.

Este circuito funcionará bien, pero requerir una fuente de 1,91 V es un poco inconveniente. Tenga en cuenta que, desde el punto de vista del resto del circuito, V1 y R2 forman una fuente de Thevenin con un voltaje de 1,91 V y una impedancia de 1,59 kΩ. Podemos crear exactamente la misma fuente de Thevenin a partir de su suministro de 12 V existente:

Tenemos dos restricciones. El divisor de tensión R3,R4 por sí solo debe producir 1,91 V:

  (12 V) R4 / (R3 + R4) = 1,91 V

Y la combinación en paralelo de R3 y R4 debe ser de 1,59 kΩ:

  (R3 * R4)/(R3 + R4) = 1,59 kΩ

Me saltaré la aritmética de octavo grado, pero eso da como resultado R3 = 10,0 kΩ y R4 = 1,90 kΩ. Así que aquí está el circuito final:

Sí, es así de fácil.

Tenga en cuenta que la impedancia de entrada es R1 + R3//R4 = 11,6 kΩ y la impedancia de salida es R1//R3//R4 = 1,38 kΩ. Si son aceptables, entonces no necesita hacer nada más. Todas las resistencias se pueden escalar en la misma cantidad para cambiar estas impedancias.

Si la impedancia de entrada sigue siendo demasiado baja en la impedancia de señal máxima que necesita su A/D, entonces puede usar un solo búfer de ganancia unitaria siguiendo esta red de resistencias. En ese caso, escale las resistencias para obtener la impedancia de entrada deseada. La impedancia de salida será la del búfer de ganancia unitaria e independiente de las resistencias.

Entonces, como máximo, su circuito se parece a las tres resistencias anteriores seguidas de un búfer de ganancia unitaria.

Nuevamente, sí, realmente es así de simple.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

El circuito anterior podría funcionar para usted si la entrada es una señal digital. La primera etapa convierte los +12/-12V en +3,3V/0V. La segunda etapa elimina el ruido de alta frecuencia, configurado con R3/C1.

Sería bueno tener más detalles para ayudar a determinar las restricciones.

• Por ejemplo, ¿la señal de entrada es de naturaleza digital? Si es así, podemos usar un comparador más simple en lugar de un amplificador lineal.

• ¿Te importa la linealidad de la salida? De lo contrario, incluso si la entrada es una onda sinusoidal, podríamos conducir las salidas de riel a riel para lograr 0-3.3V.

• ¿Cuál es el rango de frecuencia de las entradas? ¿Funciona esto con voltaje de CC? ¿Esto funciona a 40kHz?

Dependiendo de sus necesidades, este circuito podría funcionar (a continuación se muestra un amplificador de tipo lineal):

La primera etapa escala el voltaje de entrada diferencial de 24 V a un voltaje diferencial de 3,3 V polarizado alrededor de Vb. La red RC forma un filtro de paso bajo para ayudar con el ruido de alta frecuencia que mencionaste.

La segunda etapa es solo un búfer para proporcionar algo de corriente de accionamiento. Puede reemplazar esto con un amplificador operacional inversor si necesita corregir la polaridad.

En la práctica, probablemente generaría el voltaje de referencia usando un potenciómetro de ajuste, ya que debido a los voltajes de compensación de entrada distintos de cero, es posible que deba ajustarlo un poco para un rango de voltaje más cercano.