¿Por qué se elige esa configuración de amplificador para el sensor de microondas HB100?

Amplificador de forma de onda continua

Para el módulo de sensor de microondas HB100, no entiendo muy bien cómo funciona este amplificador y por qué se eligió en lugar de algo más simple, como dos amplificadores operacionales inversores o no inversores. Lo que se puede ver en el diagrama es que están alimentando la salida del integrador a la entrada de un diferenciador inversor. Un amigo sugirió que un diferenciador forma un filtro de paso de banda y una combinación de integrador+diferenciador se cancela entre sí, dejándote con un amplificador lineal con un filtro de paso de banda.

Si ese es el caso, ¿por qué querríamos eso? Cómo funciona eso, descrito brevemente, y por qué se ha elegido este circuito como amplificador para este módulo (ignoro todos los filtros pasivos y condensadores de acoplamiento/derivación).

Mi compañero de trabajo y yo lo construiremos mañana y si alguien pudiera arrojar algo de luz, lo agradecería mucho.

Hoja de datos (diagrama en el Anexo 1): http://www.theorycircuit.com/wp-content/uploads/2016/09/HB100_Microwave_Sensor_datasheet.pdf

Le di un análisis completo del circuito en su pregunta anterior de hace dos días electronics.stackexchange.com/questions/337140/… y aceptó mi respuesta y dijo que "lo tenía todo". ¿Qué has olvidado?
@Transistor, explicaste las partes que no entendí en ese momento. Ahora, cuando observo toda la configuración del integrador/diferenciador, no entiendo por qué usar algo así para amplificar la señal. Para ser sincero, nunca antes había visto algo así. Cualquier entrada es siempre apreciada.

Respuestas (1)

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Figura 1. Los diversos componentes del filtro.

  • Los 4.7u y 330k en (1) forman un filtro de paso alto. El corte está en 1 2 π R C = 1 2 π ⋅ 4.7 m ⋅ 330 k = 0.1   H z .

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Figura 2. Un filtro de paso alto activo. Fuente: Tutoriales de electrónica .

Las redes RC (2-3) y (4-5) forman filtros de paso de banda activos.

  • El roll-off de baja frecuencia está en 1 2 π ⋅ 4.7 m ⋅ 1 METRO = 0.034   H z .
  • El roll-off de alta frecuencia es 1 2 π ⋅ 2 norte 2 ⋅ 10 k = 723   H z para el 10k y puedes calcular la versión 8k2.

Un amigo sugirió que un diferenciador forma un filtro de paso de banda y una combinación de integrador + diferenciador se cancela entre sí, dejándolo con un amplificador lineal con un filtro de paso de banda.

El integrador y el diferenciador solo se cancelarían si tuvieran las mismas frecuencias de corte. No lo hacen, por lo que obtienes un filtro de paso de banda.

Si ese es el caso, ¿por qué querríamos eso?

La hoja de datos explica en la página 3: La magnitud del cambio Doppler es proporcional al reflejo de la energía transmitida y está en el rango de microvoltios (µV). Normalmente se conecta un amplificador de baja frecuencia de alta ganancia al terminal de FI para amplificar el desplazamiento Doppler hasta un nivel procesable (véase el Anexo 1). La frecuencia del desplazamiento Doppler es proporcional a la velocidad del movimiento. La caminata humana típica genera un desplazamiento Doppler por debajo de 100 Hz .

Realmente aprecio la explicación. Pero lo que me desconcierta es que los integradores y los diferenciadores producen diferentes formas de onda en las salidas de las que tenían en las entradas. Entonces, cuando dije "cancelarse entre sí", quise decir, ¿obtienes la misma forma de onda en la salida de los amplificadores que tenías en la entrada?
(1) No son puros diferenciadores ni integradores. Por ejemplo, en la Figura 2 anterior, un integrador tendría Cf pero no Rf. El efecto de esto es convertirlo en un integrador a altas frecuencias pero un amplificador lineal a bajas. (2) Mientras tanto, Rin y Cin están haciendo lo contrario; es un diferenciador a bajas frecuencias pero se vuelve lineal por encima de su frecuencia de corte. (3) Las frecuencias de corte no son las mismas, por lo que no se cancelan.
después de volver a leer esto y la página electronics-tutorials.ws sobre esto, finalmente lo entiendo. ¡Gracias por su extrema paciencia!
Bien. Comprueba que tengo las frecuencias de corte correctas. A medida que aplica ingeniería inversa a circuitos como este, comienza a ver patrones. Mi enfoque suele ser comprobar los extremos. ¿Qué sucede si pongo CC, eso da una pista para la respuesta de baja frecuencia, y si introduzco una frecuencia muy alta? Para CC, todos los capacitores se vuelven de circuito abierto y para alta frecuencia, todos los capacitores se cortocircuitan (porque su impedancia cae).
Sí, sus cálculos son correctos y, después de la segunda etapa, las caídas de paso de banda oscilan entre ~3 Hz y 72 Hz, tal como sugiere la hoja de datos. ¡Gracias de nuevo por tu ayuda!
DE ACUERDO. No olvide aceptar si está satisfecho con la respuesta.
para el n. ° 2, ¿el filtro de paso bajo no está formado por la resistencia de 10k y el límite de 4.7uF? Al mirar la fórmula aquí: electronics-tutorials.ws/filter/filter_7.html me parece que la tapa y la resistencia en serie en un filtro activo de paso de banda es lo que forma un filtro de paso bajo, ¿lo estoy leyendo mal? ?
El 10k y el 4u7 formarían un filtro de paso bajo si la señal se derivara en (2), pero no es así. Deben tomarse combinados. A una frecuencia muy alta, C se convierte en Z muy baja, por lo que solo tiene 10k a tierra. A frecuencias más bajas, C se vuelve significativo, por lo que aumenta la impedancia de ese tramo. Desde la ganancia A = − R F R i la ganancia disminuye a bajas frecuencias. ¿Lo estás consiguiendo?
así es, pero en su cálculo usó un límite de 4.7uF y una resistencia de 1M, no la de 10k, ¿fue un error?
No. Me basé en las fórmulas de la Figura 2. (Lea eso nuevamente y el enlace). Nuevamente, ¿qué sucede a bajas frecuencias? El 2n2 se vuelve insignificante en relación con el 1M pero el 4u7 se vuelve significativo en relación con el 10k. Entonces, la ganancia a bajas frecuencias depende de los componentes significativos . Haz el mismo ejercicio a altas frecuencias y deberías obtener la otra fórmula.
Ahora entiendo lo que quieres decir. Entonces, ¿eso significa que la fórmula electronics-tutorials.ws/filter/fil36.gif para electronics-tutorials.ws/filter/fil51.gif puede cambiar, dependiendo de los valores de los componentes?
¿Por qué se elige esa configuración de amplificador para el sensor de microondas HB100?
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