输出和反相输入接地的运算放大器有什么用?


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我是工科学校的一年级学生,得到了一个包含以下电路的作业,该电路驱动皮托管中的压力传感器:

在此处输入图片说明

我努力了解整个电路,更确切地说是了解第一个运算放大器,其输出(引脚1)和e-(反相)输入(引脚2)接地。

它有什么用?如果不使用运算放大器的输出,它将如何对整个电路产生影响?

Answers:


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第一个运算放大器实际上是在建立电路接地。7810产生一个稳定的10伏,然后由分压器R2和R3进行分压,再由C3滤波以相对于最负的电压形成一个稳定的5伏。

然后,运算放大器对此进行缓冲,电路的其余部分将其输出用作参考地。请记住,像这样的电路中的接地只是一种便利,是指其他电压时使用的节点。


为什么“地面”需要缓冲?
伊恩·林罗斯

请参阅@placeholder的答案。
nekomatic

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尽管我同意@pipe并实际上赞成他的回答,但另一个细微的回答是,理由不仅仅只是“引用”。

我的意思是,接地不仅是电压,还可以产生吸收电流并保持相同的电位。

该运算放大器产生的地既可以提供电流,也可以吸收电流,并且保持在+12伏电源的电源轨之间大约一半。如果设计只使用了另一个稳压器,例如7805,那么该设备将仅提供电流,因此只有在电流从其输出流出时才输出正确的“中间电压”值。

而是更多地限制了所示电路。


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该电路还存在一些问题-2.2uF电容器位于两个运算放大器输出之间(一个是虚拟地),并且没有其他电容器连接到虚拟地(除非DPM中有东西)。根据运算放大器的类型,这是有趣的不稳定类型的公式。电路的发起者显然至少有一个实例可以使其正常工作,但是需要谨慎。
Spehro Pefhany '16

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@SpehroPefhany是一个有效的关注点,但要考虑到所有这些设备都在同一封装中,不在同一条轨道上,并且压力传感器仅消耗约3 mA的电流,因此该电路应该可以解决这些问题。当然,增加一些旁路会更安全。但是,您是否注意到最后阶段的沉重负担是直接驱动的?Yikes
占位符

@SpehroPefhany不仅如此:出于多种原因,电路是不良设计的一个明显例子。
Massimo Ortolano

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那就是我正在谈论的那个。它在放大器I和IV的输出之间。@MassimoOrtolano是正确的,关于该电路还有其他一些不好的事情-显示器通常会因运算放大器的漂移而每摄氏度改变数十个计数
Spehro Pefhany

我们将所有其他电势都接地,那么接地电势如何变化?它改变潜力的唯一方法就是也要使用另一种依据。设计师选择了地面,如果他选择使用7805,那将是不同的设计,好坏都没关系,这是他的选择。
丹尼尔·P

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(TL,DR:请参阅第5段)

仪表模块要求其GND引脚上的电压介于其V +和V-电源引脚之间。它转换并显示其IN +引脚与GND之间的电压。

7810将标为+ 5V和-5V的节点之间的输入调节为10V。

R2和R3提供一个中点电压,与100nF并联的戴维南阻抗为2.5 kOhm(= 10K // 10K)。因此,从此节点汲取或提供给该节点的任何(DC)电流都会将电压推升2.5V /毫安。

GND节点将承载以下电流:仪表VIN +,R9,R11,R15,R16,R13,A2和C5。这些总和可能小于一毫安,但是电表可能会在每个测量周期内吸收变化的电流。

放大器1充当R2 R3链的电压跟随器。它将保持其输出(标记为GND的节点)在标记为+ 5V和-5V的节点的中点。从不同的角度来看,它的作用是将电源的中点拉向输出电压。它的闭环输出阻抗为几欧姆,因此在GND节点上汲取的电流对GND与+ 5V和-5V线之间的电压几乎没有影响。

放大器II-IV都配置为简单的差分放大器。II和III的增益为100V / V,Zin的增益为10K。IV的增益为20,Zin的增益为50K。

将C5直接连接到放大器IV的输出是一个错误。OPA未指定在大电容负载下稳定。最好将其跨接到仪表VIN +和GND上,在A2的抽头和VIN +之间大约10K。

电路的增益将直接取决于7810的输出电压。如果仪表具有外部基准输入,则最好将其连接至+ 5V的一个分数,这将提供比率式读数。

所有四个放大器的失调电压将有助于信号。放大器将需要良好的DC和1 / f噪声指标。


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对您的主要问题的一个简单直接的答案是,这是提供运算放大器所需的差分电压(+&-5v)的一种方法。通过将地悬空(至+ 5v),单个10v电源可以提供+&-5v!现在,您应该能够了解正在使用运算放大器I的输出。它创建一个虚拟地面(或参考地面)。

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