Estoy en el primer año de la escuela de ingeniería y me dieron una tarea que contiene este circuito, que impulsa los sensores de presión en un tubo pitot :
Me cuesta entender todo el circuito, y más concretamente el primer op-amp, cuya salida (pin 1) y entrada e- (inversora) (pin 2) están conectadas a tierra.
¿Cuál es su utilidad? ¿Cómo puede influir un op-amp en el conjunto del circuito, si no se utiliza su salida?
El primer OP-amp es en realidad crear la tierra del circuito. El 7810 crea un nivel estable de 10 voltios, que luego es dividido por el divisor de tensión R2 y R3, filtrado por C3 para hacer un nivel estable de 5 voltios en relación con el nivel más negativo.
El amplificador OP lo amortigua y el resto del circuito utiliza su salida como el referencia tierra. Recuerde que suelo en un circuito como este es sólo una conveniencia, un nodo que se utiliza cuando se refiere a otros voltajes.
Aunque estoy de acuerdo con @pipe y, de hecho, he votado su respuesta, una respuesta matizada adicional es que un terreno es más que "sólo" una referencia.
Lo que quiero decir con esto es que una tierra no es sólo una tensión, sino algo que puede fuente & fregadero actual y permanecer en el mismo potencial.
La tierra creada por ese amplificador operacional puede tanto originar como hundir corriente y permanecer aproximadamente a mitad de camino entre los raíles de la fuente de +12 voltios. Si el diseño hubiera utilizado simplemente otro regulador como un 7805, ese dispositivo habría sólo y, por lo tanto, sólo habría emitido el valor correcto de "tensión media" cuando la corriente fluyera por su salida.
Bastante más restrictivo que el circuito mostrado.
También hay algo un poco dudoso en el circuito: el condensador de 2,2uF está entre dos salidas de op-amp (una es la tierra virtual) y no hay otros condensadores a la tierra virtual (a menos que haya algo en el DPM). Dependiendo del tipo de op-amp esto es una fórmula para interesantes tipos de inestabilidad. El creador del circuito aparentemente consiguió que al menos una de sus instancias funcionara lo suficientemente bien, pero hay que tener cuidado.
@SpehroPefhany que es una preocupación válida, pero tenga en cuenta que todos estos dispositivos están en un paquete, de los mismos carriles, y los sensores de presión dibujar sólo ~ 3 mA este circuito debe estar bien con esas preocupaciones. Sería más seguro para agregar en algunos Aunque seguro que el bypass. Sin embargo, ¿te has fijado en el pesado tapón de la última etapa que se acciona directamente? Yikes
@SpehroPefhany Y no sólo eso: por varias razones ese circuito es un claro ejemplo de mal diseño.
(TL,DR: ver párrafo 5)
El módulo de medición requiere que la tensión de su patilla GND esté entre sus patillas de alimentación V+ y V-. Convierte y muestra la tensión entre su patilla IN+ y GND.
El 7810 regula la entrada a 10V entre los nodos etiquetados como +5V y -5V.
R2 y R3 proporcionan una tensión en el punto medio con una impedancia Thevenin de 2,5 kOhm (= 10K // 10K) en paralelo con 100nF. Por lo tanto, cualquier corriente (DC) extraída o suministrada a este nodo empujará la tensión de 2,5V por miliamperio.
El nodo GND estará llevando corrientes desde: Meter VIN+, R9, R11, R15, R16, R13, A2 y C5. La suma de estas corrientes será probablemente inferior a un miliamperio, pero el medidor puede consumir una corriente variable en cada ciclo de medición.
El amplificador 1 actúa como seguidor de tensión para la cadena R2 R3. Actuará para mantener su salida, el nodo etiquetado como GND, en el punto medio de los nodos etiquetados como +5V y -5V. Mirándolo desde una perspectiva diferente, actúa para tirar del punto medio de sus suministros hacia su voltaje de salida. Tendrá una impedancia de salida en bucle cerrado de unos pocos ohmios, por lo que la corriente extraída en el nodo GND tendrá poco efecto en la tensión entre GND y las líneas de +5V y -5V.
Los amplificadores II-IV están configurados como simples amplificadores diferenciales. II y III tienen una ganancia de 100V/V y Zin de 10K. El IV tiene una ganancia de 20 y Zin de 50K.
Tener C5 conectado directamente a la salida del amplificador IV es un error. Los OPAs no están especificados para ser estables con una gran carga capacitiva. Probablemente sería mejor ponerlo a través del medidor VIN+ y GND, con 10K más o menos entre el limpiador de A2 y el VIN+.
La ganancia del circuito dependerá directamente de la tensión de salida del 7810. Si el medidor tiene una entrada de referencia externa, lo mejor sería conectarla a una fracción de +5V, lo que daría una lectura ratiométrica.
La tensión de offset de los cuatro amplificadores contribuirá a la señal. Los amplificadores necesitarán buenas especificaciones de ruido DC y 1/f.
Una respuesta simple y directa a tu pregunta principal, es que esta es una manera de proporcionar los voltajes diferenciales que los op-amps necesitan (+ & - 5v). ¡Poniendo a flote la tierra (a +5v) la única fuente de 10v puede suministrar + y - 5v! Ahora deberías ser capaz de entender que la salida del op-amp I, se utiliza . Crea un terreno virtual (o tierra de referencia).
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