¿Cómo acondiciono una señal con un op-amp que necesita un raíl negativo cuando no lo tiene?

Question

Estoy trabajando en un sistema de monitoreo de agua que necesita leer ph en ADC del microcontrolador(0-3.3V)

Entiendo como funcionan los sensores de ph...solo -.41V(0ph) a +.41V(14ph)....

Entiendo diseñar el circuito para amplificar y escalar esto de manera que el microcontrolador pueda leerlo.

1. ¿Existe alguna ventaja significativa utilizando un microcontrolador de 5V para obtener un mayor rango de voltaje? El micro que quiero usar es de 3.3V con un máximo de 3.6V en el ADC, 12 bits. Si elijo un micro de 5V o un ADC sin chip, ¿obtendría resultados más precisos? Obviamente el circuito del amplificador será un factor aquí, pero considere que es el mismo circuito con diferentes ganancias, etc ...

2. ¿Cómo puedo suministrar tensión negativa a los amplificadores operacionales? Esto será en un sistema embebido y tendrá acceso a una entrada de 120VAC. ¿Existen reguladores de voltaje negativo que suministren suficiente potencia para un amplificador operacional y que puedan proporcionarme voltaje negativo con respecto a tierra?

Answer 1

La precisión del ADC viene determinada por el número de bits. Un mayor rango de tensión para el ADC estiraría los bits reduciendo la resolución, o más bien aumentando la tensión de paso.

No necesitas un voltaje negativo para los op-amps si compensas la entrada en Vcc/2 con un simple divisor de voltaje. Esto podría ser en forma de una falsa referencia de tierra a la entrada del op-amp, como se muestra en este esquema:

En un sistema de 3,3 V, esto compensaría la tensión de entrada en 1,65 V, de modo que pasaría de 2,06 V para 0 HP a 1,24 V para 14 HP.

Aumentar R_F en un factor de 2 aumentaría la ganancia a 2:1, lo que la convertiría en una oscilación de +/- -,82V - 2,47V a 0,83V, aumentando así la precisión.

Un nuevo aumento de R_F podría aumentar aún más la precisión, hasta llegar al límite superior/inferior del margen de salida. Un op-amp "Rail-to-Rail" te daría más margen que uno normal.

Answer 2

Por lo que recuerdo, las sondas Ph necesitan una impedancia de entrada muy alta, por lo que es posible que no puedas poner ningún tipo de divisor resistivo en la entrada, y puede que necesites un carril -ve en el buffer opamp/entrada o un offset de voltaje en la masa de la sonda.