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Relé de ganancia controlada por microcontrolador

Estoy pensando sobre el control de los circuitos análogos con un micro controlador y un montón de pequeñas relés (Omron G6L). Para el enrutamiento de la señal de esto está bien, pero el control de ganancia es preocupante.

Obviamente, yo podría hacer algo como esto:

Relay Controlled Gain

Pero esto requiere un relé para cada paso. Estoy pensando que tiene que haber una mejor manera.

Hay una inteligente red de resistores de acuerdo de que pueden producir los divisores de tensión se encuentra en inversora y no inversora del amplificador operacional circuitos, controles de desplazamiento, etc?

Más específicamente, hay un paralelo y / o de la serie de la red de relé controlado resistencias que pueden producir las proporciones necesarias para el control de ganancia en el amplificador operacional circuitos (tanto inversora y no inversora), pan controles, etc?

Con 2 relés, que es de 4 posibles ideal. Con 3 relés que es de 2 x 2 x 2 = 8 pasos. Con 8 pasos de 3 db cada uno de los que me diera un 21 db rango de -9 a +12 o lo que sea. Como la ganancia es aumentado o disminuido, el microcontrolador sólo sería iterar a través de una secuencia predefinida de códigos binarios.

Sin duda, este ha sido estudiado antes, pero yo no soy un EE (solo estoy haciendo esto por diversión) por lo que cualquier punteros sería muy apreciada.

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jason Puntos 147

Salida analógica multiplexores como 4051. Estos dispositivos se utilizan comúnmente para este tipo de aplicación. En la práctica forman un analógica (y, de hecho, bilateral) conexión entre una de las 'entradas' (Y0 - Y7) y la salida (Z), seleccionados por un selector binario (A0 - A2). Que vendría a sustituir todos sus relés (hasta ocho) y establece la atenuación por entrada por un divisor resistivo. Con una tensión de alimentación de 10V EN la resistencia es del orden de pareja 100\$\Omega\$.

Similar historia va para 4052 que tiene 2 independiente de 4 canales analógicos (de)multiplexores.

Básicamente el mismo circuito como el tuyo:

schematic

simular este circuito – Esquema creado mediante CircuitLab

Otra posibilidad es usar un DAC y alimentación de la señal de entrada en su referencia de voltaje de entrada y seleccione la atenuación con la entrada digital. No todos los DAC son lo suficientemente rápido para esta aplicación, pero se le puede dar muchos bits de resolución.

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ioplex Puntos 652

Ok, voy a intentar responder a mi propia pregunta.

Yo escribí un pequeño programa en Java para calcular todas las posibles combinaciones de los valores de la resistencia de un divisor de tensión compuesto de resistencias de conmutación en paralelo. Este programa, a continuación, emite la secuencia binaria necesaria para iterar a través de los coeficientes en orden creciente, los correspondientes coeficientes y, por supuesto, la necesaria valores de la resistencia. Puedo especificar cuántos interruptores y su orientación, el objetivo de los ratios de precisión deseado, específicos valores de la resistencia a ser utilizado y así sucesivamente. El resultado es una red de resistores con una totalmente personalizada cono.

Esto resultados son bastante buenos para registro de cónicas. En algunos casos, los resultados fueron dentro del 1% de los ratios objetivo. Hay algo de "magia" de los valores que producen útil ganancias. Por ejemplo, si se utiliza 2 interruptores (o 2p4t rotary switch) en un sentido de op amp config con un divisor como:

10k || 10k
----------
10k || 3.3k

donde una parte superior de 10k y el 3.3 k se apaga, esto produce ganancias de casi exactamente -6 db 0 db 6 db y 12 db.

He aquí un ejemplo más elaborado:

Los siguientes son destino de valores de dB para 3 interruptores que por supuesto, se obtiene un total de 8 pasos, junto con los valores determinados por el programa de Java:

target  computed    
-12.01  -10.91
 -6.00   -6.89
 -3.00   -3.86
  0.00   -0.89
  3.00    3.12
  6.00    6.15 
 12.00   11.70
 21.00   21.71

Se puede ver que los valores se han personalizado un poco. Fui para un mayor control de ganancia de alrededor de 0 db, pero disminuyó el 1er paso y aumentó significativamente el 7 y el 8 pasos. Las resistencias necesarias para obtener estas ganancias se muestran en el diagrama esquemático. Yo también simulado esta en LTSpice para confirmar que todo funciona como se anuncia.

Switch Controlled Gain Inverted Op Amp Circuit

Los resultados no son perfectos. El promedio de la exactitud de todos los divisor de proporciones fue de 2,7%, pero al menos un valor estaba en un 15%. Afortunadamente, estos tienden a ser los valores de final como es difícil para las relaciones de transformación para llegar a 0 o 1. El 1er paso fue sólo -10.91 dB mientras que yo estaba buscando -12dB.

Creo que la inversa de registro debe ser muy buena ya que se puede ejecutar a través de la secuencia binaria a la inversa.

Por supuesto, esto también es aplicable a los no-invertida op amp configuraciones o cualquier cosa que utiliza un divisor de voltaje, incluyendo el tono de pilas y controles de paneo y así sucesivamente.

Así que la respuesta es - sin duda es posible. Pero se requiere un poco de trabajo encontrar a la derecha valores de la resistencia. No encontré obvio "reglas de oro".

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xilun Puntos 261

El resultado final parece ser que después es programable amplificador de ganancia (PGA). Usted ha mencionado un microcontrolador así por ejemplo, un Microchip MCP6S21 ofrece ganancia pasos de 1, 2, 4, 5, 8, 10, 16 y 32 V/V, y pueden ser controladas a través de un bus SPI. La mayoría de los que he visto no ofrecen atenuación a medida que se requieren, pero la atenuación de la señal (o la amplificación de menos) antes de la mano puede ser una buena opción.

Esa parte en particular no puede cumplir con sus requisitos exactos pero PGAs están ampliamente disponibles, y puede ser un término que no han oído hablar de antes y buscado, pero a menudo se utilizan para resolver este problema en particular.

2voto

Bart Silverstrim Puntos 28092

Usted podría considerar un potenciómetro motorizado. Le dará control agradable y suave.

Usted puede encontrarlos en ebay, y SparkFun lleva ellos también.

2voto

Armandas Puntos 552

Otra manera de controlar la ganancia de un amplificador Operacional electrónicamente con un Potenciómetro Digital. De esta manera, se puede tener un control sobre la ganancia, si quieres. Y tiene la ventaja de un tamaño muy pequeño, solución de bajo costo.

Digital Pot PGA

El AD5231 es un muy buen dispositivo con 1024 posiciones.

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