Sottraendo due tensioni usando un amplificatore operazionale

Sono essenzialmente un ragazzo digitale e sono abituato a usare un comparatore per confrontare due tensioni e fornire un valore alto o basso a seconda dei loro valori relativi.

Ora invece voglio sottrarre una tensione da un'altra e avere la differenza disponibile come uscita.

Ho aggiunto il seguente circuito, ma non sembra funzionare correttamente:

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Sto usando due amplificatori operazionali come follower di tensione e li inserisco negli ingressi invertenti e non invertenti di un altro amplificatore. Il chip quad-amp-amp (LM324) ha un'alimentazione singola (9v).

EDIT: vedi il mio commento alla risposta accettata - Ero sulla strada giusta, ma avevo un pin piegato su uno dei pin di uscita.

Ora, poiché non ho un'alimentazione negativa, quindi l'output non può diventare negativo, quello che voglio davvero è che l'output sia distorto di +2,5 volt, quindi se entrambi i potenziometri sono impostati a metà uscita l'output sarà 2.5v, non zero. Invece di aggiungere il resistore dal pin 12 a terra, ho provato a mettere un resistore da 4,7 K dall'ingresso non invertente (pin 12) a un riferimento di 2,5 V, e questo sembra aggiungere l'offset che volevo.

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Quindi ora sembra fare quello che voglio.

operational-amplifier

— tcrosley
fonte

Il circuito disegnato non produce la differenza tra le due tensioni V3 - V5. Produce 2⋅V3 - V5. È necessario il divisore sul pin 12 per renderli uguali. Quali tensioni si ottengono per le tensioni che si inseriscono?

— endolith

Se risolvi il circuito come indicato di seguito, sarai riuscito a creare un amplificatore di strumentazione con un guadagno di 1.

— Mike DeSimone

@davidcary poi ho usato il mio iPhone per scattare una foto in modo da poterlo postare Dopo aver effettuato la modifica, con il circuito modificato, anziché disegnarne uno nuovo (poiché non avevo più l'originale) ho usato copia e incolla Paint per aggiungere la resistenza di offset che scende a 2,5v.

— Tcrosley,

Dovrebbe funzionare, ma di solito c'è anche una resistenza dall'ingresso non invertente a terra:

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$\dfrac{R4}{R2} = \dfrac{R3}{R1}$

$V_{OUT} = \dfrac{R_{3}}{R_{1}} \times (V_{IN+} - V_{IN-})$

$R1 = R2$ $R3 = R4$

$V_{OUT} = 2 \times V_{IN+} - V_{IN-}$

ma cambiare l'impostazione per il potenziometro inferiore dovrebbe sicuramente avere un risultato in uscita. Hai misurato le tensioni su entrambi gli ingressi?

Cosa succede se si imposta la tensione inferiore a 2,5 V e quella superiore a 1 V? L'ingresso di inversione dovrebbe anche essere 2,5 V e l'uscita 4 V. Cosa misuri?

Nota: in particolare il follower a bassa tensione non è necessario nella tua versione; la corrente di ingresso dell'opamp è abbastanza bassa da essere trascurabile per la maggior parte degli usi e, a proposito, stai collegando il tergicristallo del potenziometro a un ingresso esattamente uguale!

Ulteriori letture
tutorial amplificatore differenziale (sito interessante nel complesso!)

— stevenvh
fonte

Proverò il tuo suggerimento stasera. Sono stato in grado di misurare la variazione di tensione sull'uscita del VF inferiore (pin 1), ma l'ingresso dell'op-amp finale (pin 12), ovvero l'altro lato del resistore da 4,7 K non è cambiato. Ho ricontrollato il mio cablaggio perché pensavo fosse strano. Il motivo per cui ho usato i follower di tensione era che forse era meglio avere un carico identico sugli ingressi dell'amplificatore differenziale indipendentemente dalle impostazioni del pot.

— Tcrosley,

Ho provato a giocarci ancora un po ', senza successo. Alla fine ho deciso che forse avrei dovuto cambiare op-amp, per ogni evenienza. Quando ho estratto il chip, si è scoperto che il pin 14 era piegato sotto il chip e non entrava in contatto con la breadboard, quindi stavo solo misurando la tensione di ingresso invertita, non l'uscita! Con la resistenza a terra, ora funziona come descritto sopra. E con R4 collegato a 2,5 V, ottengo un offset di 2,5 V in uscita come desiderato.

— Tcrosley,