Sono al primo anno di scuola di ingegneria e mi è stato assegnato un incarico contenente questo circuito, che guida i sensori di pressione in un tubo di Pitot:
Faccio fatica a capire l'intero circuito e, più precisamente, il primo op-amp, quale uscita (pin 1) ed e- (invertendo) input (pin 2) sono collegati a terra.
A cosa serve? Come può un tale amplificatore operazionale influenzare il circuito complessivo, se la sua uscita non viene utilizzata?
Risposte:
Il primo OP-amp sta effettivamente creando la massa del circuito. Il 7810 crea un 10 volt stabile, che viene quindi diviso per il divisore di tensione R2 e R3, filtrato da C3 per ottenere un livello stabile di 5 volt rispetto al livello più negativo.
L'amplificatore operazionale quindi lo bufferizza e il resto del circuito utilizza la sua uscita come terra di riferimento . Ricorda che la messa a terra in un circuito come questo è solo una comodità, un nodo che viene utilizzato quando si fa riferimento ad altre tensioni.
Mentre sono d'accordo con @pipe e in effetti ho annullato la sua risposta, un'ulteriore risposta sfumata è che un motivo è più che "solo" un riferimento.
Ciò che intendo con questo è una terra non è solo una tensione, ma qualcosa che può generare e assorbire corrente e rimanere allo stesso potenziale.
La terra creata da quell'amplificatore operazionale può sia la sorgente che la corrente di assorbimento e rimanere all'incirca a metà strada tra i binari della sorgente +12 volt. Se il progetto avesse appena usato un altro regolatore come un 7805, quel dispositivo avrebbe solo fornito corrente e quindi avrebbe emesso il giusto valore di "media tensione" quando la corrente usciva dalla sua uscita.
Piuttosto più restrittivo del circuito mostrato.
(TL, DR: cfr. Paragrafo 5)
Il modulo del misuratore richiede che la tensione sul suo pin GND sia compresa tra i pin di alimentazione V + e V. Converte e visualizza la tensione tra il suo pin IN + e GND.
Il 7810 regola l'ingresso a 10 V tra i nodi etichettati + 5 V e -5 V.
R2 e R3 forniscono una tensione di punto medio con impedenza di Thevenin di 2,5 kOhm (= 10K // 10K) in parallelo con 100nF. Pertanto, qualsiasi corrente (CC) prelevata o fornita a questo nodo spingerà la tensione di 2,5 V per milliampere.
Il nodo GND trasporterà correnti da: Meter VIN +, R9, R11, R15, R16, R13, A2 e C5. Questi probabilmente si sommeranno a meno di un milliampere, ma il misuratore può assorbire una corrente variabile durante ciascun ciclo di misurazione.
L'amplificatore 1 funge da follower di tensione per la catena R2 R3. Agirà per contenere il suo output, il nodo etichettato GND, nel punto medio dei nodi etichettati + 5V e -5V. Guardandolo da una prospettiva diversa, agisce per tirare il punto medio delle sue forniture verso la sua tensione di uscita. Avrà un'impedenza di uscita ad anello chiuso di alcuni ohm, quindi la corrente assorbita sul nodo GND avrà scarso effetto sulla tensione tra GND e le linee + 5V e -5V.
Gli amplificatori II-IV sono tutti configurati come semplici amplificatori differenziali. II e III hanno un guadagno di 100 V / V e Zin di 10 K. IV ha un guadagno di 20 e Zin di 50K.
Avere C5 collegato direttamente all'uscita dell'amplificatore IV è un errore. Gli OPA non sono specificati per essere stabili con un grande carico capacitivo. Probabilmente sarebbe meglio metterlo sul metro VIN + e GND, con circa 10K tra il tergicristallo di A2 e il VIN +.
Il guadagno del circuito dipenderà direttamente dalla tensione di uscita del 7810. Se il misuratore ha un ingresso di riferimento esterno, sarebbe meglio collegarlo a una frazione di + 5V, dando una lettura raziometrica.
La tensione di offset di tutti e quattro gli amplificatori contribuirà al segnale. Gli amplificatori avranno bisogno di buone specifiche DC e 1 / f di rumore.
Una risposta semplice e diretta alla tua domanda principale è che questo è un modo per fornire le tensioni differenziali di cui hanno bisogno gli amplificatori operazionali (+ & - 5v). Galleggiando il terreno (a + 5v) la singola sorgente 10v può fornire + & - 5v! Si dovrebbe ora essere in grado di capire che l'uscita del op-amp I, è in uso . Crea un terreno virtuale (o terreno di riferimento).