Op-Amp Amplifikasyonunu değiştirmek için Opto-İzolatör Kullanma

Standart bir evirmeyen amplifikatör olan bu devresi düşünün A = 1+R1/R2.

Şimdi bir mikrodenetleyici pimi kullanarak bu amplifikasyon değerini dinamik olarak değiştirmek istiyorum. Paralel olarak başka bir direnç ekleyerek geri besleme direncinin değerini temel olarak değiştiren bu çözümü buldum:

Ben düşünüyorum (açık opto-izolatör ile) yeni amplifikasyon olduğunu

A = 1 + (R1||R3)/R2
  = 1 + (R1 R3)/(R2(R1+R3))

Bu çözüm aslında istediğim gibi çalışır mı? Özellikle fototransistörün doygunluk voltajının op-amp'i bir şekilde etkileyebileceğinden endişe duyuyorum. Varsa, bu soruna alternatif bir çözüm var mı?

Varsayım : Kazanç kontrolü (uC çıkışı) ile amplifikasyon modülü arasında optik izolasyona ihtiyaç vardır.

Burada, opto izolasyonu korurken, transistörleri / FET'leri geri besleme yolundan kaldıran ve analog (sürekli) bir kazanç aralığı sağlayan, sorudaki yaklaşımın basitleştirilmesi - Bazı klasiklerde kullanılan bir LDR optokuplör kullanın DIY ses amplifikatörleri :

Bir kerelik veya DIY alternatifi için, normal LED ile birlikte ucuz ve her yerde bulunan bir CdS ışığa bağlı direnç kullanın:

Şematik böylece:

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Kazanç kontrol direnci, R1 ve (R2 + R_LDR) 'nin paralel kombinasyonudur.

Bir PWM sinyalinin görev döngüsünü veya mikrodenetleyicinin DAC çıkış piminin voltajını değiştirerek LED'in ışık yoğunluğu değişir. Bu arttıkça, LED direnci, LED kapalıyken çok yüksek bir değerden (yani kazanç hesaplamasında çok az etki) LED yaklaşık% 100 çalışma çevrimindeyken düşük bir değere düşer.

Not : PWM kullanılıyorsa, PWM frekansının sinyalin ilgili frekans bandından önemli ölçüde yüksek olması gerekir. Aksi takdirde, PWM @ pjc50 tarafından belirtildiği gibi sinyal yoluna bağlanır.

Verilen tüm cevaplar aşağı yukarı uygulanabilir, ancak bazı dezavantajları vardır:

1. Anindo Ghosh dışındaki tüm cevaplar sadece oldukça düşük voltajlarla çalışacak veya küçük düzenleme aralığına sahip olacaktır (iyi veya çok yüksek doğrusal olmayan bozulmalar).

2. Fotoğraf direnci ile çözüm işe yarayacaktır, ancak direnç optokuplörleri bir tür egzotik unsurdur.

3. Biraz kesin kazanç sağlamak neredeyse imkansızdır ve bu kazanç sıcaklığa göre değişecektir.

Bu nedenle, bu tür şemalar sadece ikinci geri beslemenin kazancı gerekli değerlere ayarlayacağı AGC şemaları için uygundur .

Eğer kesin ve güvenilir kazanç seti olmak zorunda, sadece çalışma yöntemi modunu (ON / OFF) ve normal dirençler anahtarlama kontrollü MOSFET'leri kullanmaktır:

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Neden MCU'dan bir SPI veriyolundan kazanç kontrolü kullanmıyorsunuz: -

SPI'yı sevmiyorsanız, donanım hatları tarafından etkinleştirilebilen başka kazanç kontrol yongaları vardır. Bu cihazı çok kullandım ve kullanışlılığı ve doğruluğu için kefil olabilirim.

SPI öğelerinin yüksek hız olması gerekmez ve gerçekten ihtiyacınız varsa da izole edilebilir. Ben 2MHz SPI 10 metre iyi sürücüleri ile çalıştım ama oldukça yavaş hızda gitmek bir sorun olmayacak.

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Op-amp sinyal topraklamanız ile MCU'nuzun topraklaması aynı olduğunda, bu yaklaşım işe yarar. Değilse, MOSFET'i çalıştırmak için bir optokuplör kullanın. Birden fazla kazanç seçeneği elde etmek için birden fazla paralel MOSFET (ayrı kontrol çizgileriyle) ekleyebilirsiniz.

Bir CMOS anahtarını kontrol etmek için optoizolatörü kullanmak ve direnci açmak için bunu kullanmak daha iyi bir fikir olacaktır. Döngü içine böyle bir fototransistör koymak garip sonuçlar doğurabilir.

Burada kendi sorumu cevaplıyorum, çünkü jippie'nin tavsiyelerini aldım. Devreyi bir breadboard üzerine inşa ettim ve ölçümleri yaptım.

• Güç kaynağı: 5 V (7805)
• Op-Amp: LM324
• Opto-İzolatör: SFH610A-3
• R1: 21,7 k
• R2: 9,83 k
• R3: 21,8 k
• 7,7 mA akım ile opto-izolatörü açar

Bu direnç değerleri ile beklenen amplifikasyon 2.11'dir.

Ölçüm sonuçları:

Vin     Vout measured   Vout Expected   Difference in %
0       0               0   
0.077   0.164           0.162           1.2
0.1     0.213           0.211           0.9
0.147   0.314           0.31            1.3
0.154   0.329           0.324           1.5
0.314   0.668           0.661           1.1
0.49    1.04            1.032           0.8
0.669   1.422           1.409           0.9
0.812   1.726           1.71            0.9
1       2.12            2.106           0.7
1.23    2.61            2.591           0.7
1.52    3.24            3.202           1.2
1.84    3.75            3.876           -3.3     |
2.1     3.75            4.423           -15.2    | (reached max output voltage)
2.54    3.75            5.35            -29.9    v

Ek olarak, R3 ve opto-transistör arasındaki voltajı ölçtüm ve transistör için bir direnç değeri hesaplamama izin verdim. Bu, büyük olasılıkla multimetrenin küçük voltajları ölçmede sorun yaşaması nedeniyle 400 ila 800 Ohm arasında dalgalandı. R3'e 600 Ohm ekleyerek beklenen amplifikasyonu telafi etmek, farkı maksimum% 0,6'ya düşürür.

Yani cevabım: Evet, muhtemelen akımların çok düşük olması nedeniyle transistörün doğrusal bir alanda kullanılması nedeniyle beklediğim gibi çalışacaktır. Kullanılan dirençlerin direnci daha az olsaydı aynı sonuçları beklemezdim.

Yine de markt ve johnfound tarafından önerilen yöntemi kullanmak için devremi değiştirdim. Daha doğru görünüyor.