Работая с разными аналоговыми датчиками часто натыкаешься на то, что у датчика сигнал биполярный. Ну то есть он не 05 вольт, а, например, -2.5+2.5. И вот ради такой фигни городить двуполярное питание ну совсем не хочется, добавлять ОУ, чтобы сместить уровень до съедобного для АЦП тоже. Если точность позволяет, то есть такое вот простое и ультрадешевое решение:
Да да, берем и вешаем наш биполярный сигнал и через делитель бросаем его на плюс питания. Делителем масштабируем его как нам угодно и все 🙂
Ну, а считается он элементарно. Скажем, минимальное напряжение сигнала -2 вольта. Ток в АЦП не течет, значит весь ток идет только по ветке In R2 R1 5V При -2 вольтах на входе, разница потенциалов с питанием будет 7 вольт. По закону Ома 7V / 20kOhm = 0.00035A. Падение на резисторе R1 будет 3.5 вольта. А значит на средней точке делителя будет 5-3,5 = 1.5 вольта.
Если же на входе 2 вольта, то точно также: Разница напряжений 3V, ток в ветви 3V / 20kOhm = 0.00015A. Падение на резисторе R1 будет 1.5 вольта, а значит на средней точке делителя будет 5-1.5 = 3.5 вольта.
Понятно, что у данного решения хватает минусов. Например то, что плаванье питания непременно скажется на амплитуде выходного сигнал нашего датчика. Можно, конечно, застабилизировать его каким-нибудь LOW-DROP стабилизатором, выведя на отдельную ветку от основного. Но тут надо смотреть, чтобы стабилизатор не стал дороже нормального решения на ОУ 🙂 Также мы теряем в размахе сигнала. На входе был размах в 4 вольта (-22), а на выходе получили всего 2 (1.53.5) вольта.
Еще не помешает защитный диод. Его задача не дать напряжению обратной полярности входного сигнала пролезть в питание и натворить там дел.
Но когда надо по быстрому, такой вот грязный трюк вполне можно применять.
Комментарии к статье:
Чтобы оставить комментарий, прокрутите в самый конец статьи Комментировать материал
Фух. Живой Уже статьи пошли.
Здоровья!!!
С выздоровленьем !
Это называется пассивный сумматор. Из входных напряжений u1, , un (может быть включая землю) можно получить напряжение a1 u1 + + an un, где все ai=const, без помощи операциоников, если каждый ai не более 1 и в сумме дают 1.
Не совсем понятно назначение защитного диода. Наверное, имелось в виду, защита от попадания отрицательного напряжения на Out, а не на питание. Хотя если диапазон выхода датчика известен, и все рассчитано правильно, то вероятность этого стремится к 0.
Все верно. Диапазон может быть и известен, но сам датчик может выдать веселухи изза поломки, например.
Но ведь резисторы плывут от температуры, и это будет влиять на точность последующего измерения. Как с этим преподлагается бороться?
Никак. В данном случае вклад их в погрешности будет сильно меньше других факторов 🙂
Вот здесь об этом на ОУ. Только вот и ОУ не спасет от плавания питания, и порядочную опору делать надо будет.
masteringelectronicsdesign.com/design-a-bipolar-to-unipolar-converter/
На ОУ можно будет виртуальную землю сделать. И да, опора будет тоже нужна само собой
прикольный костыль )
Если R2 и D1 заменить на резисторы 20 кОм, то получится делитель 1/4 со средней точной 2.5 В. Диод тут необязателен.
Если D1 заменить на резистор R3, то математика будет такая:
Смещение = 5 В * (R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))
Коэффициент по входу = (R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3))
Таким образом, можно получить любое смещение и коэффициент по входу, решив простенькую систему уравнений.