Estoy en el primer año de la escuela de ingeniería y me asignaron una tarea que contiene este circuito, que impulsa sensores de presión en un tubo de Pitot:
Me cuesta entender todo el circuito, y más precisamente el primer amplificador operacional, cuya salida (pin 1) y entrada e- (inversión) (pin 2) están conectadas a tierra.
¿Para qué sirve? ¿Cómo puede un amplificador operacional influir en el circuito general, si no se utiliza su salida?
Respuestas:
El primer amplificador operacional está creando la tierra del circuito. El 7810 crea un voltaje estable de 10 voltios, que luego se divide por el divisor de voltaje R2 y R3, filtrado por C3 para obtener un nivel estable de 5 voltios en relación con el nivel más negativo.
El amplificador operacional lo amortigua y el resto del circuito usa su salida como tierra de referencia . Recuerde que la conexión a tierra en un circuito como este es solo una conveniencia, un nodo que se utiliza para referirse a otros voltajes.
Si bien estoy de acuerdo con @pipe y, de hecho, voté por su respuesta, una respuesta matizada adicional es que un motivo es más que "solo" una referencia.
Lo que quiero decir con esto es que una tierra no es solo un voltaje, sino algo que puede generar y hundir corriente y permanecer en el mismo potencial.
La tierra creada por ese amplificador operacional puede generar y hundir corriente y permanecer aproximadamente a medio camino entre los rieles de la fuente de +12 voltios. Si el diseño hubiera utilizado otro regulador como un 7805, ese dispositivo solo habría generado corriente y, por lo tanto, solo habría emitido el valor correcto de "voltaje medio" cuando la corriente fluía de su salida.
Más bien más restrictivo que el circuito que se muestra.
(TL, DR: véase el párrafo 5)
El módulo del medidor requiere que el voltaje en su pin GND esté entre sus pines de suministro V + y V-. Convierte y muestra el voltaje entre su pin IN + y GND.
El 7810 regula la entrada a 10V entre nodos etiquetados + 5V y -5V.
R2 y R3 proporcionan un voltaje de punto medio con una impedancia de Thevenin de 2.5 kOhm (= 10K // 10K) en paralelo con 100nF. Por lo tanto, cualquier corriente (CC) extraída o suministrada a este nodo empujará el voltaje en 2.5V por miliamperio.
El nodo GND llevará corrientes de: Medidor VIN +, R9, R11, R15, R16, R13, A2 y C5. Probablemente sumarán menos de un miliamperio, pero el medidor puede extraer una corriente variable a través de cada ciclo de medición.
El amplificador 1 actúa como un seguidor de voltaje para la cadena R2 R3. Actuará para mantener su salida, el nodo etiquetado GND, en el punto medio de los nodos etiquetados + 5V y -5V. Mirándolo desde una perspectiva diferente, actúa para tirar del punto medio de sus suministros hacia su voltaje de salida. Tendrá una impedancia de salida de circuito cerrado de unos pocos ohmios, por lo que la corriente consumida en el nodo GND tendrá poco efecto en el voltaje entre GND y las líneas + 5V y -5V.
Los amplificadores II-IV están configurados como amplificadores diferenciales simples. II y III tienen una ganancia de 100V / V y Zin de 10K. IV tiene una ganancia de 20 y Zin de 50K.
Tener C5 conectado directamente a la salida del amplificador IV es un error. No se especifica que los OPA sean estables con una gran carga capacitiva. Probablemente sería mejor colocarlo en el medidor VIN + y GND, con aproximadamente 10K entre el limpiador de A2 y el VIN +.
La ganancia del circuito dependerá directamente del voltaje de salida del 7810. Si el medidor tiene una entrada de referencia externa, sería mejor conectarlo a una fracción de + 5V, lo que daría una lectura radiométrica.
El voltaje de compensación de los cuatro amplificadores contribuirá a la señal. Los amplificadores necesitarán buenas especificaciones de CC y 1 / f de ruido.
Una respuesta simple y directa a su pregunta principal es que esta es una forma de proporcionar los voltajes diferenciales que necesitan los amplificadores operacionales (+ y - 5v). ¡Al hacer flotar el suelo (a + 5v), la única fuente de 10v puede suministrar + & - 5v! Ahora debería ser capaz de entender que la salida del amplificador operacional I, se está utilizando . Crea un terreno virtual (o terreno de referencia).