Это схема дифференциального операционного усилителя. Знаете ли вы, какую роль играет здесь напряжение 1 В?
Основной принцип работы этой схемы ОУ: резисторы R37 и R38 — входные дифференциальные резисторы, их значения равны и составляют по 10 кОм; резисторы R39 и R36 — это резисторы обратной связи, коэффициент усиления определяется соотношением 15 кОм / 10 кОм = 1,5. Обратите внимание, что операционный усилитель питается от однополярного источника питания, поэтому диапазон выходного напряжения составляет от 0 до 3,3 В.
В типовой схеме дифференциального операционного усилителя точка с напряжением 1 В обычно напрямую подключена к AGND, в таком случае выходное напряжение определяется формулой: OUT = A×(IN+ - IN-). В данной схеме напряжение 1 В служит опорным (смещения), то есть усиленный сигнал будет складываться с этим напряжением смещения. Выходная формула примет вид: OUT = A×(IN+ - IN-) + 1.
Желающие могут самостоятельно вывести эту формулу, используя принципы «виртуального разрыва» и «виртуального короткого замыкания».
Автору поста — отличная работа! Добавлю пару практических соображений с точки зрения инженерии: добавление смещения в 1 В в однополярной системе питания действительно необходимо для подъёма переменного сигнала, чтобы избежать обрезания отрицательной полуволны. Однако при разводке платы этот опорный уровень напряжения 1 В должен быть очень чистым, желательно использовать специализированный источник опорного напряжения (опорный микрочип) или сформировать его через операционный усилитель, включённый по схеме повторителя напряжения. Кроме того, точность и согласованность резисторов в делителях R37/R38 и R36/R39 оказывают значительное влияние на коэффициент подавления синфазного сигнала (CMRR). Рекомендуется применять резисторы с точностью 1%, а лучше — 0,1%.
Спасибо за ваш пост! У меня как раз недавно был проект схемы выборки тока, и я никак не мог понять, почему операционный усилитель с однополярным питанием то подключается к GND, то — к определённому напряжению. После прочтения этого материала всё стало сразу ясно: оказывается, это нужно для создания постоянного смещения и обеспечения динамического диапазона. Хотел бы также спросить автора: если после усилителя сигнал поступает на АЦП микроконтроллера с напряжением 3,3 В, будет ли лучше установить опорное напряжение смещения на уровне 1,65 В (то есть половины от 3,3 В)?
