Я учусь на первом курсе Инженерной школы, и мне дали задание, содержащее эту схему, которая управляет датчиками давления в трубе Пито:
Я изо всех сил пытаюсь понять всю схему, а точнее первый операционный усилитель, чей выход (контакт 1) и электронный (инвертирующий) вход (контакт 2) подключены к земле.
Каково его использование? Как такой операционный усилитель может влиять на общую схему, если его выход не используется?
Ответы:
Первый операционный усилитель фактически создает заземление цепи. 7810 создает стабильные 10 вольт, которые затем делятся на делители напряжения R2 и R3, фильтруемые С3, чтобы получить стабильный уровень 5 вольт относительно самого отрицательного уровня.
OP-усилитель затем буферизует это, и остальная часть схемы использует свой выход в качестве эталонного заземления. Помните, что заземление в такой цепи - это просто удобство, узел, который используется при обращении к другим напряжениям.
Хотя я согласен с @pipe и фактически проголосовал за его ответ, дополнительный нюанс состоит в том, что обоснование - это больше, чем просто ссылка.
Под этим я подразумеваю, что заземление - это не просто напряжение, а то, что может источником и потреблением тока оставаться на том же потенциале.
Заземление, создаваемое этим операционным усилителем, может как потреблять, так и поглощать ток, и оставаться примерно на полпути между рельсами источника +12 Вольт. Если бы в конструкции использовался только другой регулятор, такой как 7805, то это устройство имело бы только источник тока и, таким образом, получило бы правильное значение «среднего напряжения» только тогда, когда ток выходил из его выхода.
Скорее более ограничивающий, чем показанная схема.
(TL, DR: см. Пункт 5)
Измерительный модуль требует, чтобы напряжение на его выводе GND находилось между его выводами V + и V-. Он преобразует и отображает напряжение между своим контактом IN + и GND.
7810 регулирует вход до 10 В между узлами, помеченными + 5 В и -5 В.
R2 и R3 обеспечивают напряжение средней точки с импедансом Тевенина 2,5 кОм (= 10 кОм / 10 кОм) параллельно 100 нФ. Таким образом, любой ток (постоянный ток), потребляемый или подаваемый на этот узел, будет повышать напряжение на 2,5 В на миллиампер.
Узел GND будет иметь токи от: VIN +, R9, R11, R15, R16, R13, A2 и C5. Они, вероятно, составят менее миллиампера, но измеритель может потреблять переменный ток в каждом цикле измерения.
Усилитель 1 действует как повторитель напряжения для цепи R2 R3. Он будет действовать, чтобы удерживать свой выход, узел, помеченный GND, в средней точке узлов, помеченных + 5V и -5V. Если взглянуть на него с другой точки зрения, он притягивает середину своих источников к выходному напряжению. Он будет иметь выходной импеданс замкнутого контура в несколько Ом, поэтому ток, потребляемый на узле GND, будет мало влиять на напряжение между GND и линиями + 5 В и -5 В.
Усилители II-IV выполнены в виде простых дифференциальных усилителей. II и III имеют усиление 100V / V и Zin 10K. IV имеет усиление 20 и Zin 50K.
Подключение C5 напрямую к выходу усилителя IV является ошибкой. OPA не определены как стабильные с большой емкостной нагрузкой. Вероятно, было бы лучше поместить его на счетчик VIN + и GND, с 10K или около того между стеклоочистителем A2 и VIN +.
Усиление схемы будет напрямую зависеть от выходного напряжения 7810. Если измеритель имеет внешний эталонный вход, лучше всего подключить его к доле +5 В, что даст показания в соотношении.
Напряжение смещения всех четырех усилителей будет влиять на сигнал. Усилители будут нуждаться в хороших характеристиках постоянного тока и шума 1 / f.
Простой и прямой ответ на ваш главный вопрос заключается в том, что это один из способов обеспечения дифференциальных напряжений, которые нужны операционным усилителям (+ & - 5 В). Плавая по земле (до + 5 В), единственный источник 10 В может обеспечить + & - 5 В! Теперь вы должны понимать, что выход операционного усилителя I используется . Создает виртуальную площадку (или контрольную площадку).