运放计算问题

只看该作者 · 2019-1-16 11:11

说明：这个电路是测量电容信号电路，解调过得电流信号经放大器方大输出。

      运放供电是5V ，交流信号频率  36khz。

      不明之处，1：输出电压如何计算。
                     2：输入信号是经过半波整流过来的脉动信号。一碰到这种就不会计算了。电路没问题，就是不知道怎么计算。谢谢了

1万 · 2019-1-16 11:23

IV转换，输出就是10k*i+Vref

1万 · 2019-1-16 11:38

有些东西没有公式可以用，需要用若干已知信号对仪器进行标记，画上线标上刻度。

只看该作者 · 2019-1-16 12:04

本帖最后由 Jack315 于 2019-1-16 12:07 编辑

假设输入信号源可以等效成一个脉动的理想信号源 Vs （内阻为 0）与一个信号源内阻 Rs 的串联。

对单电源供电的电路，运放同相端的参考电压 Vref 给输入信号提供一个直流偏置。
由于 Vs 都大于 0，因此运放同相端理论上可以直接接地。现继续按 Vref = 2.5V 进行讨论。

假设运放可以等效成理想运放，因而计算中可以认为：
1. 输入阻抗无穷大；
2. 输入电流为 0；
3. 同相端电压等于负相端电压；
4. 输出阻抗为 0。

负相端的电压为 Vref，信号源的输入电流为：
Iin = (Vs - Vref) / Rs
这个电流将全部流入运放下面的 10K 电阻 R1，
因而运放的输出电压 Vo 为：
(Vref - Vo) / R1 = Iin
Vo = Vref - Iin × R1
= Vref - (Vs - Vref) × R1 / Rs

现在 Vs、Rs、运放、R1……等这部分电路可以等效为另一个信号源：
Vs' = Vref - (Vs - Vref) × R1 / Rs
Rs‘ = 0

这个信号源接在一个由 10K 电阻 Ro 和 0.1uF 电容 Co 组成的低通滤波器。
电容 Co 上的电压 Vout 为：
Vout = Vs' / (1 + j × w × Ro × Co)
其中：j 为虚数单位（-1 的平方根）。
w = 2 × pi × f （信号源 Vs 信号的频率）。

只看该作者 · 2019-1-16 12:23

Jack315 发表于 2019-1-16 12:04
假设输入信号源可以等效成一个脉动的理想信号源 Vs （内阻为 0）与一个信号源内阻 Rs 的串联。

对单电源 ...

非常感谢您的回复。涨知识了。
另外想问问您，在实际应用中，信号已知，像压力传感器 npc1210那种，恒流供电，输出为0-100mv。是直流信号，但是我不明白为什么会在反馈电阻上并联一个电容，而且电容是如何计算得来的。明明信号是个直流信号，电容的意义是什么。您能解释下吗？

只看该作者 · 2019-1-16 12:32

本帖最后由 Jack315 于 2019-1-16 12:34 编辑

jim101101 发表于 2019-1-16 12:23
非常感谢您的回复。涨知识了。
另外想问问您，在实际应用中，信号已知，像压力传感器 npc1210那种，恒流 ...

压力传感器的输出信号应该不是直流信号，
但可能是接近直流、频率非常低的信号。

在上面的计算中，用 R1 与 C1 并联代替 R1：
R1 -> R1 // j × w × C1
= R1 / (1 + j × w × C1 × R1)
相当于增加了一个一阶低通滤波器，
从而可以更有效地滤除高频干扰信号对测量结果的影响。

电容 C1 的确定与传感器信号的频率范围有关。