输出和反相输入接地的运算放大器有什么用?
第一个运算放大器实际上是在创建电路接地。7810 产生一个稳定的 10 伏电压,然后由分压器 R2 和 R3 分压,再由 C3 滤波,以相对于最负电平产生稳定的 5 伏电压。
然后运算放大器对此进行缓冲,电路的其余部分将其输出用作参考地。请记住,像这样的电路中的接地只是为了方便,是指其他电压时使用的节点。
虽然我同意@pipe 并且实际上赞成他的回答,但另一个细致入微的回答是,理由不仅仅是“只是”一个参考。
我的意思是接地不仅仅是一个电压,而是可以提供和吸收电流并保持相同电位的东西。
该运算放大器产生的接地既可以提供电流,也可以吸收电流,并且大约保持在 +12 伏电源轨之间的一半处。如果设计只是使用另一个稳压器(如 7805),则该设备将仅提供电流,因此只有在电流流出其输出时才会输出正确的“中间电压”值。
而是更多地限制所示电路。
(TL、DR:见第 5 段)
仪表模块要求其 GND 引脚上的电压介于其 V+ 和 V- 电源引脚之间。它转换并显示其 IN+ 引脚和 GND 之间的电压。
7810 将标记为 +5V 和 -5V 的节点之间的输入调节为 10V。
R2 和 R3 提供与 100nF 并联的戴维南阻抗为 2.5 kOhm (= 10K // 10K) 的中点电压。因此,从该节点汲取或提供给该节点的任何 (DC) 电流都会将电压推高 2.5V/毫安。
GND 节点将承载来自:仪表 VIN+、R9、R11、R15、R16、R13、A2 和 C5 的电流。这些总和可能小于 1 毫安,但仪表可能会在每个测量周期中消耗不同的电流。
放大器 1 充当 R2 R3 链的电压跟随器。它将采取行动将其输出(标记为 GND 的节点)保持在标记为 +5V 和 -5V 的节点的中点。从不同的角度来看,它的作用是将其电源的中点拉向其输出电压。它将具有几欧姆的闭环输出阻抗,因此在 GND 节点上汲取的电流对 GND 与 +5V 和 -5V 线路之间的电压几乎没有影响。
放大器 II-IV 都配置为简单的差分放大器。II 和 III 的增益为 100V/V,Zin 为 10K。IV 增益为 20,Zin 为 50K。
将 C5 直接连接到放大器 IV 的输出是错误的。OPA 未指定在大电容负载下稳定。最好将它放在仪表 VIN+ 和 GND 之间,A2 的抽头和 VIN+ 之间有 10K 左右的距离。
电路的增益将直接取决于 7810 的输出电压。如果仪表有外部参考输入,最好将其连接到 +5V 的一小部分,这样就可以得到比率读数。
所有四个放大器的失调电压都会对信号产生影响。放大器需要良好的 DC 和 1/f 噪声规格。
对您的主要问题的一个简单而直接的答案是,这是提供运算放大器所需的差分电压(+ & - 5v)的一种方式。通过浮动接地(至 +5v),单个 10v 电源可以提供 + & - 5v!您现在应该能够理解运算放大器 I 的输出正在被使用。它创建了一个虚拟接地(或参考接地)。