लेवल शिफ्टिंग +/- 2.5 वी सिग्नल को 0 - 5 वी

Question

मेरे पास एक फ्रंट एंड मॉड्यूल है जो एक (ईसीजी) सिग्नल उत्पन्न करता है जो +/- 2.5 वी से भिन्न होता है। मैं इस सिग्नल को 0 - 5 वी में स्थानांतरित करना चाहता हूं। इसे करने का बेहतरीन तरीका क्या है? नीचे सर्किट की तरह एक एम्पलीफायर काफी अच्छा होगा? आर 1 = आर 2 और वी 1 = 2.5 वी, वी 2 = मेरा संकेत, वी 3 = वी 4 = जीएनडी के साथ

Answer 1

पहली बात यह है कि opamp के बिना, एक साधारण अवरोधक योजक है। लेकिन यह स्पष्ट है कि यह यहाँ काम नहीं करेगा: एक अवरोधक योजक हमेशा संकेत को दर्शाता है, और हमें एक 1 प्रवर्धन की आवश्यकता होती है । $\times$

यह एक गैर-इनवर्टिंग योग है। आपको लगता होगा कि हमें बस 2.5 V जोड़ना है, लेकिन क्या आपके पास ऐसा है? मैं मान रहा हूं कि आपके पास 5 वी है, तो चलो इसका उपयोग करें और देखें कि यह हमें कहां मिलता है। यदि हमारे पास विन इनपुट पर -2.5 वी है तो आर 3 और आर 4 के मानों की परवाह किए बिना, यदि आप 0 वी बाहर चाहते हैं तो नॉन-इनवर्टिंग इनपुट शून्य होना चाहिए। तो आर 1 और आर 2 एक वोल्टेज विभक्त बनाते हैं, और आर 2 0 वी प्राप्त करने के लिए दो बार आर 1 होना चाहिए।

अगला हमें प्रवर्धन खोजना होगा, जो R3 और R4 द्वारा निर्धारित किया जाता है:

$A_V = \dfrac{R3 + R4}{R3}$

$\times$ R1 के साथ हमें opamp के गैर-इनवर्टिंग इनपुट पर 3.33 V मिलता है। उस 5 V को बनाने के लिए हमें 1.5 से बढ़ाना होगा, इसलिए R3 को दो बार R4 होना चाहिए।

हम निम्नलिखित मूल्यों का उपयोग कर सकते हैं:

R1 = 10 k1
R2 = 20 kΩ
R3 = 20 k4
R4 = 10 k 10

यदि आप एक 5 वी आपूर्ति से बिजली चाहते हैं तो आपको एक आरआरआईओ (रेल-टू-रेल I / O) opamp की आवश्यकता होगी।

Comments

आपके सर्किट के लिए धन्यवाद, लेकिन मुझे लगता है कि मुझे काम करने के लिए स्थानांतरण के लिए 5 वी के बजाय आर 2 में 2.5 वी देने की आवश्यकता है। यकीन नहीं होता कि ऐसा क्यों है .. लेकिन सर्किट काम करता है

— govind m

@govindm - नहीं, गणना 5 V :-) कहती है। क्या आप वाकई R1 और R2 के लिए समान मानों का उपयोग नहीं करते हैं?

— स्टीवनवह

ओह सॉरी स्टीवन, मेरी ओर से बेवकूफ गलती। मैं r1 और r2 इंटरचेंज किया था। मुझे एक बार फिर (मानव सभ्यता के इतिहास में) पुष्टि करने में खुशी हो रही है, कि गणना झूठ नहीं है।

— गोविंद m

Answer 2

यहाँ यह करने का एक तरीका है:

प्रतिरोधक डिवाइडर गैर-इनवर्टिंग इनपुट को 1.25V की आपूर्ति करता है। यदि वांछित हो तो यह एक समर्पित वोल्टेज संदर्भ द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है। आपको एक रेल से लेकर रेल आउटपुट opamp की आवश्यकता होगी।

यहाँ एक सिमुलेशन है:

नोट इनपुट प्रतिबाधा R3 द्वारा परिभाषित की गई है, इसलिए यदि स्रोत उच्च प्रतिबाधा है, तो आपको इसे (और उसी द्वारा R2) या बफ़र को बढ़ाने की आवश्यकता हो सकती है। यह भी ध्यान दें कि आउटपुट अकशेरुकी है।

यहाँ संदर्भ के लिए एक गैर-इनवर्टिंग विधि भी है:

और सिमुलेशन ("to_adc" आउटपुट वोल्टेज है):

उपरोक्त गैर-इनवर्टिंग सर्किट आपके समरूप एम्पलीफायर जैसा है।
आपके द्वारा दर्शाया गया समन एम्पी में एक समस्या है, हालांकि, दिखाया गया इनवर्टर प्रतिरोधों को विभक्त के लिए सही नहीं होगा। फ़ीडबैक रोकनेवाला के लिए इसे (R1 + R2) चाहिए।
तो बराबरी हासिल करें ((R1 + R2) / R2) + 1।

यहाँ एक उदाहरण है कि इसे कैसे देखना चाहिए (ए और बी प्रत्यय सिर्फ स्पाइस को खुश रखने के लिए हैं):

सिमुलेशन में आप 0V से 1.25V तक opamp + IN झूलों को देख सकते हैं, इसलिए इसे 0V से 5V के आउटपुट के लिए 4 की आवश्यकता है। चूंकि R1c और R1d समानांतर हैं, इसलिए हमें 50k मिलता है। तो (150k / 50k) + 1 = 4

Comments

मैं उत्सुक हूं, आपने C2 का आकार कैसे बनाया?

— जिप्पी

मैंने वास्तव में इसे इस विशेष प्रश्न के लिए आकार नहीं दिया, यह इस उत्तर के लिए समायोजित किए गए पिछले योजनाबद्ध से एक अवशेष है (मैंने इसे छोड़ दिया क्योंकि यह हमेशा एक अच्छा विचार है कि दोलन को रोकने के लिए आरएफ में एक छोटी सी टोपी है, लेकिन नहीं उस क्षेत्र में अधिक विस्तार में जाना चाहते हैं) हालांकि, जैसा कि दिखाया गया है कि बैंडविड्थ 1 / (2pi * C2 * (R1 + R2)) -> 1 / (6.28 * 100e-12 * 150e3) = ~ 10.6kHz होगा। ईसीजी के लिए, बैंडविड्थ को बहुत कम किया जा सकता है।

— ओली ग्लेसर

आपके विस्तृत उत्तर के लिए धन्यवाद। मैंने सिर्फ आपके नॉन-इनवर्टिंग सर्किट को आज़माया है, लेकिन मुझे लगता है कि कुछ समस्या है। भले ही इनपुट सिग्नल -2.5 से 2.5 V तक स्विंग करता है, एम्पलीफायर का आउटपुट केवल 1V और 3.3V के बीच झूलता है, मुझे नहीं पता कि क्या चल रहा है .. मैं LM358AN का उपयोग कर रहा हूं

— govind m

LM358 रेल ओपैंप के लिए एक रेल नहीं है, विशेष रूप से आउटपुट सभी तरह से + 5 वी तक स्विंग नहीं करेगा, हालांकि इसे जमीन तक पहुंचना चाहिए। इनपुट रेल से रेल भी नहीं है। इसके अलावा, यदि आपका स्रोत प्रतिबाधा अधिक है (उदाहरण> 5k) तो आपको स्तर शिफ्टर को भेजने से पहले संकेत को बफर करना होगा।

— ओली ग्लेसर

मैंने OPA333 की भी कोशिश की - जो कि डेटाशीट के अनुसार "3mV के भीतर रेल से रेल आउटपुट है", उसी परिणाम के साथ। शायद यह इनपुट बाधा के साथ एक मुद्दा है? मैं वोल्टेज अनुयायी जोड़ने की कोशिश करूँगा ..

— govind m