Entrada do Amplificador Instrumental flutuante?
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LaunchRed
Aug 3, 2012, 4:26:04 PM8/3/12
to texa...@googlegroups.com
Oi, estou usando um amplificador instrumental nos meus estudos e tem uma coisa que gostaria de entender.
Existem algumas limitações na entrada dos amplificadores instrumentais, chamadas Input Common-Mode Range, que tem relação direta com os amplificadores operacionais internos.
O que não entendo é como que posso controlar o nível de tensão comum nos dois pontos de entrada do Amplificador Instrumental, a diferença é calculável, porém a nível DC Comum é algo flutuante em relação ao circuito, e mesmo sendo característica do Amplificador Instrumental anular esse Nível, ainda assim ele só realiza essa anulação de forma correta se não ultrapassar os limites de Input Common-Mode Range.
E em um projeto que é alimentado de 0 a Vcc (uma alimentação) a entrada comum tem que ser um pouco acima de 0 por causa desses limites de Input Common Range, por isso gostaria de saber como que se faz pra controlar esse nível DC nos valores corretos.
Muito Obrigado desde já.
Marcelo Del Fiore
Aug 5, 2012, 7:57:31 AM8/5/12
to macac...@gmail.com, texa...@googlegroups.com
não entendi direito seu email, mas me parece que voce está querendo saber de rejeição de modo comum.
O caso é que idealmente se voce colocar um mesmo sinal em ambas as entradas do opamp, a saída será nula.
Mas como não há componente ideal, voce sempre terá uma saída não nula. O parâmetro que vem nos datasheets dos opamps te diz o limite máximo da saída ao invés de ser zero.
Marcelo
O caso é que idealmente se voce colocar um mesmo sinal em ambas as entradas do opamp, a saída será nula.
Mas como não há componente ideal, voce sempre terá uma saída não nula. O parâmetro que vem nos datasheets dos opamps te diz o limite máximo da saída ao invés de ser zero.
Marcelo
2012/8/3 LaunchRed <macac...@gmail.com>
--
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LaunchRed
Aug 5, 2012, 1:29:03 PM8/5/12
to texa...@googlegroups.com, macac...@gmail.com
Quero dizer o seguinte, tendo um amplificador instrumental como o de baixo:
Porque apesar da diferença entre as duas entradas ser da ordem de mv a entrada absoluta é alta demais.
Notei que os circuitos que usam amplificador instrumental formam um caminho entre a entrada e o GND, deve ser justamente para colocar ele dentro de uma faixa. Por exemplo:
Da pra ver que nesse circuito em que é aplicado um amplificador instrumental, as entradas tem uma relação com o GND.
Estou tentando entender ainda como que funciona essa relação, mas encontrei um livro bem legal aqui que talvez tenha respostas:
.
2012/8/3 LaunchRed <macac...@gmail.com>
Para deixar o grupo, mande um email para texas-sc+unsubscribe@googlegroups.com
Raimundo Nonato Pimenta Filho
Aug 5, 2012, 2:35:07 PM8/5/12
to macac...@gmail.com, texa...@googlegroups.com
Respondendo pra todos. Todos podem ver se podem contribuir ou
aproveitar a contribuição.
Olhei a figura do AO, o gráfico e o circuito amplificado contendo o AO...
Partindo da dúvida
"Input Common-Mode Range"
Este só faz sentido pra malha aberta. Quando a malha é fechada (com
realimentação negativa), a saída é deslocada no sentido de manter as
duas entradas com um a tensão de erro bem pequena, que na prática
significa que as tensão das entradas se igualam.
Para a malha aberta há uma tensão qualquer na saída, que é dada na
especificação, quando as duas entradas são exatamente iguais a um
valor específico.
O pino 1 e 5 do 741 - Decalagem (offset)
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm741.pdf
Estes são utilizados para fazer com que a tensão de saída seja zero
quando as entradas são iguais.
Mas nem todo AO tem este recurso.
Na maioria dos circuitos com AO é utilizado fonte simétrica, mas pode
ser assimétrica ou simples.
Entendendo a relação da saída com a alimentação (Depois faremos o
tratamento da tensão de entrada)
Malha aberta e diferença grande entre as entradas.
Entrada não inversora maior que a inversora, a saída vai pra o
potencial positivo da alimentação.
Entrada inversora maior que a não inversora, a saída vai pra o
potencial negativo da alimentação.
Fechando a malha...
Imaginemos o seguinte circuito:
Uma bateria ou pilha é utilizada como fonte de alimentação para o AO.
Dois resistores de valores iguais formam um divisor, a junção dos
resistores é conectada a entrada NÃO inversora do AO.
Um outro resistor é conectado a entrada inversora.
A malha ainda está aberta.
Conectar este resistor à bateria e fazer a analise da malha aberta.
Temos tensão de saturação na saída...
Colocando um resistor para realimentação da saída para a entrada inversora.
A malha está fechada.
E, dependendo dos valores dos resistores escolhidos, a tensão de saída
será diferente das tensões de saturação, negativa ou positiva.
O valor de saída é o necessário que a tensão na entrada inversora se
iguale a tensão da entrada não inversora.
Trocar a bateria por uma fonte simétrica e ligar a entrada NÃO
inversora ao GND é um circuito equivalente.
O tratamento da tensão de entrada...
Para o AO, estes devem estar dentro do permitido.
Para o circuito, se não estiver dentro dos valores permitidos,
resistores a fazem estar.
Voltemos para o circuito acima, este com a fonte simétrica e GND na
entrada não inversora (+ os dois resistores...).
A realimentação vai fazer com que a potencial na entrada inversora
seja igual ao GND.
Tem o mesmo potencial que o GND. É como se a entrada inversora
estivesse ligada ao GND. Este ponto é chamado de TERRA VIRTUAL.
Assim é fácil o cálculo de correntes.
O AO tem alta impedância de entrada.
Logo a corrente que passa no resistor de entrada é a que passa no
resistor de realimentação.
A corrente de entrada é igual a tensão de entrada do circuito pelo
resistor de entrada...
Para fonte de alimentação simples é só calcular as diferenças de potencial.
Espero ter suprimido apenas o óbvio pra todos e que a dúvida tenha
sido eliminada.
[]s
aproveitar a contribuição.
Olhei a figura do AO, o gráfico e o circuito amplificado contendo o AO...
Partindo da dúvida
"Input Common-Mode Range"
Este só faz sentido pra malha aberta. Quando a malha é fechada (com
realimentação negativa), a saída é deslocada no sentido de manter as
duas entradas com um a tensão de erro bem pequena, que na prática
significa que as tensão das entradas se igualam.
Para a malha aberta há uma tensão qualquer na saída, que é dada na
especificação, quando as duas entradas são exatamente iguais a um
valor específico.
O pino 1 e 5 do 741 - Decalagem (offset)
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm741.pdf
Estes são utilizados para fazer com que a tensão de saída seja zero
quando as entradas são iguais.
Mas nem todo AO tem este recurso.
Na maioria dos circuitos com AO é utilizado fonte simétrica, mas pode
ser assimétrica ou simples.
Entendendo a relação da saída com a alimentação (Depois faremos o
tratamento da tensão de entrada)
Malha aberta e diferença grande entre as entradas.
Entrada não inversora maior que a inversora, a saída vai pra o
potencial positivo da alimentação.
Entrada inversora maior que a não inversora, a saída vai pra o
potencial negativo da alimentação.
Fechando a malha...
Imaginemos o seguinte circuito:
Uma bateria ou pilha é utilizada como fonte de alimentação para o AO.
Dois resistores de valores iguais formam um divisor, a junção dos
resistores é conectada a entrada NÃO inversora do AO.
Um outro resistor é conectado a entrada inversora.
A malha ainda está aberta.
Conectar este resistor à bateria e fazer a analise da malha aberta.
Temos tensão de saturação na saída...
Colocando um resistor para realimentação da saída para a entrada inversora.
A malha está fechada.
E, dependendo dos valores dos resistores escolhidos, a tensão de saída
será diferente das tensões de saturação, negativa ou positiva.
O valor de saída é o necessário que a tensão na entrada inversora se
iguale a tensão da entrada não inversora.
Trocar a bateria por uma fonte simétrica e ligar a entrada NÃO
inversora ao GND é um circuito equivalente.
O tratamento da tensão de entrada...
Para o AO, estes devem estar dentro do permitido.
Para o circuito, se não estiver dentro dos valores permitidos,
resistores a fazem estar.
Voltemos para o circuito acima, este com a fonte simétrica e GND na
entrada não inversora (+ os dois resistores...).
A realimentação vai fazer com que a potencial na entrada inversora
seja igual ao GND.
Tem o mesmo potencial que o GND. É como se a entrada inversora
estivesse ligada ao GND. Este ponto é chamado de TERRA VIRTUAL.
Assim é fácil o cálculo de correntes.
O AO tem alta impedância de entrada.
Logo a corrente que passa no resistor de entrada é a que passa no
resistor de realimentação.
A corrente de entrada é igual a tensão de entrada do circuito pelo
resistor de entrada...
Para fonte de alimentação simples é só calcular as diferenças de potencial.
Espero ter suprimido apenas o óbvio pra todos e que a dúvida tenha
sido eliminada.
[]s
LaunchRed
Aug 5, 2012, 5:09:29 PM8/5/12
to texa...@googlegroups.com, macac...@gmail.com
No datasheet do Ina321 (
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina321.pdf ) achei lá no finalzinho um circuito que ele faz a configuração das entradas para que elas não fiquem "flutuantes":
Olha que interessante.
.
César Portelinha
Aug 5, 2012, 10:30:54 AM8/5/12
to mdf...@gmail.com, macac...@gmail.com, texa...@googlegroups.com
Talvez isto possa esclarecer a sua dúvida. Veja o esquema em anexo. De acordo com a fórmula, se Rp for infinito Vo=V2-V1 consequentemente se V2=V1 então Vo=0.
César Portelinha
Inatel - Instituto Nacional de Telecomunicações
Estudante do Curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial e Controle
Desenvolvimento de Hardware no ICC – Inatel Competence Center
cpbau...@gmail.com
Aug 5, 2012, 8:02:01 PM8/5/12
to texa...@googlegroups.com
Prezado LaunchRed,
Pelo que eu entendi, estas projetando um circuito para medição de sinais fisiológicos. No circuito que mostrastes do INA321 para ECG, os resistores de 2M servem para polarizar a entrada do AmpInst. Estes mesmos resistores são usados quando a tensão de entrada é AC e utiliza-se capacitores de deacoplamento em série (caso contrário a corrente de polarização dos circuitos de entrada acaba carregando os capacitores com um valor DC e o circuito para de funcionar). As tensões máximas de modo comum devem ser verificadas durante o projeto do circuito (que leva a escolha dos amplificadores). Estes limites são fixados durante o projeto dos circuitos de entrada do amplificador colocado no silício. Deves escolher amplificadores do tipo "single-supply" "rail-to-rail input". Por ex. os OpAmp TL074 não funcionam quando o sinal se aproxima das fontes de alimentação, enquanto o LM324 funciona.
No circuito do ECG, o circuito opcional buferiza o sinal de modo comum que é conectado a blinadagem dos
cabos de ligação, minimizando os efeitos de captação de ruido. Se precisares de um AmpInst com valores
muito altos de tensão de modo comum, dê uma olhada no INA117 da Texas que opera com tensões de modo comum de
até 200V. Se olhares o esquema de blocos do INA117, vais descobrir que a colocação de um resistor extra,
forma um divisor de tensão que divide a tensão de modo comum (mas o ganho deste circuito é 1). Esta idéia
pode ser utilizada em um AmpInst comum, desde que esta atenuação seja compensada nos circuitos seguintes.
Para estes circuitos funcionarem bem os resistores devem ser ajustados a laser (nos OpAmp comerciais) ou
medidos com um bom multímetro nos circuitos discretos (mesmo assim não fica tão bom devido ao descasamento
térmico dos componentes).
Eng. Carlos P. Baumhardt
e-mail: cpbau...@gmail.com/cpbau...@ufrgs.br
skype: cpbaumhardt
Pelo que eu entendi, estas projetando um circuito para medição de sinais fisiológicos. No circuito que mostrastes do INA321 para ECG, os resistores de 2M servem para polarizar a entrada do AmpInst. Estes mesmos resistores são usados quando a tensão de entrada é AC e utiliza-se capacitores de deacoplamento em série (caso contrário a corrente de polarização dos circuitos de entrada acaba carregando os capacitores com um valor DC e o circuito para de funcionar). As tensões máximas de modo comum devem ser verificadas durante o projeto do circuito (que leva a escolha dos amplificadores). Estes limites são fixados durante o projeto dos circuitos de entrada do amplificador colocado no silício. Deves escolher amplificadores do tipo "single-supply" "rail-to-rail input". Por ex. os OpAmp TL074 não funcionam quando o sinal se aproxima das fontes de alimentação, enquanto o LM324 funciona.
No circuito do ECG, o circuito opcional buferiza o sinal de modo comum que é conectado a blinadagem dos
cabos de ligação, minimizando os efeitos de captação de ruido. Se precisares de um AmpInst com valores
muito altos de tensão de modo comum, dê uma olhada no INA117 da Texas que opera com tensões de modo comum de
até 200V. Se olhares o esquema de blocos do INA117, vais descobrir que a colocação de um resistor extra,
forma um divisor de tensão que divide a tensão de modo comum (mas o ganho deste circuito é 1). Esta idéia
pode ser utilizada em um AmpInst comum, desde que esta atenuação seja compensada nos circuitos seguintes.
Para estes circuitos funcionarem bem os resistores devem ser ajustados a laser (nos OpAmp comerciais) ou
medidos com um bom multímetro nos circuitos discretos (mesmo assim não fica tão bom devido ao descasamento
térmico dos componentes).
Eng. Carlos P. Baumhardt
e-mail: cpbau...@gmail.com/cpbau...@ufrgs.br
skype: cpbaumhardt
LaunchRed
Aug 9, 2012, 10:04:09 PM8/9/12
to texa...@googlegroups.com
Fiz o seguinte teste no TINA simulator:
A saída deu 19.16mV, mas a entrada foi de 1mV, a saída deveria ser de 5mV pq o INA321 tem Ganho de 5, será que fiz algo errado?
.
TECHtraininG
Aug 10, 2012, 3:30:23 PM8/10/12
to macac...@gmail.com, texa...@googlegroups.com
Prezado Christiano, boa tarde.
A algum tempo você me perguntou sobre os Amplificadores Operacionais que estão dentro do MSP430FG4618, que utilizamos como base das nossas aulas dos cursos ON LINE de Assembly e de Linguagem C para MSP430.
Pois bem: a Texas disponibiliza o modelo SPICE destes AOs para você simular no TINA SPICE.
É só entrar no link abaixo, fazer download e se divertir.
Espero ter ajudado.
Abraços.
Alessandro Ferreira da Cunha
TECHtraininG - ENGENHARIA E TREINAMENTOS
aless...@techtraining.eng.br
MSN --> afcu...@gmail.com
SKYPE --> alessandroferreiradacunha
twitter --> @prof_afcunha
(11) 9 9536 - 3828
www.techtraining.eng.br
--
LaunchRed
Aug 10, 2012, 9:56:25 PM8/10/12
to texa...@googlegroups.com, macac...@gmail.com, aless...@techtraining.eng.br
Descobri o que estava acontecendo, o amplificador estava "tentando" fazer a saída de 5mV mas saia do limite de saída estabelecido pelo datasheet, por isso tive que mudar a referência para um valor acima do valor de limite (50mV)
Aí ficou 50mV + Saída desejada
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