Op Amp LM324 da 0.549-2.775V a 0-4V

Ciao a tutti. Ho il seguente problema:

sto usando un Arduino DUE che ha un DAC integrato (veramente ne ha due :slight_smile: ) che dá un´uscita tra 0.549V e 2.775V.

Vorrei riportarmi questa uscita in un range tra 0 e 4V. Come é possibile fare ció ?
Dispongo di un Amplificatore operazionale LM324.

Grazie per l´aiuto.

f.schiano:
sto usando un Arduino DUE che ha un DAC integrato (veramente ne ha due :slight_smile: ) che dá un´uscita tra 0.549V e 2.775V.
Vorrei riportarmi questa uscita in un range tra 0 e 4V. Come é possibile fare ció ?
Dispongo di un Amplificatore operazionale LM324.
Grazie per l´aiuto.

Devi realizzare un amplificatore non invertente con gain pari a 4/(2.775-0.459) = 1.73 e applichi sull'ingresso non invertente una tensione di 0.549 * 0.73 = 0.4V tramite un trimmer multigiri in modo da poter centrare con precisione lo zero volt per l'out minimo del DAC, ti rammento che quest'ultimo è raziometrico.

Dimenticavo, il LM324 non è un opamp rail to rail, se vuoi uno swing reale tra 0 e 4 V devi alimentarlo con +/- 6V, con solo 5V non ottieni ne lo 0 V ne il 4V, l'alternativa, consigliatissima, è usare un opamp rail to rail.

Mi vedo un attimo meglio la teoria degli amplificatori operazionali e sono di nuovo da te :slight_smile: Grazie mille per la risposta.

Fab.

astrobeed:

f.schiano:
sto usando un Arduino DUE che ha un DAC integrato (veramente ne ha due :slight_smile: ) che dá un´uscita tra 0.549V e 2.775V.
Vorrei riportarmi questa uscita in un range tra 0 e 4V. Come é possibile fare ció ?
Dispongo di un Amplificatore operazionale LM324.
Grazie per l´aiuto.

Devi realizzare un amplificatore non invertente con gain pari a 4/(2.775-0.459) = 1.73 e applichi sull'ingresso non invertente una tensione di 0.549 * 0.73 = 0.4V tramite un trimmer multigiri in modo da poter centrare con precisione lo zero volt per l'out minimo del DAC, ti rammento che quest'ultimo è raziometrico.

Astro una cosa non mi é chiara:

applico all´ingresso non invertente 0.4V? E il mio ingresso dove lo metto, cioé il segnale da amplificare non dovrebbe andare nell´ingresso non invertente dell op amp?.
L´ingresso invertente ce l´ho a massa con una resistenza da 33K che corrisponde alla resistenza R1 della figura seguente:

Mentre la R2 ha un valore di 24K, per realizzare un guadagno complessivo di 1.73.

Che ne pensi , dove sbaglio?

f.schiano:
applico all´ingresso non invertente 0.4V? E il mio ingresso dove lo metto, cioé il segnale da amplificare non dovrebbe andare nell´ingresso non invertente dell op amp?.

Sull'ingresso invertente, invece di collegarlo a GND gli applichi la tensione, in questo modo lui cerca di portare l'out a una tensione negativa se su IN+ non c'è tensione andando di fatto a compensare il gap positivo introdotto dal DAC.

Mentre la R2 ha un valore di 24K, per realizzare un guadagno complessivo di 1.73.

Il guadagno deve essere 0.73 perché sull'ingresso non invertente è pari a 1+R2/R1, quindi una R da 10k e una da 7.3K che non esiste e la realizzi col solito trimmer multigiri se il range di tensione deve essere precisissimo.

astrobeed:

f.schiano:
sto usando un Arduino DUE che ha un DAC integrato (veramente ne ha due :slight_smile: ) che dá un´uscita tra 0.549V e 2.775V.
Vorrei riportarmi questa uscita in un range tra 0 e 4V. Come é possibile fare ció ?
Dispongo di un Amplificatore operazionale LM324.
Grazie per l´aiuto.

Devi realizzare un amplificatore non invertente con gain pari a 4/(2.775-0.459) = 1.73 e applichi sull’ingresso non invertente una tensione di 0.549 * 0.73 = 0.4V tramite un trimmer multigiri in modo da poter centrare con precisione lo zero volt per l’out minimo del DAC, ti rammento che quest’ultimo è raziometrico.

Ehm… Astrobeed non sono molto d’accordo con i tuoi calcoli, ho simulato il circuito su PSpice e di fatti non ottengo il range desiderato da f.schiano. Ho anche ricalcolato i valori attraverso il principio di sovrapposizione degli effetti con cui ho ricavato un semplicissimo sitema a due equazioni a due incognite (il valore di una delle due resistenze e la tensione da applicare al pin invertente)

Ho modificato il circuito e, utilizzando giustamente un rail to rail ad alimentazione duale, ho il seguente circuito: (in allegato le foto con le relative simulazioni:

Ecco l’altra simulazione:

MasterPi:
Ehm... Astrobeed non sono molto d'accordo con i tuoi calcoli, ho simulato il circuito su PSpice e di fatti non ottengo il range desiderato da f.schiano.

In effetti c'è un errore, troppa fretta nello scrivere, la tensione da applicare sull'ingresso negativo è maggiore perché tocca tenere conto anche del fattore di amplificazione 1.73 sull'ingresso positivo che alza il valore minimo del DAC e di conseguenza il valore della tensione negativa per azzerare il valore minimo.

Esatto astrobed :wink: il circuito corretto è quello delle immagini che ho caricato! La tensione sul pin invertente è di 1.234 V e le resistenze sono da 10 k e 8 k, quella da 8 da ottenere col classico magheggio del trimmer

La resistenza da 8 K la posso anche costruire a partire da 2 resistenze da 3K una da 2K e un´altra resistenza per essere il piú preciso possibile (ad esempio una resistenza da 30 ohm)

(Ho tutte le resistenze possibili a disposizione)

Che ne pensate?

Inoltre, un´altra domanda é :

come posso fare per generare un segnale di 1.234V?

Oppure, quale potrebbe essere un´altra soluzione per eliminare l´offset di 0.549V?

Grazie mille,
fab

f.schiano:
come posso fare per generare un segnale di 1.234V?

Come ti ho già suggerito la tensione la ottieni tramite un trimmer multigiri da 1k, deve essere di valore basso per non influenzare troppo il feedback, così puoi regolarla con precisione e ottenere lo zero esatto compensando anche le tolleranze.
Idem per la resistenza da 8k., al suo posto metti un trimmer da 4.7k con in serie una resistenza da 4.7k così ti regoli il guadagno esatto, altrimenti dovresti usare delle resistenze 1% della serie E96 per avere i giusti valori.
Attenzione che quanto suggerito è valido solo per la DC e segnali a bassa frequenza, max 10 kHz, se devi andare oltre le cose si complicano, sarebbe anche bene usare il secondo opamp contenuto nel IC come voltage follower da far seguire al primo, così ottieni una bassa impedenza d'uscita e disaccoppi l'amplificatore dal carico.

Qualcosa del genere quindi? :

f.schiano:
Qualcosa del genere quindi? :

43P102 Datasheet PDF Specs results

Si, poi se non ti serve una precisione elevata, o per fare una prova al volo, puoi anche usare un normale trimmer monogiro o un partitore resistivo, con quest'ultimo la precisione è scarsa a meno che non usi resistenze al 0.5-0.1%

Se ti serve precisione nel riferimento di tensione, usa un TL431 o un qualsiasi suo equivalente :wink: