+/- 2.5V 신호를 0-5V로 레벨 시프 팅

+/- 2.5V에서 변화하는 (ECG) 신호를 생성하는 프런트 엔드 모듈이 있습니다.이 신호를 0-5V로 이동하고 싶습니다. 가장 좋은 방법은 무엇입니까? 아래 회로와 같은 합산 증폭기가 충분할까요? R1 = R2 및 V1 = 2.5V, V2 = 내 신호, V3 = V4 = GND

가장 먼저 시도해야 할 것은 opamp가없는 간단한 저항 가산기입니다. 그러나 이것이 작동하지 않는 것은 분명합니다. 저항 가산기는 항상 신호를 감쇠 시키며 1 증폭이 필요합니다 . $\times$

이것은 비 반전 합산 증폭기입니다. 우리는 단순히 2.5V를 추가해야한다고 생각할 것입니다. 나는 당신이 5V를 가지고 있다고 가정하고 그것을 사용하고 그것이 우리를 어디로 향하는 지 봅시다. Vin 입력에 -2.5V가 있으면 R3 및 R4의 값에 관계없이 0V를 원할 경우 비 반전 입력은 0이어야합니다. 따라서 R1과 R2는 분압기를 형성하고 R2는 R1의 두 배가되어 0V를 얻습니다.

다음으로 증폭을 찾아야합니다. 증폭은 R3과 R4에 의해 결정됩니다.

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

Vin 입력에 2.5V가 있고 R2 = 2 R1 인 경우 opamp의 비 반전 입력에 3.33V가 표시됩니다. 5V를 출력하려면 1.5로 증폭해야하므로 R3은 R4의 두 배 여야합니다.$\times$

다음과 같은 값을 사용할 수 있습니다.

R1 = 10 kΩ
R2 = 20 kΩ
R3 = 20 kΩ
R4 = 10 kΩ

단일 5V 공급 장치에서 전원을 공급 받으려면 RRIO (Rail-to-Rail I / O) opamp가 필요합니다.

이를 수행하는 한 가지 방법이 있습니다.

저항 분배기는 비 반전 입력에 1.25V를 공급합니다. 원하는 경우 전용 전압 레퍼런스로 대체 할 수 있습니다. 출력 opamp를 가로 지르는 레일이 필요합니다.

시뮬레이션은 다음과 같습니다.

입력 임피던스는 R3에 의해 정의되므로 소스가 높은 임피던스 인 경우이를 증가 시키거나 버퍼를 동일하게 증가시켜야합니다. 또한 출력이 반전됩니다.

참조를위한 비 반전 방법도 있습니다 :

그리고 시뮬레이션 ( "to_adc"는 출력 전압) :

위의 비 반전 회로는 합산 증폭기와 약간 비슷합니다.
표시된 합산 증폭기에 문제가 있지만 표시된 반전 이득 저항이 분배기에 맞지 않습니다. 피드백 저항에는 (R1 + R2)가 필요합니다.
따라서 이득은 ((R1 + R2) / R2) + 1과 같습니다.

다음은 그 모습을 보여주는 예입니다 (a 및 b 접미사는 SPICE를 행복하게 유지하기위한 것임).

시뮬레이션에서 opamp + IN이 0V에서 1.25V로 스윙하는 것을 볼 수 있으므로 0V에서 5V를 출력하려면 4의 이득이 필요합니다. R1c와 R1d는 병렬이기 때문에 50k를 얻습니다. 따라서 (150k / 50k) + 1 = 4.