Opto-Isolator를 사용하여 Op-Amp의 증폭 변경

이 회로는 증폭이 표준 인 비 반전 증폭기입니다 A = 1+R1/R2.

이제 마이크로 컨트롤러 핀을 사용하여이 증폭 값을 동적으로 변경할 수 있기를 원합니다. 이 솔루션을 생각해 냈습니다.이 솔루션은 기본적으로 다른 저항을 병렬로 삽입하여 피드백 저항의 값을 수정합니다.

나는 생각 (켜야 포토 커플러와) 새로운 증폭이라고

A = 1 + (R1||R3)/R2
  = 1 + (R1 R3)/(R2(R1+R3))

이 솔루션이 실제로 의도 한대로 작동합니까? 광 트랜지스터의 포화 전압이 어떤 식 으로든 연산 증폭기에 영향을 줄 수 있다고 특히 걱정됩니다. 그렇다면이 문제에 대한 대안 솔루션이 있습니까?

가정 : 게인 제어 (uC 출력)와 증폭 모듈 사이에 광학 절연이 필요합니다.

여기서 피드백 경로에서 어떤 트랜지스터 / FET를 제거 질문의 방법의 단순화는, 상기 광 차단을 유지하면서, 이득은 아날로그 (연속)의 범위를 제공한다 - 사용 LDR 커플러 약간 고전에 사용 된 바와 같이, 및 DIY 오디오 증폭기 :

일회성 또는 DIY 대안의 경우 일반 LED와 함께 저렴하고 보편적 인 CdS 조명 종속 저항을 대신 사용하십시오.

따라서 회로도는 다음과 같습니다.

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

이득 제어 저항은 R1과 (R2 + R_LDR)의 병렬 조합입니다.

PWM 신호의 듀티 사이클 또는 마이크로 컨트롤러의 DAC 출력 핀 전압을 변경하면 LED의 광도가 달라집니다. 이것이 증가함에 따라, LED가 꺼질 때 매우 높은 값 (즉, 이득 계산에 거의 영향을 미치지 않음)에서 LED가 거의 100 % 듀티 사이클에있을 때 낮은 값으로 LED 저항이 떨어진다.

참고 : PWM을 사용하는 경우 PWM 주파수는 신호의 관심 주파수 대역보다 훨씬 높아야합니다. 그렇지 않으면 @ pjc50에서 지적한 것처럼 PWM이 신호 경로에 연결됩니다.

제공된 모든 답변은 다소 실행 가능하지만 몇 가지 단점이 있습니다.

1. 그러나 Anindo Ghosh의 답변은 매우 낮은 전압에서만 작동하거나 조절 범위가 작습니다 (비선형 왜곡이 높거나 높음).

2. 광 저항을 갖춘 솔루션은 작동하지만 저항 광 커플러는 일종의 이국적인 요소입니다.

3. 정확한 게인을 제공하는 것은 거의 불가능하며이 게인은 온도에 따라 다릅니다.

따라서, 이러한 구성도 적합하다 만 위한 AGC의 제 다시 공급이 필요한 값의 이득을 조절한다 회로도.

정확하고 안정적인 게인을 설정해야하는 경우 스위칭 모드 (ON / OFF) 및 일반 저항으로 제어되는 MOSFET을 사용하는 것이 유일한 작동 방법입니다.

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

MCU의 SPI 버스에서 게인 제어를 사용하지 않는 이유 :-

SPI가 마음에 들지 않으면 하드웨어 라인에 의해 활성화 될 수있는 다른 게인 제어 칩이 있습니다. 이 장치를 광범위하게 사용했으며 그 유용성과 정확성을 보증 할 수 있습니다.

SPI는 고속 일 필요가 없으며 실제로 필요한 경우 격리 할 수도 있습니다. 괜찮은 드라이버로 2MHz SPI 10 미터를 실행했지만 속도가 느려도 문제가되지 않습니다.

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

연산 증폭기 신호 접지와 MCU 접지가 동일하다고 가정하면이 방법이 효과적입니다. 그렇지 않은 경우 옵토 커플러를 사용하여 MOSFET을 구동하십시오. 또한 별도의 제어 라인이있는 다중 병렬 MOSFET을 추가하여 다중 이득 옵션을 얻을 수 있습니다.

더 좋은 아이디어는 광 절연기를 사용하여 CMOS 스위치를 제어하고이를 사용하여 저항을 전환하는 것입니다. 루프에 포토 트랜지스터를 넣으면 이상한 결과가 발생할 수 있습니다.

나는 jippie의 조언을 취했기 때문에 여기에 내 자신의 질문에 대답하고 있습니다. 브레드 보드에 회로를 구축하고 측정을 수행했습니다.

• 전원 공급 장치 : 5V (7805)
• 연산 증폭기 : LM324
• 광절 연기 : SFH610A-3
• R1 : 21.7 k
• R2 : 9.83 k
• R3 : 21.8 k
• 7.7mA 전류로 광절 연기 켜기

이 저항 값을 사용하면 예상되는 증폭은 2.11입니다.

측정 결과는 다음과 같습니다.

Vin     Vout measured   Vout Expected   Difference in %
0       0               0   
0.077   0.164           0.162           1.2
0.1     0.213           0.211           0.9
0.147   0.314           0.31            1.3
0.154   0.329           0.324           1.5
0.314   0.668           0.661           1.1
0.49    1.04            1.032           0.8
0.669   1.422           1.409           0.9
0.812   1.726           1.71            0.9
1       2.12            2.106           0.7
1.23    2.61            2.591           0.7
1.52    3.24            3.202           1.2
1.84    3.75            3.876           -3.3     |
2.1     3.75            4.423           -15.2    | (reached max output voltage)
2.54    3.75            5.35            -29.9    v

또한 R3와 광 트랜지스터의 전압을 측정하여 트랜지스터의 저항 값을 계산할 수있었습니다. 이것은 400에서 800 옴으로 변동했는데, 멀티 미터가 작은 전압을 측정하는 데 문제가 있었기 때문일 것입니다. R3에 600 Ohm을 추가하여 예상 증폭을 보상하면 차이가 최대 0.6 %로 줄어 듭니다.

그래서 내 대답은 : 예, 예상대로 작동합니다. 아마도 전류가 너무 낮아서 트랜지스터가 선형 영역에서 사용되기 때문일 것입니다. 사용 된 저항의 저항이 훨씬 적 으면 동일한 결과를 기대하지 않습니다.

그래도 markt와 johnfound가 제안한 방법을 사용하도록 회로를 변경했습니다. 더 정확한 것 같습니다.