[Consulta] Amplificador Operacional - Tensión simétrica vs Tensión unipolar

[dragondgold]

Hola comunidad espero que hallan pasado unas felices fiestas antes que nada . Acudo a ustedes con una duda como de costumbre (estoy trabajando en algo grande cuando lo termine será mi aporte como agradecimiento a que tanto los molesto jaja ).
Estoy diseñando una etapa de entrada de tensión para un PIC, la misma convierte cualquier tensión negativa a positiva ademas de rebajar tensiones de hasta 1000V con un divisor resistivo que varío en función de la tensión que mido para así obtener la mayor resolución posible.
El asunto es que todo funciona con una batería de Li-Ion de 3.3v a la cual elevo su tensión luego a unos 10V para otros circuitos, preferiría no tener que convertir esta tensión en negativa (-10V) entonces hice la simulación de mi etapa de entrada con operacionales usando 10V y GND.
En la simulación parece funcionar, utilizo el operacional LF353 de bajo offset y un ancho de banda de unos 3MHz al parecer alimentándolo con 10V y GND parece funcionar (en la simulación)... No tengo los componentes aún por eso pregunto... Funcionarán en verdad de esta manera tengo entendido que si pero no estoy seguro. Trae algún perjuicio que trabaje así ? La señal más rapida que pasara por ellos no será de mas de 1MHz.
Les adjunto el esquema, simulación en Multisim 11 y el link al datasheet del LF353.

Desde ya muchas gracias...

LF353: http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/nationalsemiconductor/DS005649.PDF

 

[cosmefulanito04]

Si querés medir tensiones negativas, debés cambiar tu referencia por una tensión entre Vcc y Gnd (por ej. Vcc/2), de está forma el amplificador tomará a Vcc/2 como su nueva GND.

Eso sí, antes de deberías mandar la tensión de entrada contra esa nueva referencia, eso lo podés hacer en tu etapa de atenuación, en vez de hacer el divisor entre la entrada y GND, lo haces entre la entrada y Vcc/2, de esta forma ya tenés tu entrada lista para que vaya al operacional.

 

[dragondgold]

cosmefulanito04 justo espera una respuesta tuyo es increíble como sabes gracias por la respuesta.
En sí se trata de un voltímetro por lo que anteriormente mi divisor resistivo se encontraba entre la tneisón que yo media y la GND de mi circuito y luego unía la GND de mi circuito con la GND del circuito que medía debido a que mi circuito funciona a baterías y son masas separadas.
Usando el método de la tierra virtual entonces, mi divisor resistivo debería estar entre la tensión que mido y la tierra virtual (VCC/2) y lo que debería unir con el circuito que mido sería mi tierra virtual (VCC/2) con GND del circuito a medir es correcto ?
Te adjunto el esquema que tengo echo porque vas a notar que el divisor resistivo es variable digitalmente (esa configuración me la propusiste vos también) no se si cambiando la GND de los MOSFET por la tierra virtual (VCC/2) seguiría funcionando.

Muchas gracias !

PD: el circuito con operacionales no es mas que un rectificador de onda completa

 

[cosmefulanito04]

...no se si cambiando la GND de los MOSFET por la tierra virtual (VCC/2) seguiría funcionando.

Buen punto, seguro que ahí vas a tener problemas.

PD: el circuito con operacionales no es mas que un rectificador de onda completa

¿Que tipo de señal podés tener a la entrada y que necesitas tener a la salida? ¿a la entrada tenés tensiones alternas o continuas? ¿podrías subir una breve descripción de las etapas que necesitas?

Una de las etapas evidentemente era el atenuador variable, pero no entiendo para que el rectificador, ¿para poder medir un especie de True RMS?

 

[dragondgold]

Simplificando un poco el primer operacional hace de buffer nada más como seguidor de tensión. Los otros dos que le siguen de donde sale luego V1 es un rectificador de onda completa porque eso luego va al ADC de un Microcontrolador y allí no puedo tener tensiones negativas. Entonces la idea es pasar cualquier tensión negativa a positiva para que pueda leerla con el Micro y el otro operacional simplemente me da un 1 o 0 dependiendo si la señal que entró es positiva o negativa.
El otro operacional colgado en la esquina superior izquierda lo uso para medir corriente. Combino todas esas funciones con los dos relés que están abajo.
Todo se alimenta con una bateria de li-ion de 3.7v y con dos reguladores pequeños saco 3.3v y 5v, puedo legar a obtener una tensión de 12V si fuera necesario pero quería evitarme el uso de otro integrado para convertir la tensión a negativa para el uso de los operacionales pero si no me queda otra veré como hacerlo.
Estuve leyendo esto: http://www.ti.com/lit/an/sloa058/sloa058.pdf, intenté hacer un simple no inversor (simulado) pero no funcionó, alimentado con 6V y con 2V a la entrada obtenía 1.56V a la salida.
Se me agotan las ideas la verdad ya no se que opción me queda.

Muchas gracias !!

 

[cosmefulanito04]

Como lo planteas la solución, me parece que no te queda otra que usar tensión de alimentación negativa ya que levantar la señal con un offset deja de ser útil.

La otra que se me ocurre, es en vez de usar un rectificador como mencionaste, uses directamente un operacional con la ganancia te convenga levantando la señal, con lo cual si tenés una senoidal de +/-1v, se convierta en una senoidal de GNDV-1v a GNDV+1v (ganancia unitaria) y toda tensión menor a GNDV sabés que es negativa. Lo malo de hacer esto, es que tu resolución será la mitad que la resolución obtenida con el rectificador.



Ese operacional debería ir a la salida de tu atenuador (V4 será esa salida), entonces a la salida obtendrás la tensión del atenuador + Vcc/2 (en este caso 2,5v). Limitaciones del circuito:

- R3 y R4 tienen que ser lo suficientemente grandes para no afectar al divisor resistivo de tu atenuador (puede traerte problemas).

- La tensión de salida de tu atenuador deberá estar dentro de este rango -Vcc/2<Vx<Vcc/2 y eso en la teoría, en la práctica si tu operacional no es rail-to-rail su salida estará limitado (ej. el LM358 a su salida podés obtener Vcc-1,5v como máximo).

 

[dragondgold]

Claro comprendo lo que me decis, entonces creo que la única que me quedaría sería usar fuente partida. Tengo 12V disponibles con el circuito que adjunto, para sacar -12V seria la mejor idea usar algo como el MC34063 teniendo en cuenta que los operacionales no van a usar más de 50mAo hay algún método más simple ?
Disculpa por tantas preguntas la electrónica analógica no es mi fuerte aún estoy en eso.

Saludos y muchas gracias por tu ayuda !!

 

[cosmefulanito04]

Acá tenés un rectificador que funciona con fuente simple, lo simulé con esos operacionales y funcionaba bien (con una Vcc=5v y una senoidal de 4,5v), sin embargo al querer usar un LM358 no funcionaba con senoidales de 2Vp, me imagino que debe ser porque el 1ero es rail-to-rail.

http://www.edn.com/contents/images/090105di.pdf

Acá te dejo la simulación (los picos se ven medios deformes porque tiré pocos puntos en la simulación):



Pero fijate como le cuesta más con una señal cuadrada:



Será cuestión de hacer las pruebas y ver.

 

[dragondgold]

Wow linda info cosme... Lo simulé con el LF353 pero no obtuve ningún resultado supongo que debe funcionar únicamente con operacionales Rail-to-Rail conoces alguno que se venda por acá en Argentina ? Porque yo nunca pude conseguir ninguno.
El circuito esta bueno porque lleva pocos componentes pero con alimentación partida no tiene efecto larga la senoidal pura nuevamente por la salida.
Supongo que me queda conseguir algun Rail-to-Rail que lo veo complicado o utilizar alimentación partida...

PD: con que programa simulaste ?

 

[cosmefulanito04]

Wow linda info cosme... Lo simulé con el LF353 pero no obtuve ningún resultado supongo que debe funcionar únicamente con operacionales Rail-to-Rail conoces alguno que se venda por acá en Argentina ? Porque yo nunca pude conseguir ninguno.

En capital podés conseguir el OP295gs, habrá que ver si lo podés conseguir por tu zona.

PD: con que programa simulaste ?

Use el pspice 9.2, es un simulador medio viejo, pero esta bueno el análisis que hace de tiempo y frecuencia.

 

[dragondgold]

cosmefulanito04 te agradezco mucho el interés y la ayuda que me has brindado, pero ese operacional solo tiene 75KHz de ancho de banda y necesito al menos unos 500KHz o 1MHz si fuera posible así que voy a convertir a tensión negativa nomas, te agradezco todo lo que me has ayudado cada día aprendo más con vos deberías darme unas clases jaja

Muchas gracias y saludos !!