Convertir señal entre -5 y 5 V a una entre 0 y 5 V con Am Op

[alexm0428]

Nas.

Soy nuevo por aca, y tengo la siguiente duda.

Necesito hacer el tratamiento de un señal que estara entre -5V y 5V, de tal manera que obtenga al final una señal entre 0V y 5V, donde -5V seria equivalente a 0V y 5V a 5V. Me dijeron que eso se hacia con amplificador operacionales, pero la verdad no tengo idea de como hacerlo.

Agradeceria su ayuda.

 

[Francisco Valdez]

Hola Alex, puedes usar el LM741 es un amplificador operacional muy común y muy económico, te adjunto hoja técnica...

http://www.ensc.sfu.ca/reference/data-sheets/LM741.PDF

Con respecto a tu pregunta alimentas el Op-amp con +5V y 0V, así en su salida sólo tendrá valores en +Vsat=5V y -Vsat=0V. En cuanto al circuito te paso dos links donde explican el funcionamiento...

http://www.ifent.org/temas/amplificador_operacionales.asp

http://www.geocities.com/CapeCanaveral/Lab/2912/

 

[mustangV8]

No hace falta. Dependiendo de la aplicacion un diodo en serie y una R de Pull-down podría ser suficiente.

D
---->|------- Salida
|
/
\ R
/
|
GND

La R se conecta después del diodo (al cátodo, lado con la raya) pero no se porque los espacios que hago para el esquema no salen en el mensaje

 

[Francisco Valdez]

Mustang una pregunta, cuando tengas 0 o -5 en la entrada no tendrías alta impedancia en la salida y no un 0V????

 

[mustangV8]

No, justamente para eso esta la R de Pull Down. A la entrada con 5V el diodo se pone en directa y tenes ~4,3V de salida. Con menos de 0,7V a la entrada el diodo esta en inversa y la tensión la fija la masa a través de la R de PullDown.

 

[Francisco Valdez]

ahhh ok, así pues sí.... gracias

 

[alexm0428]

Gracias por responder. Tengo estas dudas a sus respuestas:

mustangV8:
Entiendo que si le pongo un voltaje negativo, a la salida siempre sera 0, y si es mayor a .7V, la salida sera lo que yo ponga. Lo que pasa es que necesito que la salida sea proporcional a la entrada, es decir que haya una relacion lineal, donde -5V sea 0V y 5V sean 5V. Los valores intermedios describan una relacion lineal, asi si por ejemplo pongo -3V, a la salida obtenga un valor que estaria entre 0V y 5V.
si entendi bien tu respuesta, eso no se podria hacer cierto?

Francisco:
Gracias por la referencia y los links, son muy utiles, pero tendria la misma pregunta: Si por ejemplio pongo -3V en la entrada, en la salida obtendria un valor proporcional, o tendria 0V?
Ademas de los esquemas que me das en los links, no sabria si el que me sirve es un "seguidor de tension" o un "no inversor".

Gracias por su ayuda.

 

[mustangV8]

La salida es lineal. De hecho es Vi - 0,7V, o sea a 0,7V en la entrada salen 0V, a 3V salen 2,3V, etc. Si usas un diodo schottky la tensión de polarización en directa es de 0,2V en vez de los 0,7 de uno común de silicio.

Si en cambio usas un operacional vas a tener el problema de que no llega a los extremos de la alimentacion. No vas a poder llegar ni a 0V ni a 5V exactamente . Eso a menos que uses uno del tipo Rail to Rail que son más caros.

Saludos.

 

[Francisco Valdez]

Mira Alex en el siguiente link explica muy bien el funcionamiento del inversor y no-inversor...

http://www.williamson-labs.com/480_opam.htm

Para la aplicación que tu quieres puedes utilizar el no inversor...checalo y me avisas

Saludos

 

[alexm0428]

La salida es lineal. De hecho es Vi - 0,7V, o sea a 0,7V en la entrada salen 0V, a 3V salen 2,3V, etc. Si usas un diodo schottky la tensión de polarización en directa es de 0,2V en vez de los 0,7 de uno común de silicio.

Ok. Entiendo lo que me dices, pero si por ejemplo meto un voltaje negativo cualquiera que sea la salida siempre sera 0V, cierto?

Lo que pasa es que necesito algo asi:

si entran -5V la salida es OV
si entran -2.5V la salida es 1.75V
si entran 0V la salida es 2.5V
si entran 2.5V la salida es 3.75V
si entran 5V la salida es 5V

Se que los valores no seran perfectos asi como lo pongo arriba, pero la idea es que funcione asi.

Nuevamente gracias por responder.

 

[alexm0428]

Mira Alex en el siguiente link explica muy bien el funcionamiento del inversor y no-inversor...

http://www.williamson-labs.com/480_opam.htm

Para la aplicación que tu quieres puedes utilizar el no inversor...checalo y me avisas

Saludos

Wow, gracias ese link esta muy completo.

Entonces ponindo el LM741, como no inversor, conectado entre 5V y 0V, obtengo algo bastante aproximado a lo que necesito que seria algo como lo que ponia mas arriba?

Mil gracias, por sus respuestas y amabilidad.

Voy a empezar a montar eso.

 

[mustangV8]

No va a funcionar eso. Es más, tendría que ver el 741 por dentro pero apuesto que alimentando con 5V y 0V si le pones -5 a la entrada lo quemas. Por otro lado ese AmpOp es de la edad de piedra una porquería. Lo mínimo un LM358 o TL081.
lo que tendrías que hacer ahora que lo explicas mejor es un amplificador de ganancia 1/2 con offset de 2,5V. La ganancia te reduce el rango de excursión a la salida a la mitad o sea entras con 10V de excursión y sales con 5V. El offset es para que cuando entras con -5V la salida sea de 0V. Entonces sí te conviene usar AO. Tendrías que usar dos inversores con ganancia 1/raiz(2) y offset 2,5V en cascada para lograr la ganancia de 1/2.

Saludos.

Circuito
http://img510.imageshack.us/my.php?image=invcompjz8.jpg

Simulacion
http://img518.imageshack.us/my.php?image=invcompsalidanm1.jpg

Para conseguir la relacion de R en el amp o calculas con R standard aproximadamente o usas una R variable

 

[alexm0428]

No va a funcionar eso. Es más, tendría que ver el 741 por dentro pero apuesto que alimentando con 5V y 0V si le pones -5 a la entrada lo quemas. Por otro lado ese AmpOp es de la edad de piedra una porquería. Lo mínimo un LM358 o TL081.
lo que tendrías que hacer ahora que lo explicas mejor es un amplificador de ganancia 1/2 con offset de 2,5V. La ganancia te reduce el rango de excursión a la salida a la mitad o sea entras con 10V de excursión y sales con 5V. El offset es para que cuando entras con -5V la salida sea de 0V. Entonces sí te conviene usar AO. Tendrías que usar dos inversores con ganancia 1/raiz(2) y offset 2,5V en cascada para lograr la ganancia de 1/2.

Saludos.

Para conseguir la relacion de R en el amp o calculas con R standard aproximadamente o usas una R variable

Si te digo la verdad no entiendo mucho la fundamentacion teorica, pero el montaje si.

Me dejaste pensando con la R, que comentas al final, porque en el esquematico, veo todas las R con sus respectivos valores, ahi nose a cual te refieres.

Y pues sin palabras para agradecerte, esta todo muy claro para hacer ese montaje.

Muy agradecido por tu ayuda, y por el tiempo que dedicaste.

Gracias.

 

[mustangV8]

Jaja!! De nada, la verdad es que no me lleva mucho ya estoy acostumbrado o "entrenado".
Las R a las que hago referencia son R1-R2, y R8-R9. La relacion que llevan es la que da la ganancia de 1/raiz(2) en cada etapa. R2/R1 = raiz(2) = R8/R9.
La ganancia de las dos etapas se multiplica, para que sean iguales yo use esa relación, pero podrías usar la que quieras para que te de 1/2 la total y tal vez con otras combinaciones sea mas sencillo por ej: 1/4 y luego 2. El problema es conseguir que con R de valores STD se cpnsigan las ganancias adecuadas por eso dije lo de las Rs variables o trimpots.
Te recuerdo que los AO tienen que estar alimentados entre -5V y 5V para que esto funcione.

Saludos y suerte.

Ah otra cosa como podrás ver la salida no llega a 5V sino a unos ~4,2V. Para llegar a 5V tendrías que alimentar con un poco más de 5 o cambiar los AO.

 

[alexm0428]

Ok.

Ya te entendi lo de las R y las ganancias. Entonces voy a trabajar en esto.

Una vez mas, mil gracias.

 

[Francisco Valdez]

Mustang, según veo en la gráfica el voltaje de salida aparece hasta que el voltaje de entrada (que sería la variación que quiere Alex de -5 a 5) alcanza un valor de voltaje de aprox. 1 V,

La gráfica de salida que muestras es la salida de comparador, por lo que según lo que comenta Alex no le sirve....

Alex
Intenta con el AO que quieras, te dije el 741 porque es el mas común, y para lo que quieres con eso es suficiente....
En la configuración de no inversor si metes una entrada con voltaje negativo no pasa nada, no se quema...La alimentación del AO negativa la utilizas cuando en la salida requieres valores de voltaje negativo (amplificador de audio por ejemplo), como tu requieres una salida a partir del 0 no deberías alimentar con -5 ya que tu valor de salida será negativo no 0 como lo requieres.

Ahora tienes 2 esquemas diferentes, ve cual te sirve y tu evalúa...

Gracias

 

[mustangV8]

Es cierto anda mal. El problema es el offset ya lo revisé, poniendo el terminal no inversor a masa a traves de una R de unos 470ohms funciona bien con respecto a la ganancia. Ahora hay que elevar la salida 2,5V.