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Amplificatore da strumentazione a due op amp

MessaggioInviato: 25 feb 2017, 19:18
da faberz
Salve a tutti! Avevo un dubbio riguardo all'equivalenza dei due seguenti circuiti.





perché possiamo calcolare l'uscita "ridisegnando" R_5 così? Può essere che sia perché nel primo circuito,ì al morsetto B di R_5 la tensione vale V_1 e quindi possiamo "staccare" R_5 ponendo la tensione sul morsetto pari a V_1 - V_2 come nel secondo circuito? Così facendo, il morsetto B si trova ancora a V_1 percorrendo la maglia che va fino a V_2.
Grazie in anticipo per la pazienza!

Re: Amplificatore da strumentazione a due op amp

MessaggioInviato: 25 feb 2017, 21:52
da MarkyMark
Ciao Foto Utentefaberz,
stiamo preparando lo stesso esame, credo :) (grazie per avermi messo in crisi a due giorni dall'esame :mrgreen: )

Dopo aver provato a fare i conti (lunghissimi) per ricavare l'espressione dell'uscita, mi sono ricordato della dimostrazione del teorema di Miller e allora ho ragionato su un "patatoide" generico:



I = \frac{V_1 - V_2}{R_5}

Ridisegno il circuito così


dove R_a = R_b = R_5

Cerco la tensione V_x per cui i due circuiti sono equivalenti, cioè
I_a = I_b = I

Con una equazione alla maglia trovo
V_1 - V_2 = R_a I_a + R_b I_b - 2V_x = 2 R_5 I - 2 V_x
Sostituisco I e trovo
V_x = \frac{V_1 - V_2}{2}

Ho sbagliato i conti oppure ho violato qualche teorema dell'elettrotecnica? :-M

Re: Amplificatore da strumentazione a due op amp

MessaggioInviato: 25 feb 2017, 22:25
da faberz
Ciao Mark! Io ce l'ho martedì, quindi sto in crisi almeno quanto te :?
Comunque ho cercato in tutto il web, sia in inglese che in italiano, ma niente.. Ho anche rivisto la videolezione, ma niente. Capisco che non sia buono per via dello sfasamento dei due segnali alle alte frequenze, però una piccola dimostrazione la potevano mettere da qualche parte per noi poveri studenti :cry:
Comunque dalla tua soluzione viene fuori che la tensione sui due morsetti è la metà di quella indicata nelle dispense. Quindi non so :?
A me manca il passaggio della separazione della R_5, dopo di che diventa facilissimo trovare la funzione di trasferimento. Non ci resta che aspettare dei pareri più autorevoli.

Comunque finché non si tratta dell'oscillatore a tre punti o della cella di Tow-Thomas, è tutto a posto :lol:

Re: Amplificatore da strumentazione a due op amp

MessaggioInviato: 25 feb 2017, 22:39
da MarkyMark
Ho provato a fare una simulazione su spice, una cosa semplice. Tutte le resistenze uguali e due ingressi in continua. La simulazione conferma la formula che ho ricavato quindi forse c'è un errore sulle dispense.
Help!

Re: Amplificatore da strumentazione a due op amp

MessaggioInviato: 25 feb 2017, 23:57
da MarkyMark
Nessun errore sulle dispense dato che la formula dell'uscita viene giusta usando (V_1 - V_2) e (V_2 - V_1) come ingressi. Continuo a non capire come sdoppiare R_5. :(

Re: Amplificatore da strumentazione a due op amp

MessaggioInviato: 26 feb 2017, 1:36
da rugweri
Dato che il problema è interessante e tre teste sono meglio di due (anche se una non è di un elettronico...), potrei vedere le dispense in questione così da poterci ragionare sopra pure io? (*) :mrgreen:



(*)Io una volta avevo dei riassunti di tutto il programma del corso (se ho capito di che corso si tratta), ma non li trovo più :oops:

Re: Amplificatore da strumentazione a due op amp

MessaggioInviato: 26 feb 2017, 11:50
da rugweri
Stavo pensando... nelle dispense, quando propone l'alternativa, dice che ai nodi dovrebbero esserci le stesse correnti.
Ma questo è ovviamente impossibile, ed una simulazione SPICE con il modello gentilmente fornito dalla Linear (a proposito, caso mai non lo sapeste l'amplificatore qui sopra è un Linear LT1002) lo conferma...

Inoltre, stavo facendo l'analisi dei due circuiti: il primo si può risolvere con due equazioni ai nodi, e si ottiene l'espressione dell'uscita presente sulle dispense (per semplicità, ho posto V_{ref} = 0 V):

V_u = (V_1 - V_2)(1 + \frac{R_1}{R_2}) + 2(V_1 - V_2)\frac{R_2}{R_5}

Ma per il secondo viene un risultato diverso, il che mi porta a concludere che i due circuiti non sono equivalenti :-k

Invece, utilizzando \pm \frac{V_1 - V_2}{2} come inizialmente proposto da Foto UtenteMarkyMark la relazione ingresso/uscita risulta corretta (e quest'ultimo risultato è confermato dalla simulazione SPICE)... non vorrei essere presuntuoso, ma mi viene il dubbio che sia davvero sbagliata la dispensa.

Re: Amplificatore da strumentazione a due op amp

MessaggioInviato: 26 feb 2017, 12:12
da MarkyMark
Come hai risolto il secondo circuito?

Usando la sovrapposizione degli effetti si ottiene la prima formula che hai scritto. Si calcola prima l'uscita lasciando accesi gli ingressi V_1 e V_2 poi si calcolano le uscite dovute a (V_1 - V_2), (V_2 - V_1) e V_{REF}.

C'è qualcosa che mi sfugge nell'insieme generatori pilotati + sovrapposizione degli effetti; sto contando qualche contributo troppe volte (o troppo poche volte :? ). Sono costretto ad abbandonare, per ora :(

Re: Amplificatore da strumentazione a due op amp

MessaggioInviato: 26 feb 2017, 12:21
da faberz


Io ho risolto nella seguente maniera.
Trascurando all'inizio R_5, la funzione di trasferimento che ne esce fuori è:

V_u = (V_1 - V_2)(1 + \frac{R_2}{R_1})

R_4 = R_1 ;  R_3 = R_2

Considerando il circuito con R_5, si aggiungono i contributi:

V_u = (V_1 - V_2)(1 + \frac{R_2}{R_1}) + (V_1 - V_2) \frac{R_4 \cdot R_2}{R_3 \cdot R_5} -(V_2 - V_1) \cdot \frac{R_2}{R_5}

V_u = (V_1 - V_2)(1 + \frac{R_2}{R_1} +2\frac{R_2}{R_5})

Re: Amplificatore da strumentazione a due op amp

MessaggioInviato: 26 feb 2017, 12:22
da rugweri
Ho calcolato V_{u1} e poi V_u con l'analisi delle correnti:

\left\{\begin{matrix}
\frac{V_2}{R_2} = \frac{V_{u1} - V_2}{R_1} + \frac{V_1 - 2V_2}{R_5}\\ 
\\
\frac{2V_1 - V_2}{R_5} = \frac{V_{u} - V_1}{R_2} + \frac{V_{u1} - V_1}{R_1}\\ 
\end{matrix}\right.

E sostanzialmente il risultato è simile a quello corretto, solo che viene 3(V_1 - V_2) \frac{R_2}{R_5} invece che 2(V_1 - V_2) \frac{R_2}{R_5}.

EDIT: ho rifatto le simulazioni con LTSpice, e i risultati combaciano con i miei... forse sbaglio qualcosa (la stessa cosa!) sia nei calcoli che nella simulazione, a questo punto non saprei. Forse conviene scrivere al professore e chiederglielo.
Allego lo schema che ho usato per simulare (che è, come già detto, una versione "idealizzata" di questo).