Circuito di condizionamento I-V

[Andrea2000]

Salve a tutta la comunità.

Oggi stavo dando un'occhiata al tema di maturità professionale di elettronica del 2014 con annessa proposta di soluzione (rintracciabile a questo indirizzo: http://www.webalice.it/crapellavittorio ... u2014.html).

C'è però una parte della soluzione che non mi torna. Probabilmente sono io che non riesco a capire oppure il contrario: capisco che non è corretto quanto affermato. Quindi chiedo aiuto.

Allora, il probema è questo. C'è un segnale in corrente, variabile da 0,25 mA a 0,75 mA che deve essere condizionato convertendolo in tensione nel range tra 0 V e 5 V.
Lo schema proposto è quello indicato in figura.

fig1.png (6.56 KiB) Osservato 8844 volte

Ora, ragionando sullo schema, credo che le cose vadano in questo modo:

1. quando I assume il valore minimo, 25 mA, produce in Rs una c.d.t. di 250 mV (o 0,25 V); tale tensione viene amplificata di un fattore (-100/15)=-6,67 e quindi, sul pin 1, mi trovo la tensione di -1,67 V. Sul pin 7, infine, avò l'inversione di questa tensione. Ovvero Vout=1,67 V.

2. quando I assume il valore minimo, 75 mA, produce in Rs una c.d.t. di 750 mV (o 0,75 V); tale tensione viene amplificata di un fattore (-100/15)=-6,67 e quindi, sul pin 1, mi trovo la tensione di -5 V. Sul pin 7, infine, avò l'inversione di questa tensione. Ovvero Vout=5 V.

Quindi, in finale, mi tovo una Vout che varia tra 1,67 V e 5 V.

Dove sbaglio?

Grazie.

[IsidoroKZ]

Da nessuna parte!

Usando la resistenza di sense Rs da 10ohm gia` presente nel circuito, l'amplificazione complessiva deve essere

quindi la resistenza della prima resistenza deve essere di 10kohm non da 15kohm. Poi pero` bisogna sottrarre 2.5V di offset all'uscita, usando una resistenza dall'alimentazione positiva all'ingresso invertente del secondo stadio. Il suo valore deve essere
.

EDIT: avevo scritto 2.5kohm a denominatore al posto di 2.5V. Grazie ad admin che mi ha segnalato lo svarione!

Proverei pero` a farlo con un solo operazionale.

[Andrea2000]

Ah, meno male, non mi sbagliavo.
Grazie mille Isidoro.

Ora provo a ragionare sulla soluzione che impiega un solo operazionale, vediamo che ne esce.

Ancora grazie.

[Andrea2000]

Potrebbe essere questa una soluzione?

fig2.png (8.29 KiB) Osservato 8781 volte

Al nodo A scrivo il primo principio di Kirchhoff:



Esprimo if in funzione della tensione d'uscita:



Sostituisco:



e quindi, per la tensione d'uscita:



Pongo il valore della corrente circolante in R1 pari a 25 mA. Immaginando, poi, di porre VR pari alla tensione di alimentazione positiva dell'A.O. trovo, per R1:



Quindi, per If, avrò una corrente che varia tra 0 mA e 50 mA quando I varia tra 25 mA e 75 mA.

A questo punto dimension Rf:



Ma, mi chiedo, forse le resistenze di questi resistori sono troppo basse?

[IsidoroKZ]

Qualcosa del genere, anche se mi sembra che l'alimentazione del primo schema che avevi postato fosse di 9V non di 12V.

Comunque quel circuito ha tre svantaggi e un vantaggio.

Primo svantaggio: l'operazionale deve poter erogare 50mA, che per un operazionale normale e` decisamente troppo.

Secondo: nel circuito originale la corrente sembrava entrante, mentre nella tua soluzione e` uscente

Terzo: anche mettendo un transistore dietro l'operazionale, in modo che possa erogare 50mA, hai un circuito che consuma parecchio dall'alimentazione.

Il vantaggio invece e` che il segnale di corrente e` cortocircuitato a ground, che per un "ricevitore' di corrente potrebbe essere un vantaggio.

Meglio lasciare una resistenza di valore basso che fa passare tutta la corrente e la trasforma in tensione, poi la si amplifica e la si scala.

Fai gli schemi con FidoCadJ, cosi` si possono prendere e modificare.

Il problema iniziale pero` diceva 0.25mA, non 25mA. Qual e` il valore corretto?

[Andrea2000]

L'alimentazione a 9 volt, piuttosto che a 12, non ricordo quanto fosse vincolante. Devo rivedere.

Per quanto concerne il valore corretto della corrente, il testo dice:

I primi 2 segnali sono sotto forma di tensione con ampiezza compresa tra -0.5 V e 0.5 V e banda 300 Hz; il terzo segnale è sotto forma di corrente con ampiezza compresa tra 25 mA e 75 mA e banda 300 Hz; infine il quarto ha dinamica 0-5 V e banda limitata a 400 Hz.

Per il resto delle tue considerazioni ci devo riflettere: mi serve un po' di tempo per capire fino in fondo (che è ciò che desidero ).

FidoCadJ non lo conosco. Cercherò di impararlo.

Grazie.

[claudiocedrone]

...FidoCadJ non lo conosco. Cercherò di impararlo...

Vedi qui.

[Andrea2000]

Grazie.

[Andrea2000]

Comunque quel circuito ha tre svantaggi e un vantaggio.

Primo svantaggio: l'operazionale deve poter erogare 50mA, che per un operazionale normale e` decisamente troppo.

Qui, credo di aver capito, ma non ne sono sicuro. Allora, il costruttore, se ho compreso bene, indica nei data sheet il parametro Isc: è quello che devo prendere in considerazione?

In rete ho trovato questa definizione:

è la massima corrente d’uscita che l’amplificatore può fornire al carico, dell’ordine di alcune decine di mA. Per alcuni componenti si specificano due valori: Isc (source: con l’uscita collegata a −VEE) e Isc (sink: con l’uscita collegata a +VCC).

e con questa tabella:

Ma quando si dice corrente di sink, significa una corrente entrante sul pin di uscita dell'operazionale (e source viceversa)?

E poi, l'A.O. LMH6703, nel mio schema, sarebbe andato bene (a parte gli altri svantaggi che hai delineato)?

Grazie.