Дифференциальный усилитель. Расчеты.

[kastenza]

От аналогового датчика (диапазон напряжения 0 - 5VDC) нужно принимать значения в диапазоне (2,5 - 3,5 В). Если напрямую подать их на аналоговый вход микроконтроллера то получается низкая точность измерения. Задача: отсечь ненужный диапазон датчика и усилить в два раза результат измерения.

Использую дифференциальный усилитель собранный на LM2904. На один вход (вычитающий) через делитель подаю 2,5 V. Практический результат отличается от теоретического. На выходе напряжение от 0,4 В а не от 0. И коэффициент усиления меньше 2. Как получить значения приближенные к теоретической формуле дифференциального усилителя?

График.
Синяя линия задаваемое напряжение Uвх. Красная линия напряжение Uвых. Значения по вертикали - напряжение. По горизонтали - безразмерное (шаги измерения)

[dgrishin]

А R1 R4 разве можно рассматривать как источник 2.5 вольт ??

Вместо R1 R4 можно попробовать поставить ещё один ОУ по схеме повторителя в качестве источника эталонного напряжения.
На неинвертирующий вход - напряжение с делителя R1 R4, инвертирующий соединить с выходом.
С выхода снимать 2.5 вольта для вашей схемы.

[ForcePoint]

А R1 R4 разве можно рассматривать как источник 2.5 вольт ??

+1. Не в этой схеме.

Использую дифференциальный усилитель собранный на LM2904.

При питании 5 В он не выдаст на выходе выше 3.5-4 вольта. Да и 0 вольт он выдаст не в каждой схеме.

Диапазон 2.5-3.5 с датчика привести к 0-5 на входе ОУ. Так?

[kastenza]

Вместо R1 R4 можно попробовать поставить ещё один ОУ по схеме повторителя в качестве источника эталонного напряжения.
На неинвертирующий вход - напряжение с делителя R1 R4, инвертирующий соединить с выходом.
С выхода снимать 2.5 вольта для вашей схемы.

Понятно. Это может влиять на коэффициент усиления в этой схеме, и начальное смещение (0,4В)?

При питании 5 В он не выдаст на выходе выше 3.5-4 вольта. Да и 0 вольт он выдаст не в каждой схеме.

Диапазон 2.5-3.5 с датчика привести к 0-5 на входе ОУ. Так?

Питание ОУ можно увеличить до 12 В. Тогда проблема исчезнет? А при использовании однополярного ОУ можно получить на входе значения начинающиеся от 0 (без смещения)?

Да. Нужно диапазон ~ 1 В усилить (хотя бы в 2 раза) и подать на аналоговый вход микроконтроллера (0-5В).

[ampy]

В некоторых пиках в некоторых режимах стоит терем-теремок есть входы Vref+, Vref-....

[welcome61]

Вместо R1 R4 можно попробовать поставить ещё один ОУ по схеме повторителя в качестве источника эталонного напряжения.

Примените TL431B
• Voltage Reference Tolerance: ±0.4%, Typ @ 25°C

[igor1000]

А R1 R4 разве можно рассматривать как источник 2.5 вольт ??

А почему нет? В условии ничего не сказано ни о стабильности ни о точности.

[ForcePoint]

А почему нет? В условии ничего не сказано ни о стабильности ни о точности.

У него выходное сопротивление 5 кОм. Продолжать?

Питание ОУ можно увеличить до 12 В. Тогда проблема исчезнет?

Да, но появится другая.

А при использовании однополярного ОУ можно получить на входе значения начинающиеся от 0 (без смещения)?

Можно, но для LM2904 может потребоваться "вылизывание" схемотехники.
Если охота попроще и есть возможность замены - лучше сменить модель ОУ на более подходящий (в плане RRO).

[dgrishin]

В условии ничего не сказано ни о стабильности ни о точности.

Что я могу сказать... ОТЭЦ вы в своей жизни не сдавали.

[mike-y-k]

kastenza, таки разложить задачу на несколько: сдвинуть интервал к 0, затем обеспечить его усиление до нужного уровня. Конечно побольше деталей, но с настройкой будет попроще… А на ADC уже решать оставшиеся вопросы - там тоже можно дифференцировать. При нехватке разрядности и/или способностей внутреннего - использовать внешний.
Вы бы с динамическими и шумовыми параметрами присутствующих просветили…