Hej.
Uważam, że napięcie odniesienia układu pomiarowego powinno być wspólne dla wzmacniacza i przetwornika w innym przypadku sygnał mierzony/regulowany jest względem 2 różnych potencjałów ( w Twoim przypadku nieznacznie różniących się - tu chyba dopiero wyższe częstotliwości wniosą różnicę ).
Odnośnie zabezpieczenia to kwestia czego się spodziewasz na wejściu i jakiej dokładności pomiarowej oczekujesz, jeśli nie spodziewasz się żadnych większych wahań napięcia to nie widzę powodu do jakiś przeróbek pod tym kątem. Jeśli natomiast chcesz prostego zabezpieczenia to możesz dać po prostu zenerkę na wejściu przetwornika, co prawda wprowadzi ona dodatkowy błąd pomiarowy przez prąd wsteczny ale to tanie i proste zabezpieczenie. Jako bardziej złożony układ można zastosować aktywny ogranicznik amplitudy (rozwiązuje za jednym zamachem ograniczenie napięcia poniżej 0V i powyżej 3.3V) Jednak wtedy 2 wzmacniacze były by potrzebne 1 wzm. wtórnik odwracający, 2 wzm. ogranicznik amplitudy, chyba że jakoś sprytnie coś na nieodwracającym wykombinujesz. Względem zennerki na wejściu ADC taki układ minimalizuje wpływ prądu wstecznego diody ale wprowadza dość dużo elementów.

http://everycircuit.com/circuit/5392121053052928



Może taka opcja? Oba op-ampy MUSZĄ byc zasilane napięciem pojedynczym dodatnim. Potkiem regulujesz ile offsetu ma Ci zdjąć z wyjścia. Na szybko narysowałem.

Tak dokładniej to jest wzmacniacz różnicowy op-amp na dole tworzy sztuczny offset względem którego wzmacniacz mierzy napięcie.



Napięcie da się wzmocnić zmieniając stosunek rezystorów o tak np:



Bardzo ważne jest to że op-ampy muszą mieć wyjścia rail-to-rail albo chociaż żeby napięcie minimalne przy zasilaniu napięciem pojedynczym było jak najbliżej masy

Kurcze kolego Nefarious19 zajefajną stronkę znalazłeś dzięki za podzielenie się linkiem!

Żeby nie było, że tylko offtopic - nie mogłem się powstrzymać więc musiałem trochę pogmerać i coś nabazgrać; to nabazgrałem układ o którym pisałem w poście nieco wyżej. Układ ogranicza amplitudę do 3V (zennerka na 3V ponieważ przy 5% tolerancji w najgorszym wypadku mamy 3.3V czyli napięcie zasilania), dioda równolegle z zennerką to miała być dioda schotky (nie wiem jak na schemacie dodać taką - wszelkie podpowiedzi mile widziane) o niskim napięciu przewodzenia z założenia zmniejsza ujemne napięcie z ~-0.6V do ~-0.3V. Ostatnim elementem w gałęzi odwracającej jest kondensator on po prostu robi za filtr dolnoprzepustowy (tłumi od chyba 400kHz) - beznadziejnie słaby ale zawsze coś tam wytłumi. Wzmocnienie oczywiście można regulować zmieniając wartości rezystorów 10k (niezależnie od wzmocnienia napięcie wyjściowe nie przekroczy zakresu od -0.3V do 3V).
W gałęzi nieodwracającej mamy po prostu dzielnik i kompensacje składowej stałej dla wyjścia.
W tej formie układ przesuwa wyjście w fazie o 180 stopni, jeśli będzie to problemem trzeba by wtórnik na odwracającym wzmacniaczu dodać na wyjściu.


http://everycircuit.com/circuit/6192335234007040

Ja bym dał diody zabezpieczające tradycyjnie miedzy wejście odwracające i nieodwracające wzmacniacza. Najmniej będą wpływać na wzmocnienie, ewentualna upływność diod będzie mało wpływać, tworzy się tzw bootstrap, między wejściami jest napięcie bliskie 0.

Z każdym wzmacniaczem operacyjnym zrobisz swój pomysł, ale musisz zrozumieć funkcję przejścia(zasadę działania). Pokrótce - Napięcie wyjścia = Uz/2, gdy Uin+ = Uin-. Manipulacja napięciem wejściowym nic nie zmienia na wyjściu jeżeli spełniona jest równość wejść. Musisz stworzyć pozorny COM wejścia, różny od masy układu pomiarowego(mikroprocesor). Pozorny COM - odniesieniem pomiaru jest IN+ lub IN-. To chyba jest jasne - pomiar wprost lub odwrotność pomiaru.

a ja zbudowałem ten układ na wzmacniaczach LT1013 i jakoś działa co prawda minimalne napięcie na wyjściu to jakieś 40mV ale nie jest źle jak na układ na stykówce zbudowany w 5 minut.

Czy na stykówce, czy jakkolwiek na wyjściu nie uzyskamy 0V, przy zasilaniu z nie symetrycznego napięcia. Możemy jednak tolerować błędy - przez korekcję programową.

Dla niedowiarków i niewiernaych Tomaszy



------------------------ [ Dodano po: 2 minutach ]



Owszem ale przy wzmacniaczach rail-to-rail bardzo bliskie zeru uzyskamy. Popatrz np. w note MCP6021. Taki offset od zera to se można programowo w procku odjąć bo nie tracimy wiele z zakresu pomiarowego przetwornika ADC.

Sprzężenie zwrotne ma inne zadanie - stabilizuje wzmocnienie lub tłumienie(zależy do którego wejścia jest włączone). Rozłączona pętla zwrotna daje 100% wzmocnienia(Uwy/różnicę Uin+ i Uin-). Zajrzyj do teorii - mam swoje lata i mogę odbiegać od teorii, ale mam praktykę.

Do postu 1. Pomiar wykonuj w odniesieniu do masy układu, a nie -5V. "Zerowanie" wejścia IN+ może zostać tak jak jest, ale względem +5V(brak opornika) . Dioda Zenera i kondensator też do masy(COM) - myślę, że zostało spełnione zabezpieczenie przed odwrotnym napięciem wejściowym i filtrowaniem zakłóceń(całkowanie przez kondensator). Wzmocnieniem dobierz granicę pomiaru (R30). To są tylko propozycje - tak myślę.

Ja bym unikał diody Zenera, może mieć już za duży prąd, to nie jest tak, że nic nie przewodzi i nagle zaczyna. Te 3,3 V to jest przy dość znacznym prądzie, pewnie 10-20 mA. Daj 2 przeciwnie połączone zwykłe diody między wejście odwracające i nieodwracające. Tradycyjny układ zabezpieczenia od dziesięcioleci stosowany.

Bez problemu przejdzie napięcie od - zasilania do + zasilania. Jeśli wzmacniacz nie jest przesterowany i działa ujemne sprzężenie zwrotne, to napięcie między wejściami jest bliskie 0, to są miliwolty, albo ułamki miliwoltów. Dlatego prąd upływu diody jest znikomy! Sprawdź praktycznie, zrób jakiś wtórnik z takim zabezpieczeniem i zobaczysz, że działa jakby nie było tych diod.

Tak się zastanawiam! Dioda prostownicza na wejściach zaczyna przewodzić(0,6V). Czyli Uout = k*0,6V. W projekcie k = -4. Uout = -4*0,6V = - 2,4V. Wtórnik jest na tym schemacie(WO ze sprzężeniem, gdzie k = 1).