Комплементарные схемы — напряжения, формируемые двумя усилителями, могут использоваться в различных приложениях. Схема на Рисунке 1 формирует два аналоговых напряжения, которые можно изменять комплементарно.
Комплементарные схемы: усилители формируют точные комплементарные напряжения
Когда прямое выходное напряжение увеличивается, связанное с ним дополнительное выходное напряжение уменьшается, и наоборот. Сумма обоих напряжений постоянна:
VOUT+ VOUTC= VREF,
где
- VOUT-прямое выходное напряжение;
- VOUTC-напряжение на комплементарном выходе;
- VREF-опорное напряжение, вырабатываемое внутри микросхемы IC1
Соотношение сопротивлений резисторов делителя, подключенного к выходу 1С1( выбирается таким, чтобы опорное напряжение равнялось примерно 400 мВ. Потенциометр RP устанавливает желаемое аналоговое напряжение, которое подается на неинвертирующий вход повторителя напряжения IC2A.
Выход 1С2А обеспечивает прямое выходное напряжение, которое подается на инвертирующий вход инвертора с единичным усилением 1С2в. Неинвертирующий вход 1С2в, для сигнала на котором коэффициент усиления равен двум, подключен к середине высокоточного резистивного делителя R1 — R2, делящего опорное напряжение пополам. Рассчитать уровень выходного напряжения 1С2в относительно земли можно с помощью следующей формулы:
Таким образом, сумма напряжений прямого и комплементарного выходов дает требуемое постоянное значение, равное опорному напряжению. В качестве точных резисторов R1 — R4 следует использовать либо матрицу из четырех согласованных резисторов, либо две матрицы из двух резисторов. Резисторы R3 и R4 образуют цепь обратной связи усилителя 1С2в, а другая пара резисторов делит опорное напряжение пополам.
Принцип формирования напряжений
Если вместо 1С2в воспользоваться инструментальным усилителем, эти четыре резистора можно будет исключить. В этом случае нужно будет выбрать инструментальный усилитель с railto-rail входами и выходами (RRIO). Разность между выходным напряжением многих типичных инструментальных усилителей RRIO и напряжением нижней шины питания не может быть меньше величины порядка 60 мВ, что серьезно ухудшило бы точность схемы. Однако для выпускаемого Analog Devices операционного усилителя AD8692 типовое значение этого напряжения равно 0.75 мВ при токе нагрузки 10 мкА. Гарантированное значение при этом токе составляет 1 мВ.
Схема прошла тестирование при значениях испытательного напряжения, равных опорному напряжению, что соответствует полной шкале, половине опорного напряжения и 0v. В Таблице 1 представлены напряжения, измеренные на обоих выходах. Любое из выходных напряжений может приближаться к нижней шине питания с ошибкой менее 0.25% при полной шкале 400 мВ.
Материалы по теме
1. Datasheet Analoo DevicesAD8692