Помогите понять аналоговую схему усилителя PIR

По сути, это классический оконный компаратор, вокруг которого можно сделать что-то действительно полезное в конкретном приложении.

Датчики PIR сообщают об изменениях в ИК-диапазоне в области датчика. C2 устраняет смещение постоянного тока, а схема вокруг IC1D усиливает результат, а также выполняет некоторую частотную фильтрацию. Это, вероятно, отчасти для уменьшения частот, которые не имеют значения и, следовательно, просто добавляют шум, а отчасти для получения отклика общего датчика + фильтра, который полезен для обнаружения движения.

IC1C и IC1B являются оконными компараторами. R7, R8, R9 и R10 представляют собой цепочку делителей, создающую напряжения для сравнения на выходе IC1D. Просто из топологии, не глядя на цифры, видно, что порог для IC1C выше, чем для IC1B. Также обратите внимание, что входной сигнал в оконный компаратор (из IC1D) подается на два компаратора (IC1C и IC1B) с противоположной полярностью. В области «окна», которая представляет собой диапазон напряжений между входом «-» IC1C и входом «+» IC1B, оба усилителя будут работать на низком уровне. Ниже области окна IC1B будет иметь высокий уровень, а IC1C — низкий. Над окном IC1C будет работать на высоком уровне, а IC1B — на низком.

Выходы двух компараторов усредняются резисторами R11 и R12, затем результат сравнивается с пороговым значением с помощью IC1A. Этот порог установлен таким образом, что IC1A имеет высокий уровень только тогда, когда оба усилителя компаратора находятся на низком уровне, что означает, что напряжение находится в области окна.

Цифровой сигнал, указывающий, находится ли выходной сигнал датчика в пределах области окна, емкостно связан с этой штукой HT2812. Я не искал это, поэтому я не знаю, что именно он делает, но транзистор и динамик, вероятно, предназначены для подачи звукового сигнала при обнаружении движения.

Я не уверен, в чем смысл переключателя последовательно с входом KEY. Когда переключатель разомкнут, блок HT2812 не будет получать сигнал движения. Если это намерение, то отключение всего будет более очевидным подходом, поэтому, вероятно, есть какая-то дополнительная функция, которую он поддерживает. Я не знаю, почему вы хотите издавать звуковой сигнал только из-за движения при нажатии кнопки, но, похоже, это то, что будет делать эта схема.

IC1D is configured as an inverting amplifier with a gain of -29.6x. This gain is set through (R6+R4)/R3.

Это неверно, потому что на V+ и V- есть напряжение смещения (1,54 В). Если я правильно рассчитал (и только для рабочей точки постоянного тока), на самом деле есть довольно интересное смещение усиления:

Что, очевидно, в пресловутом инвертирующем усилителе, если Vn (инвертирующий вывод) = 0. Подставив значения, мы получим:

Возможно, мои математические способности не на высоте, но мне не удалось быстро увидеть решение в закрытой форме. Интересно отметить, что коэффициент усиления затем становится более отрицательным по мере увеличения Vi и более положительным по мере уменьшения Vi.

C2 + R3 add a high pass filter

Также я не думаю, что C2 и R3 делают какой-либо фильтр верхних частот. Скорее, C2 разделяет выход датчика на вход каскада усиления. C3, по сути, пропускает высокие частоты, но комбинация этих двух пассивных компонентов не имеет выхода, о котором можно было бы говорить, так что это не совсем фильтр в этом смысле. R3 устанавливает усиление, как вы сказали. Не стесняйтесь поправлять меня, если я ошибаюсь здесь.

IC1B has a bias of 1.413v. Lower voltages make the output go low.

Вспомним уравнение для операционных усилителей: Vout = A(V+ - V-). Что говорит о том, что если V- > V+ (без обратной связи), то выходные рельсы подключаются к отрицательному источнику питания. Аналогичным образом, если V+ > V-, выход будет привязан к возможному источнику питания. Если вы посмотрите, например, на IC1C, V- смещено до 1,67 В. Следовательно, выход всегда имеет отрицательное питание, пока выходное напряжение IC1D не станет больше 1,67 В. Точно так же IC1B имеет V+, смещенный на 1,41 В, поэтому выход всегда находится на положительном уровне питания, если только V- не становится больше 1,41 В. Я говорю это, потому что ваш пункт 6 противоречит этому - но лучше сказать ВЫСОКИЙ там, где вы пишете НИЗКИЙ

C8 adds a low pass filter

Я не вижу цели, если это так. Высокочастотные компоненты проходят через резисторы R4 и R6.

What does R2 do?

Глядя на схему из таблицы данных, D и S представляют сток и исток MOSFET, поэтому R2 соединяет открытый сток с землей, но я не уверен, почему именно, поскольку он, похоже, управляется своего рода кристаллом.