Escale o sinal de 30-50 mV para a faixa de 0-5 V

Eu tenho um sensor de CO ₂ que emite valores de sinal de 30 a 50 mV. Preciso converter essas tensões em 0-5 V para o meu microcontrolador com a mais alta resolução. Entendo que posso amplificar a tensão usando um circuito op-amp não inversor, como mostrado, para uma faixa de 3-5 V, mas é possível expandir essa faixa para 0-5 V para obter uma melhor resolução de valores do sensor?

Você pode usar um amplificador diferencial para subtrair o desvio de 30 mV.

Quando R1 = R2 e R3 = R4, a função de transferência é

$V_{OUT} = \dfrac{R3}{R1}(V_2 - V_1)$

$\times$

Um problema com os amplificadores diferenciais é que R1 carregará o divisor do resistor para obter o deslocamento de 30 mV, para que você precise recalcular os resistores, e também o V2 ​​terá uma impedância de entrada que pode distorcer a medição.

Um amplificador de instrumentação é a solução.

$\times$

$V_{OUT} = \dfrac{2 R2}{R1}\cdot \dfrac{R4}{R3} (V_2 - V_1)$

O Microchip MCP6N11 é um dispositivo adequado.

Um amplificador de instrumentação é o que você precisa aqui (embora um opamp possa ser usado com alguma atenção aos detalhes)
Dependendo do seu suprimento (único, duplo), você precisa ter cuidado. Se estiver usando uma única oferta (por exemplo, 0-5V), você deve certificar-se o InAmp pode lidar com entradas de modo comum do nível de seus sinais de entrada, que será 30-50mV em relação ao solo (para a faixa de entrada deve incluir solo)
Também desde sua saída inclui terra (e trilho de força, se estiver usando uma fonte de 5V), você deve garantir que a saída possa balançar completamente nos dois trilhos. Muitos InAmps não fazem nenhuma dessas coisas. O LTC2053 é uma opção de entrada / saída de trilho a trilho, assim como o MCP6N11 Steven menciona.

$10^{13}\Omega$$10\ T\Omega$

De qualquer forma, desde que você cuide do que foi dito acima, a configuração é bem simples. Aplique 30mV à entrada inversora, sinalize à entrada não inversora e ajuste o ganho para (5V - 0V) / (50mV-30mV) = 250.

Aqui está um exemplo de circuito de trilho duplo (+ -5V) com o LT1789 InAmp:

Simulação:

Circuito LTC2053 de alimentação única (simulação não mostrada como é a mesma que acima):

Use um amplificador de instrumentação como este .

Como você deseja amplificar 30-50mV a 0-5V, 5V / (50mV-30mV) = ganho de 250. Use a folha de dados para selecionar um resistor de ganho. No meu exemplo, G = 1 + (100k / Rg), então Rg = 100k / (G-1) para 402 Ohms. Esses valores precisam ser bem exatos e, em caso de dúvida, aumentar um pouco e sacrificar um pouco. Como você deseja 0-5V, defina a tensão de referência como 2,5V, pois esse é o meio do intervalo. Use um diodo de referência para isso.