Чому посилення мого приладового підсилювача нелінійне?


11

Я використовую приладний підсилювач AD8226 як підсилювач в ланцюзі, який використовує мікро-датчик кисневого палива для вимірювання вмісту кисню в потоці газу. Підсилювач налаштовується в режимі однофазного живлення з 5 В напругою. Підсилювальний резистор був вибраний для отримання коефіцієнта підсилення ~ 80.

введіть тут опис зображення

Потім вихідний підсилювач передається через активний фільтр низьких частот і АЦП мікроконтролера, але я не вважаю, що це має відношення до проблеми. Все, що тут обговорювалося, робилося за допомогою вихідного підсилювача (вузол O2_PRE на схемі), що плавав і підключався лише до мультиметра.

Під час тестування цієї схеми з датчиком я виявив, що посилення було приємним і лінійним - аж до певного моменту, коли посилення випало (ця точка була приблизно на вході 20 мВ / на виході 1,6 В).

Щоб усунути будь-які проблеми з датчиком, я замінив датчик на дільник напруги, що складається з фіксованого реізистора та багатооборотного лінійного горщика:

введіть тут опис зображення

З резисторною мережею я спостерігав ту ж проблему (див. Далі на графіку вихідного сигналу).

Для подальшого усунення будь-яких проблем із оточуючою схемою я підключився безпосередньо до AD8226, використовуючи мій джерело живлення як VCC. Даючи схему, яку ви бачите тут:

введіть тут опис зображення

Це показало таку ж поведінку, що і в цьому сюжеті:

введіть тут опис зображення

("материнська плата" відноситься до виходу, коли дільник напруги використовується для приводу оригінальної схеми; коефіцієнт посилення "дошки" трохи нижчий, оскільки я використовував резистор посилення 630R)

В описному аркуші AD8226 вказується перепад вихідної напруги від 0,1 В до + VS-0,1 В в режимі одиночного закінчення. Я вимірюю вихід на високоякісний мультиметр (тобто високий опір), хоча я спостерігав ті ж результати, коли додав резистор навантаження 20 К. Я повторював результати з кількома пристроями AD8226.

Чи може хтось пояснити, чому коефіцієнт посилення випаде вище диференціального входу ~ 20 мВ, враховуючи, що я, здається, добре тримається в межах вихідних норм?


Який вихідний рівень постійного струму? Крім того, коли ви говорите 20 мв в, це зміщення 20 мв постійного струму, або +/- 10 мв квадратної хвилі, або 20 мв rms змінного струму?
Брайан Драммонд

Точка, коли посилення посилюється, перебуває на 20 мВ постійного струму різницею між входами потужності (зауваживши, що негативний вхід знаходиться на землі в моїх тестах на дільник напруги). Це дорівнює 1,6 В постійного струму на виході.
Метт Б

Відповіді:


10

Швидше за все, порушення напруги загального режиму. Див. Малюнок 15 аркуша. На жаль, це не дає обмежень для одного джерела живлення, але показує, що межі загального режиму та вихідної напруги йдуть рука об руку.

Дії, які можуть вирішити вашу проблему:

  • Використовуйте подвійне джерело живлення.
  • Підніміть входи над землею.
  • Використовуйте налаштування нижчого посилення.

Редагувати:

Як вказував Дейв Твід, у листі даних є інформація про загальні та вихідні діапазони напруги для одноразового живлення. Дивіться малюнок 13 на сторінці 10 таблиці (ваш випадок - синя трикутна область). Ваш вхід у загальному режимі практично заземлений, тому щойно ваш вихід перевищить приблизно 0,7 В, ліміт буде перевищено, і ваш пристрій не поводитиметься як зазначено. Це станеться, навіть якщо ви зміните Vref на 2,5 V: вихідна межа буде дорівнює 3,2 В, щоб вхідна напруга загального режиму землі стала недійсною.

введіть тут опис зображення


1
На рисунку 13 показані межі для одноразового харчування, G = 100, Vref = 0. Коли напруга на виході піднімається вище приблизно 0,7 В, загальний режим входу більше не включає землю.
Дейв Твід

1
Так, розділіть свої 50K на високій стороні датчика на 2 25K, по одному на будь-яку сторону.
Скотт Сейдман

на сторінці 20 даних описується більш докладно, як можна підключити підсилювачі всередині, не перевищуючи діапазони вводу та виходу. +1
заповнювач місця

100% правильно. Я не помітив цього при виборі частини. На щастя, AD8227 має подібну продуктивність, але значно ширший діапазон виходу при загальному режимі 0В. Пропозиція Скотта також працює чудово, але важче досягти в остаточному дизайні (без додавання зайвих деталей для зміщення датчика, що означатиме повторне обертання плати).
Метт Б
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.