Приветствую, уважаемые.
Слегка впал в ступор от проблемы, с которой столкнулся, казалось бы, на ровном месте.
Итак, цепь, измеряющая ток через нагрузку, подключенную к сети 220V.
Нагрузка в диапазоне 0..250W.
Шунт 0.2Ом.
Напряжение с шунта разгоняется неинвертирующим усилителем (ОУ AD8603) с КУ 10.1, после чего подается на вход АЦП (STM32).
Шунт подобран таким образом, чтобы покрыть весь динамический диапазон АЦП.
Нулевой провод и земля объединены! GND = NULL.

Проблема: чем больше напряжение на шунте, тем ниже коэффициент усиления! Например, для нагрузки порядка 100W Ку обращается в 4.6 (наблюдаю вольтажи осциллографом).

Привожу кусок схемы. VD6 и VD7 - BAS116H, токи утечки мизерные.

Пожалуйста, ткните носом в возможный источник проблемы.
Спасибо!



Сообщение отредактировал UnDerKetzer - Mar 22 2016, 20:43

покажите побольше схемы - какая связь NULL с GND?

Накоротко, GND = NULL.
Сейчас добавлю в пост.

а что из себя представляет Phase? выпрямлена или нет и чем?

Нет, особых манипуляций с фазой не делаю, за исключением того, что пропускаю её через блокировочный фильтр (нужен для отсечки ВЧ сигнала, передаваемого по сети, иначе будет ослабляться).
Вряд ли это может как-то повлиять.

тогда объясните логику схемы. каким образом вы хотите обрабатывать биполярный сигнал с шунта однополярным усилителем и АЦП?

Нужно сменить (или скорее добавить) схему выпрямления переменного напряжения - сочетание "защитных" VD6 и VD7 не работает однозначно

Я вот тоже недопонял - если фаза переменного, то сигнал двуполярный, нижний диод может приоткрываться, давая постоянку на С8. Да и усилитель однополярный. Подали бы хоть половинное смещение на положительный вход.

Господа, я обрабатываю только первую полуволну, вторая, разумеется, обрезается.
"Ну и что же тут криминального?"

upd: хмм, на секунду подумал "а что если выход ОУ уходит в насыщение на второй полуволне", но, думаю, все-таки нет: форма сигнала первой полуволны не искажена (смотрю на комбинированной нагрузке с cosFi < 85, там интересная форма тока).

Сообщение отредактировал UnDerKetzer - Mar 22 2016, 21:09

То есть "наблюдали вольтажи осциллографом" (п.1) в точке соединения диодов ?

покажите осциллограмму на входе и выходе ОУ

Ну да, входной вольтаж смотрю в точке соединения диодов, выходной - на С10.

И что по мере повышения мощности в нагрузке картинка ну совсем не меняется ?

Подсказка из п.8 "если фаза переменного, то сигнал двуполярный, нижний диод может приоткрываться, давая постоянку на С8. Да и усилитель однополярный."

А в п.11 "покажите осциллограмму на входе и выходе ОУ" на разных уровнях мощности - допустим 100 W и 10 W

Ну вот, например, для нагрузки с cosFi ~85%.
Синий график снят напрямую с шунта, желтый - с выхода ОУ.
Сдвиг фаз составляет ожидаемые 45 град (для 20dB усиления он именно таков).
Форма чуть сгладилась из-за конденсатора.
А вот амплитуды составляют ~300мВ для шунта и ~1.1В для выхода ОУ, так что КУ = 3.6.





Черт возьми, забыл упомянуть, прошу прощения: первым делом подозрение пало на диоды, выпаивал - результат без изменений.
А картинка с повышением мощности как раз таки меняется: меняется амлитуда выходного сигнала, но не пропорционально повышению входного! Вот прямо точные цифры сходу не назову, но суть такова, что для подключенной 10W нагрузки КУ = 9.5, для 50W КУ уже 7, а для 210W КУ уже 3 с небольшим.

upd:
Выпаял шунт, подключил потенциометр, результат - загляденье, КУ в точности 10.1.
Запаиваю шунт назад - плывёт.
Диоды уже выпаяны, тестирую без них.

Сообщение отредактировал UnDerKetzer - Mar 22 2016, 21:39

Ежели посмотреть на "Синий график напрямую с шунта",затем в datasheet - http://www.analog.com/media/en/technical-d...3_8607_8609.pdf :

"Input Voltage Range" указано от -0,3 V напряжения питания, причём в "ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS" указано "Input Voltage в диапазоне GND to VS"