Дифференциальный усилитель для измерения тока Опции

[nixotronic]

Здравствуйте!
Подскажите, пожалуйста, по использованию дифференциального усилителя. Я взял стандартную схему дифф. усилителя на одном ОУ. Я хочу использовать ее для измерения тока потребления устройства, которое может находиться в двух режимах: сон и работа. В режиме сна потребления устройства может быть менее 1 мА, при работе потребление может составлять несколько сотен мА. Насколько я понял, с помощью данной схемы охватить такой динамический диапазон с достаточной точностью не получится?
КОСС данной схемы определяется допусками резисторов и при использовании резисторов с допусками 1 % КОСС для худшего случая = 1120 (61 дБ). При уровне синфазного сигнала 3 В и данном КОСС я оценил уровень напряжения на выходе при отсутствии сигнала Uвых = 0.117 В. Правильно ли я оценил этот уровень? Т.е. если имеется такая погрешность, то с точностью порядка 20 % можно оценить потребление до единиц мА?
Я попробовал смоделировать данную схему в OrCAD (режим переходных процессов). Непонятно, почему при увеличении сопротивления нагрузки начинает расти и общий коэффициент усиления схемы?
Как еще можно улучшить измерения при использовании данной схемы?

[Herz]

Почему же не получится? Всё зависит от того, что считать достаточной точностью. Я бы Вам советовал выбрать интегральный дифференциальный усилитель, то есть такой, в котором уже встроены четыре подогнанных резистора. Или даже больше, для разных усилений.
Другой путь - использование инструментального усилителя с большим КОСС или даже специально предназначенных для измерения тока в плюсовой шине микросхем.

[Tanya]

Здравствуйте!

Есть специальные велосипеды (усилители) для таких задач. Для измерений с большим динамическим диапазоном нужен усилитель с "нулевым" дрейфом и многоразрядный АЦП.
А зачем Вы это хотите измерять?

[Александр1]

Непонятно, почему при увеличении сопротивления нагрузки начинает расти и общий коэффициент усиления схемы?

Попробуйте убрать R2: питание ОУ двухполярное. Поэтому, зачем привязывать неинв вход ОУ к дополнительному потенциалу? При ХХ нагрузки потенциал неинв входа 2,94 В, а инв входа-3 В. При потреблении нагрузкой тока потенциал неинв входа не изменяется, а инв входа-уменьшается, причем относительно неинв входа потенциал изменяется в противоположную, по знаку, сторону. Возможно, это и было причиной изменения усиления. Точнее даже не изменение усиления, а изменение знака усиливаемого напряжения. Тогда как на выходе ОУ напряжение измеряется как усиленное напряжение одного знака.
Если в чем-то ошибаюсь, пусть меня поправят.

[Tanya]

Если в чем-то ошибаюсь, пусть меня поправят.

ТС правильно нарисовал стандартную схему ИУ на одном ОУ. Там ни убавить, ни прибавить... Только соотношение величин сопротивления резисторов должно быть точным и стабильным.

[Herz]

Если в чем-то ошибаюсь, пусть меня поправят.

См стр. 447-448 здесь.

[Александр1]

См стр. 447-448 здесь.

К сожалению антивирус не пускает.

[Herz]

К сожалению антивирус не пускает.

Выбрасывайте свой антивирус. А пока откройте Хоровица с Хиллом. В разных изданиях этот параграф имеет номер 7.08 или 7.09, а называется "Простой разностный усилитель".

[Огурцов]

для шунта в землю ad8551
для шунта в цепи питания INA194

[haker_fox]

LMP8640. Есть КУ 20, 50 и 100.

[Alex11]

INA194 и компанию нельзя использовать для широкодиапазонных измерений. У них там при малых напряжениях на входе бардак, читайте DS целиком.

[rudy_b]

ZXCT1107/1109/1110
ZXCT1051
AD8211

[trofim2]

TSC101

[Herz]

Автор вреде не просил названий, зачем это перечисление?

[andron86]

Автор вреде не просил названий, зачем это перечисление?

У Автора проблема с представлением как это работает, поэтому люди шлют компоненты по которым он может это сделать и посмотреть как это делается.

[Herz]

У Автора проблема с представлением как это работает, поэтому люди шлют компоненты по которым он может это сделать и посмотреть как это делается.

У автора не проблема с измерением тока или поиском подходящего компонента, а вопрос по конкретной схеме. Как это делается вообще - вопрос десятый.

[nixotronic]

Всем спасибо за ответы.

Почему же не получится? Всё зависит от того, что считать достаточной точностью. Я бы Вам советовал выбрать интегральный дифференциальный усилитель, то есть такой, в котором уже встроены четыре подогнанных резистора. ...

Я уже смотрел статьи по применению различных специальных решений для таких задач (напр., Микросхемы для измерения тока). А при использовании моей вышеприведенной схемы руководствовался материалами: Резистивные методы измерения тока..., Current Sensing Circuit Concepts and Fundamentals. Из второй статья я использовал формулы для оценки КОСС при данном включении. И пока нужно использовать решение, сделанное из того, что имеется под рукой и определить с какой погрешностью получится это сделать...

... А зачем Вы это хотите измерять?

Я хочу измерять этот ток, чтобы можно было провести оценку времени работы устройства (в различных режимах) от различных источников питания (аккумуляторы, батарейки).

Сообщение отредактировал nixotronic - May 27 2016, 07:58

[Plain]

хочу ... провести оценку времени работы устройства ... от различных источников

Задача решается гораздо проще — кулонометром, для чего берётся любой стабилизатор, питаемый от относительно большого конденсатора, и замеряется разность напряжений на этом конденсаторе при разряде равными интервалами на известную и искомую нагрузки.

[Tanya]

Задача решается гораздо проще — кулонометром, для чего берётся любой стабилизатор, питаемый от относительно большого конденсатора, и замеряется разность напряжений на этом конденсаторе при разряде равными интервалами на известную и искомую нагрузки.

Тут нужен хороший конденсатор - без утечек и с малым температурным коэффициентом... Можно сделать интегратор со сбросом в "нулевом проводе". IVC102 etc (et cetera) .

[rudy_b]

...Как это делается вообще - вопрос десятый.

Это намек на то, что ТС пошел по неправильному пути и сам усложнил себе задачу. Это, конечно, полезно, но нужно ли...

[Plain]

Тут нужен хороший конденсатор - без утечек и с малым температурным коэффициентом

За десяток минут температура на среднестатистическом лабораторном столе практически неизменна, да и откалибровать, если понадобится, заурядный алюминиевый не составляет труда. У нас, например, измерение токов порядка 50 мкА осуществляется посредством 10000 мкФ и старого 5-разрядного Fluke.

[andron86]

Это намек на то, что ТС пошел по неправильному пути и сам усложнил себе задачу. Это, конечно, полезно, но нужно ли...

:-) С Herz спорить бесполезно - мужик старой закалки - всё на рассыпухе, потом крапление над доводкой итд. , когда есть готовые решения (чипы) с минимальной развязкой....

[Myron]

За десяток минут температура на среднестатистическом лабораторном столе практически неизменна, да и откалибровать, если понадобится, заурядный алюминиевый не составляет труда. У нас, например, измерение токов порядка 50 мкА осуществляется посредством 10000 мкФ и старого 5-разрядного Fluke.

Да зачем это все, когда на вашем токе 50 мкА и последовательно включенном резисторе "аж" 1кОм (с последующим блокировочным конденсатором, конечно) упадет всего 50мВ. Но померить эти милливольты уже просто либо напрямую, либо дополнительной электроникой, встроенной в прибор (если необходимо) с измерительным INAxxx (или подобным) и с усилением "аж" 50 V/mV.