как усилить напряжение с токового шунта 0-50мв до 0-5 вольт, какой рперационник применить чтоб получить линейность? Опции

[Donetsk]

пробовал ОР7,ОР27 LM358 ,большая нелинейность

[rezident]

пробовал ОР7,ОР27 LM358 ,большая нелинейность

Запитайте любой из этих ОУ от двуполярного источника напряжения.

[Donetsk]

пробовал ОР7,ОР27 LM358 ,большая нелинейность

Запитайте любой из этих ОУ от двуполярного источника напряжения.

ОР 7, 27 естественно от двуполярного запитан

[Stanislav]

пробовал ОР7,ОР27 LM358 ,большая нелинейность

Запитайте любой из этих ОУ от двуполярного источника напряжения.

ОР 7, 27 естественно от двуполярного запитан

Тогда давайте схему в студию, а также необходимую точность измерения/усиления.

[Donetsk]

нет линейности усиления в начале диапозона
вход 1 мв - выход 95,94 мв
2мв - 195,32мв
5мв - 0,4955в
10мв - 0,9971в
20мв -1,9994в
30мв- 2,999в
40мв- 4,000в


Естественно это тестовый вариант схемы, по входу.
Измерение вольтметром В7-40 поверенным, ошибки при подачи на вход малых значений нет. Сопротивления С2-29В 0,1%.
Точность хочу 0,2%. Хочу и больше НО?????? хотеть не вредно.

Сообщение отредактировал Alexandr - Apr 26 2006, 09:19

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Electrovoicer]

хм... может пока коррекцию "0" уберете? и повторите эксперимент? а то как-то странно...

[Donetsk]

хм... может пока коррекцию "0" уберете? и повторите эксперимент? а то как-то странно...

а чем она мешает?
попробовать конечно можно

[dinam]

Я бы попробовал следующее идеи, если других нет.
1. Судя по datasheet на OP27G от AD вы работаете на краю допустимого напряжения питания. А все характеристики на этот ОУ приведены для ±15 V. Может быть в этом дело? Попробуйте запитать от этого напряжения. И надеюсь у вас питание заблокировано кондерами?
2. Может дело во входных токах, т.к. этот ОУ биполярный. Недавно столкнулся с тем, что ОУ AD8061 имеет входные токи раза в 4 больше чем максимальные по datasheet. Попробуйте специально перекосить приведенное входное сопротивление к инвертирующему и неинвертирующим входам. Например замкнуть резистор 1к, подключенный к неинвертирующему входу. И снять характеристику коэффициента передачи, если она изменилась значит дело в этом.
3. Осциллографом смотрели сигнал на выходе ОУ? Может возникают какие-либо всплески, резонансы. Я бы на вашем месте поставил на всякий случай керамический кондер параллельно резистору 100к, например 1нФ, только обязательно из диэлектрика NP0. А ваш кондер на 470нФ я бы выкинул.
4. Как вы измеряете напряжение которое подаёте на вход ОУ. Может дело в том, что вы своим вольтметром подаюте помеху на вход ОУ?
5. Также может быть дело в том, что у вас выходной каскад входит в насыщение. Проверяется увеличением питающего напряжения .
Ну и так далее... Если это не помогло найти причину, можем и дальше генерить идеи

[Donetsk]

Я бы попробовал следующее идеи, если других нет.
1. Судя по datasheet на OP27G от AD вы работаете на краю допустимого напряжения питания. А все характеристики на этот ОУ приведены для ±15 V. Может быть в этом дело? Попробуйте запитать от этого напряжения. И надеюсь у вас питание заблокировано кондерами?
2. Может дело во входных токах, т.к. этот ОУ биполярный. Недавно столкнулся с тем, что ОУ AD8061 имеет входные токи раза в 4 больше чем максимальные по datasheet. Попробуйте специально перекосить приведенное входное сопротивление к инвертирующему и неинвертирующим входам. Например замкнуть резистор 1к, подключенный к неинвертирующему входу. И снять характеристику коэффициента передачи, если она изменилась значит дело в этом.
3. Осциллографом смотрели сигнал на выходе ОУ? Может возникают какие-либо всплески, резонансы. Я бы на вашем месте поставил на всякий случай керамический кондер параллельно резистору 100к, например 1нФ, только обязательно из диэлектрика NP0. А ваш кондер на 470нФ я бы выкинул.
4. Как вы измеряете напряжение которое подаёте на вход ОУ. Может дело в том, что вы своим вольтметром подаюте помеху на вход ОУ?
5. Также может быть дело в том, что у вас выходной каскад входит в насыщение. Проверяется увеличением питающего напряжения .
Ну и так далее... Если это не помогло найти причину, можем и дальше генерить идеи

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
применял операционники ОР 07,27,177 результат не меняется (вчера нашел ОР177)
осциллограф С1-114 минимальные 5мв на деление плюс щуп 1к10 практически ничего не видно
измеряю вольтметром В7-40 напрямую на входе операционника, затем перебрасываю его на выход
Вот больше часа включена схема на входе 30 мв, на выходе 3000мв все четко не плывет!
Сделаю изменения с кондерами - напишу

[Stanislav]

нет линейности усиления в начале диапозона
вход 1 мв - выход 95,94 мв
2мв - 195,32мв
5мв - 0,4955в
10мв - 0,9971в
20мв -1,9994в
30мв- 2,999в
40мв- 4,000в

А при 0 мВ на входе???
Смещение нуля-то забыли...
Кроме того, входное напряжение нужно мерить на движке переменного резистора, а не на входе ОУ.
Транзисторы на входе ОУ - супербета; входными токами и, соответственно, падением напряжения на 1 кОм резисторе можно пренебречь.

[Donetsk]

Если честно я резистор 1ком убрал с ним еще чуть хуже

Сообщение отредактировал Alexandr - Apr 26 2006, 10:26

Эскизы прикрепленных изображений

 

[dinam]

А при 0 мВ на входе???
Смещение нуля-то забыли...
Кроме того, входное напряжение нужно мерить на движке переменного резистора, а не на входе ОУ.
Транзисторы на входе ОУ - супербета; входными токами и, соответственно, падением напряжения на 1 кОм резисторе можно пренебречь.

А как насчет 0?
Вы откалибровали ОУ переменным резистором 1к чтобы на выходе был 0 при замкнутом на землю неинвертирующем входе?
Если без резистора 1к стало хуже значит влияют входые токи. Попробуйте на порядок уменьшить резисторы в цепи обратной связи.

[Donetsk]

А при 0 мВ на входе???
Смещение нуля-то забыли...
Кроме того, входное напряжение нужно мерить на движке переменного резистора, а не на входе ОУ.
Транзисторы на входе ОУ - супербета; входными токами и, соответственно, падением напряжения на 1 кОм резисторе можно пренебречь.

А как насчет 0?
Вы откалибровали ОУ переменным резистором 1к чтобы на выходе был 0 при замкнутом на землю неинвертирующем входе?
Если без резистора 1к стало хуже значит влияют входые токи. Попробуйте на порядок уменьшить резисторы в цепи обратной связи.

на выходе "ноль"=+/- 10 МКВ немного гуляет т.е.10 ком на 100ом правильно я понял?

[nicom]

...Посмотрите еще один момент...

При 1 мв - выход 95,94 мв и 2мв - 195,32мв, похоже, что это смещение, и оно 5мВ /100=50мкВ.
50мкВ запросто может быть связано не только с самим ОУ, но и с ...местом подключения земли, точнее, земляной конец резистора обратной связи должен быть непосредственно связан с измеряемой цепью минуя контуры, через которые могут протекать питающие и выходные токи. 50мкВ это 0.5мА через провод с сопротивлением на 0.1Ом, что может быть достаточно реально...

[Nemo2000]

блин, вторую схему не посмотрел... извините

Сообщение отредактировал Nemo2000 - Apr 26 2006, 12:30

[Donetsk]

НЕМНОГО изменил печатную плату

красным перемычки
синим разрезанная дорожка

Сообщение отредактировал Donetsk - Apr 26 2006, 13:34

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Donetsk]

НЕМНОГО изменил печатную плату

красным перемычки
синим разрезанная дорожка

вход выход
1мв - 99,11 мв -погрешность менее 1%
2 мв - 199,4мв - погрешность 0,3%
5мв - 499,3мв -0,14%
10мв- 999,4 мв -0,06%
20 мв - 2000мв
30 мв - 3000мв
40мв - 4000 мв

учитывая погрешность прибора В7-40 0,05% +......., думаю вполне устроит

[Donetsk]

а как это делают в измерительных приборах, где меряют нановольты?

[nicom]

а как это делают в измерительных приборах, где меряют нановольты?

...вдумчиво и аккуратно, уделяя особое внимание конструкции... при чем ВРУЧНУЮ.

Не используя автоматическую трассировку... (у Вас мне показалось делалось в "автомате", но, может быть, ошибаюсь)

[Donetsk]

а как это делают в измерительных приборах, где меряют нановольты?

...вдумчиво и аккуратно, уделяя особое внимание конструкции... при чем ВРУЧНУЮ.

Не используя автоматическую трассировку... (у Вас мне показалось делалось в "автомате", но, может быть, ошибаюсь)

Если не тяжело, подскажите как надо?

или хоть один грамотный пример посмотреть!!!!!!!!!!!

[lightport]

 ___________I.BMP ( 36.41 килобайт ) Кол-во скачиваний: 200
Donetsk @ Apr 30

Нелинейность Вы получаете из-за ошибки в схемотехнике. Нельзя совмещать измерительную и компенсационную цепи. У Вас во входной цепи делитель ( запитанный от источника напряжения) из резисторов 4к48, 100ом и Rш. При подаче входного напряжения на шунт меняется падение напряжения на резисторах 4к48 +100ом , что в свою очередь меняет ток , текущий от источника питания +5в через резисторы 4к48 , 100 ом и Rш. Это и является причиной нелинейности.
Стоит Вам перенести компенсирующую цепь на "-" вход ОУ и подключить ее к - 5V, то нелинейность
существенно уменьшится. Но и в этом случае Ваша схема годится только для очень грубых измерений тока.
Вы упоминали, что хотели-бы увеличить точность измерения тока. Посмотрите инструментальный усилитель с коэффициентом 500. Компенсацию в выходном каскаде необходимо настроить так , чтобы отношение резисторов R9/R8 было максимально возможным при обеспечении требуемой компенсации.

Удачи

[rod]

Если не тяжело, подскажите как надо?

1. Входное напряжение подаем _через делитель_ - например - 1:100. Входное напряжение контролируем не в средней точке, а на входе делителя. (Линейность делителя, надеюсь, сомнений не вызывает?). Нижний резистор делителя соединяем в _одной_ точке с резистором ОС с вывода 2 ОУ. Это должна быть самая сильноточная точка схемы. Все остатьные земли сходятся в эту же точку. Измерения проводим относительно нее. 3. Выставляем "ноль" смещения: отключаем 100к обр.связь, регулировкой смещения добиваемся положения, в котором ОУ перебрасывается из + в - и т.д. 4. Включаем обр. связь 100к. 5. Проверяем линейность. Получаем удовольствие от результата. (Хочется верить, у Вас все получится.)

[Donetsk]

 ___________I.BMP ( 36.41 килобайт ) Кол-во скачиваний: 200
Donetsk @ Apr 30

Нелинейность Вы получаете из-за ошибки в схемотехнике. Нельзя совмещать измерительную и компенсационную цепи. У Вас во входной цепи делитель ( запитанный от источника напряжения) из резисторов 4к48, 100ом и Rш. При подаче входного напряжения на шунт меняется падение напряжения на резисторах 4к48 +100ом , что в свою очередь меняет ток , текущий от источника питания +5в через резисторы 4к48 , 100 ом и Rш. Это и является причиной нелинейности.
Стоит Вам перенести компенсирующую цепь на "-" вход ОУ и подключить ее к - 5V, то нелинейность
существенно уменьшится. Но и в этом случае Ваша схема годится только для очень грубых измерений тока.
Вы упоминали, что хотели-бы увеличить точность измерения тока. Посмотрите инструментальный усилитель с коэффициентом 500. Компенсацию в выходном каскаде необходимо настроить так , чтобы отношение резисторов R9/R8 было максимально возможным при обеспечении требуемой компенсации.

Удачи

А если сразу применить инструментальный усилитель - тогда вопрос какой?

[Donetsk]

посоветуйте инструментальный усилитель!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Сообщение отредактировал Alexandr - May 19 2006, 12:50

[rod]

посоветуйте инструментальный усилитель!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Уважаемый Donetsk, еще раз внимательно посмотрел Вашу платку. Правильно ли надо понимать, что она не соответствует приведенной схеме?

На выходе по схеме последовательная RC-цепочка, а на плате у Вас выход через 0,5мкФ сидит на земле?

Если это так, надо исправить и перепроверить. Обычно, ОУ плохо переносят емкостную нагрузку. Возможен какой-нибудь ВЧ возбуд, который влияет на режимы по пост. току, а осциллографом его и не видно, т.к. он "маскИруется" емкостью.
И еще:
- для пущей линейности, попробуйте подгрузить выход на -Епит током 0,5..2мА,
- и не измеряйте Вы 1мВ!, измеряйте хотя бы 100мВ на входе делителя 1:100.
Успехов!

[Donetsk]

Попробую обязательно!

Как делитель сделать 1-100, из чего? посоветуйте

Сообщение отредактировал Alexandr - May 19 2006, 12:53

[rod]

Как делитель сделать 1-100, из чего? посоветуйте

Да, в общем, это даже не обязательно должен быть именно 1:100 делитель. Достаточно любых стабильных резисторов примерно в этом диапазоне соотношения сопротивлений. Если судить по Вашей схеме, проблем с С1-29 нет. Возьмите любые подходящие: 100 Ом:10кОм; 160 Ом:9.1кОм; 240 Ом:15 кОм; 22 Ом:1.5кОм.... и т.д. Смысл в том, чтобы работать на достаточно большом сигнале, не опускаясь в доли "мВ". Для Вас важна линейность. Фиксируйте отношение Uвых/Uвх=const. Калькулятор есть. Остальное пересчитаете.

[vvs157]

посоветуйте инструментальный усилитель!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

AD620 например

[Donetsk]

а что поменяется в работе операционника если изменить резисторы в цепи обратной связи к примеру было 1ком/100ком, а взять 100ом/10 ком ??????????????????????????

[rod]

а что поменяется в работе операционника если изменить резисторы в цепи обратной связи к примеру было 1ком/100ком, а взять 100ом/10 ком ??????????????????????????

Ток цепи ООС вырастет. Был 50мкА, станет 500мкА (при Uвых 5В).

Может плохо догоняю, но вопрос выглядит ... как-то не солидно.

[Donetsk]

а что поменяется в работе операционника если изменить резисторы в цепи обратной связи к примеру было 1ком/100ком, а взять 100ом/10 ком ??????????????????????????

Ток цепи ООС вырастет. Был 50мкА, станет 500мкА (при Uвых 5В).

Может плохо догоняю, но вопрос выглядит ... как-то не солидно.

наверное я не правильно задал вопрос.
Какой оптимальный ток цепи ООС следует выбрать?

[dinam]

Какой оптимальный ток цепи ООС следует выбрать?

Приведенное сопротивление к инвертирующему и неинвертирующим входам желательно сделать одинаковыми, особенно для ОУ с биполярными транзисторами на входе. Это требование возникает с целью минимизации выходного смещения ОУ из-за разности входных токов, которая в свою очередь зависит от температуры и т.д. Также резисторы ОС не должны перегружать выходой каскад ОУ, практически не должны разогреваться от проходящего через них тока. Поэтому их лучше делать побольше, но если их сделать побольше, то тогда начнет сказываться падение на входных резисторах из-за входных токов ОУ и ухудшаться частотная характеристика. Поэтому надо постараться найти оптимальное сопротивление всех резисторов .

[Donetsk]

Какой оптимальный ток цепи ООС следует выбрать?

Приведенное сопротивление к инвертирующему и неинвертирующим входам желательно сделать одинаковыми, особенно для ОУ с биполярными транзисторами на входе. Это требование возникает с целью минимизации выходного смещения ОУ из-за разности входных токов, которая в свою очередь зависит от температуры и т.д. Также резисторы ОС не должны перегружать выходой каскад ОУ, практически не должны разогреваться от проходящего через них тока. Поэтому их лучше делать побольше, но если их сделать побольше, то тогда начнет сказываться падение на входных резисторах из-за входных токов ОУ и ухудшаться частотная характеристика. Поэтому надо постараться найти оптимальное сопротивление всех резисторов .

Так, ГДЕ золотая середина? как ее найти

[rod]

Так, ГДЕ золотая середина? как ее найти

Посчитать. Влияющие параметры учесть. Несущественные отбросить. Это Ваша работа.
По поводу конкретно Вашего случая: ярко выраженного оптимума, по-видимому, здесь нет. Есть достаточно обширные участки работоспособности, удовлетворяющие Вашим требованиям. Ток делителя: с т.зр. вых. тока ОУ - 1..5..30% макс. тока;
с т.зр. ТКС резисторов - смотрим точность в диапазоне температур, мощностей -> определяемся;
с т.зр. вклада паразитных сопротивлений печати - анализируем конфигурацию печати, считаем сечения, длины, падения....;
с т.зр. вход. токов ОУ - опять же, считаем;
с т.зр. устойчивости ОУ - тут проблем быть не должно, Ку большой, керамика по питанию стоит.

[EvgenyNik]

Если источник измеряемого тока и схема измерения гальванически, кроме как отводами с шунта, не связаны, то можно использовать такую схему, которая в упрощенном виде прикреплена.
Цепь коррекции нуля не показана. Кстати, если взять ОУ серии AD855x/857x, то проблема компенсации смещения нуля отпадёт сама собой, но появяться 4кГц "пички" на выходе :-) Они небольшие и легко фильтруются.
В отличие от вашей схемы, здесь входные токи ОУ значительно меньше влияют на результат измерения в околонулевой области сигнала, т.к. токи смещения поддерживаются постоянными. Входной каскад ОУ благодаря этому работает на одной характеристике смещения, которая довольно точно компенсируется во всём диапазоне, чего нельзя сказать о схемах с изменяемыми токами смещения.
Колебания питания незначительно влияют на результат. Отклонение питающего напряжения сказывается на результате так: dUвых(dVcc)=dVcc*(1/(1+R1*R2/Rш))*(1+R3/R4), если я ничего не напутал :-)
Параллельно Rш и между его отводами и землёй измерителя надо поставить по керамической ёмкости для отведения импульсных наводок.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[One]

как усилить напряжение с токового шунта 0-50мв до 0-5 вольт, какой рперационник применить чтоб получить линейность?
что поменяется в работе операционника если изменить резисторы в цепи обратной связи к примеру было 1ком/100ком, а взять 100ом/10 ком ?
Какой оптимальный ток цепи ООС следует выбрать?

простое дело - к примеру, идем на ADI, из таблицы ОУ
выбираем то, что нравится и смотрим параметры ОУ по даташиту ...
вот так на ваш вопрос я подобрал по параметрам ОУ - AD8551:
Precision Current Sensing
Rail-to-Rail Input and Output Swing
+5 V/+2.7 V Single-Supply Operation
High Gain, CMRR, PSRR: 130 dB
Ultralow Input Bias Current: 20 pA

а в даташите (стр.16-17) имеется раздел, как раз с нужными вам схемами включения ОУ как Precision Current Meter
да и SPICE Model тоже есть, модель погонять можно ...

а вообще-то конечная цель не известна, но если не требуются "сверхвысокие метрологические точность и линейность",
то можно специализированную ИС от Алегро применить

[Donetsk]

как усилить напряжение с токового шунта 0-50мв до 0-5 вольт, какой рперационник применить чтоб получить линейность?
что поменяется в работе операционника если изменить резисторы в цепи обратной связи к примеру было 1ком/100ком, а взять 100ом/10 ком ?
Какой оптимальный ток цепи ООС следует выбрать?

простое дело - к примеру, идем на ADI, из таблицы ОУ
выбираем то, что нравится и смотрим параметры ОУ по даташиту ...
вот так на ваш вопрос я подобрал по параметрам ОУ - AD8551:
Precision Current Sensing
Rail-to-Rail Input and Output Swing
+5 V/+2.7 V Single-Supply Operation
High Gain, CMRR, PSRR: 130 dB
Ultralow Input Bias Current: 20 pA

а в даташите (стр.16-17) имеется раздел, как раз с нужными вам схемами включения ОУ как Precision Current Meter
да и SPICE Model тоже есть, модель погонять можно ...

а вообще-то конечная цель не известна, но если не требуются "сверхвысокие метрологические точность и линейность",
то можно специализированную ИС от Алегро применить

пока не получается ее купить от аллегро, обещали бесплатные образцы выслать но пока 2 месяц ни как