Инструментальный усилитель на LM301, измеряем термоЭДС термопары Опции

[Gogan]

Уважаемые господа!
Необходимо измерять термоЭДС 0..20мВ с точностью +-2%, собрал на 4х LM301 инструментальный усилитель (gain=295) с регуллировкой смещения нуля, выход подал на АЦП меги16. Схема выдавала либо 0, либо немногим больше до 0,15 В при подачи на вход 0-5мВ. Долго все смотрел, перепроверял, звонил, все в норме. В итоге измерил потенциалы всех точек и подписал на схеме, чтобы попробовать разобраться. Вот:


И вот непонятка. Напряжение между входами операционника должно равнятся напр. смещения при наличи обратной связи, но этого не наблюдается Напряжение на выходе усилителя соответствует напряжению падения на стабилитроне (-0,72) и после резистора на внутр. диоде контроллера (-0,44).

Может сгорели микросхемы, как их проверить? Помогите пожалуйста, совсем уже тяжело
Раньше собирал диф.усилитель на 2х оп-ах, а также инвертирующий усилитель на одном, все работает без проблем.

[kipmaster]

DA4 нагружен на открытый диод (стабилитрон VD2 в прямом включении). И не может он, бедный дать ниже 0,72, хоть и пытается. А вообще проблема может быть в низком питании. 301-й операционник не Rail-to-Rail, поэтому его выход ограничивается, не доходя 1,2 ... 1,5 В до питания. Напряжения -3,71 -3.85 - слишком стремные для 301. Нужно пересчитать схему, чтобы выходы ОУ работали в бопустимых пределах.

[proxi]

Уважаемые господа!
Необходимо измерять термоЭДС 0..20мВ с точностью +-2%, собрал на 4х LM301 инструментальный усилитель (gain=295) с регуллировкой смещения нуля, выход подал на АЦП меги16. Схема выдавала либо 0, либо немногим больше до 0,15 В при подачи на вход 0-5мВ. Долго все смотрел, перепроверял, звонил, все в норме. В итоге измерил потенциалы всех точек и подписал на схеме, чтобы попробовать разобраться. Вот:


И вот непонятка. Напряжение между входами операционника должно равнятся напр. смещения при наличи обратной связи, но этого не наблюдается Напряжение на выходе усилителя соответствует напряжению падения на стабилитроне (-0,72) и после резистора на внутр. диоде контроллера (-0,44).

Может сгорели микросхемы, как их проверить? Помогите пожалуйста, совсем уже тяжело
Раньше собирал диф.усилитель на 2х оп-ах, а также инвертирующий усилитель на одном, все работает без проблем.

Схема загнана куда то в угол, если хотите работать при низких Uпит, нужно учитывать диапазон синфазных напряжений и может посмотреть в сторону rail to rail OP по входу и выходу...

[Designer56]

Проблема в том, что вход не привязан к общему проводу схемы никак. При этом входные токи ОУ заражают вх. конденсаторы до величины предельного значения синфазного напряжения для ОУ при данном питании, при котором они работают в линейном режиме. Эта схема будет работать, если Вы, например, заземлите рабочий спай термопары.

Пардон, привязка все-таки есть, через R61. Но все равно в линейном режиме при 0 В на входе повторителя ДА5, откуда берется 2,96В на выходе?

[proxi]

Проблема в том, что вход не привязан к общему проводу схемы никак. При этом входные токи ОУ заражают вх. конденсаторы до величины предельного значения синфазного напряжения для ОУ при данном питании, при котором они работают в линейном режиме. Эта схема будет работать, если Вы, например, заземлите рабочий спай термопары.

Пардон, привязка все-таки есть, через R61. Но все равно в линейном режиме при 0 В на входе повторителя ДА5, откуда берется 2,96В на выходе?

Может вывода напутали, были разночтения относительно ключа на корпусе...

[Gogan]

Такое впечатление, что на всех микросхемах кроме DA4 перепутаны входа "+" и "-". Но я все проверил, микрухи от ST, в корпусе SOIC, с одной стороны скос, все четко. Причем прозванивал все, нигде обрыва нету.
п.с. спасибо всем, что отозвались, в понедельник будет продолжение (на работе).

[131959G]

Автору:
На Вашей схеме у повторителя на DA5 на входе НОЛЬ?
Если да, то почему на выходе не НОЛЬ?
(пардон невнимателеня, дубль сделал (изв.)

Сообщение отредактировал 131959G - Feb 9 2008, 18:50

[Designer56]

Некоторые соображения: у схемы большой Ку, и не очень маленький вх. ток ОУ (признаться, не помню). В то же время R61 имеет довольно большой номинал-33К. Интересно посчитать,каково падение на нем от двойного вх.тока?

[131959G]

Автору:
Вообще то схема почти классика.
Схема 1.11б (см рис) повторяется и работает.
Попробуйте оттолкнуться от нее (типа VD2 пока убрать).
Я думаю он вообще не нужен.
Он возможно из темы ОУ которым по барабану коротышь на выходе.

Сообщение отредактировал 131959G - Feb 9 2008, 20:14

Эскизы прикрепленных изображений

 

[rezident]

Извиняюсь, если не в тему или невнимательно читал сообщения. Я нигде не увидел обоснования необходимости для изготовления инструментального усилителя на "рассыпухе". В связи с этим возник вопрос: а почему нельзя взять уже готовый инструментальник с требуемыми параметрами от TI (Burr-Brown) или AD? Один корпус типа SO-8, один резистор для задания усиления и никаких проблем с настройкой и повторяемостью. Или я чего-то глобально недопонимаю?

[131959G]

... Я нигде не увидел обоснования необходимости для изготовления инструментального усилителя на "рассыпухе"....

Я на этом форуме абсолютный новичек,
Можно пофлужу?
Когда рыбак ловит рыбу там где ее уже никто не ловит, ему иногда попадаются экземпляры рыб невиданных размеров.
Есть универсальное обоснование:
"Возможно человеку ИНТЕРЕСНО!" (для меня(например) - самое убедительное)

Сообщение отредактировал 131959G - Feb 10 2008, 09:00

[tyro]

И вот непонятка. Напряжение между входами операционника должно равнятся напр. смещения при наличи обратной связи, но этого не наблюдается

Отсюда вывод: сначала посмотреть - а запаяно (разведено) и номиналы резисторов (например стоит посмотреть R52) согласно схеме или как? Если правильно, остается менять DA4.

[vvs157]

Уважаемые господа!
Необходимо измерять термоЭДС 0..20мВ с точностью +-2%, собрал на 4х LM301

2% от 20 мВ это 400 мкВ. По паспорту на LM301 максимальный дрейф смещения 30 мкВ/С (и входные ОУ на разных корпусах), то есть требование на допустимые колебания температуры усилителя - 13 С. Колебания температуры в некондиционируемом помещении зима - лето может быть больше
И непонятно из каких соображений конденсаторы на входе соединены с питанием, а не на землю?
Для проверки схемы - соединить оба входа с землей и промерить напряжения на выходах ОУ

[Gogan]

Некоторые соображения: у схемы большой Ку, и не очень маленький вх. ток ОУ (признаться, не помню). В то же время R61 имеет довольно большой номинал-33К. Интересно посчитать,каково падение на нем от двойного вх.тока?

2.31 мВ (Iib=70nA)
Он предназначен для подтягивание потенциалов к общему нулю, чтобы снизить синфазное напряжение. Его можно и шунтировать, не знаю почему резистор навесил =)

Попробуйте оттолкнуться от нее (типа VD2 пока убрать).
Я думаю он вообще не нужен.
Он возможно из темы ОУ которым по барабану коротышь на выходе.

Да, где была раньше эта схема? Спасибо за инфу! Следующий раз попробую ее собрать, а сейчас хочу с этой разобраться, потому что уже протравлена платка и все собрано.
В этой же статье написано, что вторая схема (на 3х ОУ) имеет больший КОСС

а почему нельзя взять уже готовый инструментальник с требуемыми параметрами от TI (Burr-Brown) или AD?

Все верно, но есть несколько причин: у меня валяется около сотни LM301, неохота ехать на базар ради одной микрухи, ну и интересно - тоже да.

По паспорту на LM301 максимальный дрейф смещения 30 мкВ/С (и входные ОУ на разных корпусах), то есть требование на допустимые колебания температуры усилителя - 13 С.

Согласен, не учел дрейф смещения. На самом деле требования к точности не столь критичны.

И непонятно из каких соображений конденсаторы на входе соединены с питанием, а не на землю?

Дело в том, что так было проще их разместить на печатной плате. Сигнал земли в этой схеме присутствует только на выходе.. по идеи, всеравно от чего отталкиваться, а +5 и -5 имеют свои конденсаторы на землю.

Для проверки схемы - соединить оба входа с землей и промерить напряжения на выходах ОУ

Сделаю - отчитаюсь.

Сообщение отредактировал Gogan - Feb 11 2008, 06:32

[Designer56]

2.31 мВ (Iib=70nA)
Он предназначен для подтягивание потенциалов к общему нулю, чтобы снизить синфазное напряжение. Его можно и шунтировать, не знаю почему резистор навесил =)

Посчитаем: Ку здесь что-то около 300. Итого, от вх. тока может быть до 0,6 В. Вывод: нужно уменьшать сопротивления резисторов, если все-таки использовать эти ОУ.

Все верно, но есть несколько причин: у меня валяется около сотни LM301, неохота ехать на базар ради одной микрухи, ну и интересно - тоже да.

Иногда бывает, что при для конкретной задачи просто нет альтернативы, кроме как сделать самому. Готовые ИМС- это типовые решения под типовые задачи.

[Gogan]

заземлил вход, убрал DA5, разорвал выход, и вот что получилось. Подозрения на нерабочий DA5 ?


Сообщение отредактировал Gogan - Feb 11 2008, 07:32

[Alex255]

Извиняюсь, если не в тему или невнимательно читал сообщения. Я нигде не увидел обоснования необходимости для изготовления инструментального усилителя на "рассыпухе". В связи с этим возник вопрос: а почему нельзя взять уже готовый инструментальник с требуемыми параметрами от TI (Burr-Brown) или AD? Один корпус типа SO-8, один резистор для задания усиления и никаких проблем с настройкой и повторяемостью. Или я чего-то глобально недопонимаю?

+1

Поражают народные умельцы.... Не уймутся же. Еще бы на транзисторах инструментальник сделали если силы девать некуда.

[131959G]

Подозрения на нерабочий DA5 ?

Ну так пошли до упора
R48 из схемы долой. Хоть повторители то нормально зароботают.
Вы чем меряете режимы?

Сообщение отредактировал 131959G - Feb 11 2008, 07:55

[VladimirYU]

Поражают народные умельцы.... Не уймутся же. Еще бы на транзисторах инструментальник сделали если силы девать некуда.

А может в сторону сигма-дельта АЦП посмотреть, например AD, там апнотов для измерения термопар предостаточно. Немного другой подход и ИУ не нужен вообще. 2% на AD7715 + ATmega16 получал без без проблем. Лепить на рассыпухе.... дайте нам эпоксидки и старых трусов, а текстолит мы и сами сделаем.

[Gogan]

Ну так пошли до упора
R48 из схемы долой. Хоть повторители то нормально зароботают.
Вы чем меряете режимы?

убрал, повторитель не работает (выход не нагружен):

уже было подумал, что даташит неверный, поменял + и -, в итоге загнал в +4.28 В на выходе и 3й ноге.
А как насчет входов 1."balance, compensation", 5."balance" и 8."compensation2" ? Они не подключены.
С питанием все ок, ОУ заменил на другой - тоже самое, тоьлко не 2,38, а 2,45... входной ток ~70мкА?

п.с. 2 VladimirYU, Alex255: напишите название дешевого надежного непрецизионного диф.усилителя, а лучше несколько, спасибо


п.п.с. ad7715 вещь хорошая, но 20$ для этого устройства - дорого.

[rezident]

напишите название дешевого надежного непрецизионного диф.усилителя, а лучше несколько, спасибо

Выбирайте!
http://focus.ti.com/paramsearch/docs/inter...age%3Dnull%23rt
http://www.analog.com/en/subCat/0,2879,759...F0%255F,00.html

[tyro]

Все наверное гораздо проще - данный опер не на высоте -склонен к генережу. Посмотрите даташит, там во всех схемах (или почти во всех) включения присутствуют "успокаивающие" конденсаторы.

[kipmaster]

Все наверное гораздо проще - данный опер не на высоте -склонен к генережу. Посмотрите даташит, там во всех схемах (или почти во всех) включения присутствуют "успокаивающие" конденсаторы.

Таки да!!! Без внешней частотной коррекции этот опер вообще не работает. Нужно 100-200 пик между 8 и 1 или с 8 на землю. Слона никто не заметил.

[Gogan]

Все наверное гораздо проще - данный опер не на высоте -склонен к генережу. Посмотрите даташит, там во всех схемах (или почти во всех) включения присутствуют "успокаивающие" конденсаторы.

Спасибо, именно то! Помогло, все заработало! Конденсаторы по 30 пФ между 1 и 8 ногами ОУ.
Я думал они для компенсации синф.сигнала. Инвертирующий усилитель на 1 ОУ работает без этого конденсатора, вроде стабильно.
Всем спасибо за ответы!

[131959G]

...
Всем спасибо за ответы!

Ну так это же здорово! Знания по умолчанию позабывали.
Нормальные грабели и все по ним прошли (вперед наука).
Я всегда в такие темы ставлю 153УД6 с ромбиком (свой золотой запас с лучших времен).
Это просто суперопер (всем рекомендую).
P.S. Вам бы осциллоскоп ....

Сообщение отредактировал 131959G - Feb 11 2008, 11:45

[Stanislav]

Извиняюсь, вдогонку...

Необходимо измерять термоЭДС 0..20мВ с точностью +-2%, собрал на 4х LM301 инструментальный усилитель (gain=295) с регуллировкой смещения нуля, выход подал на АЦП меги16...

Скажите, а температура холодного спая как в Вашей конструкции учитывается?

[Designer56]

Я всегда в такие темы ставлю 153УД6 с ромбиком (свой золотой запас с лучших времен).

Я предпочитаю 140УД14, если из старого захочется сделать. Без "К" желательно.

[Gogan]

Извиняюсь, вдогонку...
Скажите, а температура холодного спая как в Вашей конструкции учитывается?

Нет, температура холодного спая не учитывается, т.к. не нужна большая точность.

п.с. Аппарат применяется для выдувки круглых крышек из пластиковой ленты шириной ~20 см, толщина ~0.5..1.0 мм. Идет прогрев около 15-20 сек, затем подача воздуха - выдув крышки. Для данной установки большая точность не нужна, ошибка +- 10 градусов, плавно меняющаяся в течении года - не проблема, причем все параметры (температура и время прогрева/выдувки) подбираются опытным путем в процессе работы.

[proxi]

Ну так это же здорово! Знания по умолчанию позабывали.
Нормальные грабели и все по ним прошли (вперед наука).
Я всегда в такие темы ставлю 153УД6 с ромбиком (свой золотой запас с лучших времен).
Это просто суперопер (всем рекомендую).
P.S. Вам бы осциллоскоп ....

Чего там хорошего ОУ как ОУ... сделан(содран) в СССР...