Линейность усилителя мостового датчика Опции

[bayguzov]

Можно ли рассчитать линейность для схемы измерителя сигнала с мостового датчика изображенного на рисунке?

Практические замеры показали линейность на выходе измерителя во всем диапазоне измерений не хуже 0,7%. Замеры образцовым вольтметром на выходе моста (с отключенным усилителем) показали нелинейность не хуже 0,04%.
Усилитель использовался АD8574. Датчик, в отличие от схемы на рисунке, возбуждался стабилизированным постоянным током.
Интересует вопрос: нелинейность определяется самим ОУ, или схемой его включения?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Designer56]

как правило и в большинстве случаев- это нелинейность самого мостового измерителя. Разбаланс моста можно считать линейной зависимостью от (дельтаR) только в случае малости величины (дельтаR)/R.

[Пушкарев Михаил]

А зачем такие извращения? Есть же множество микросхем инструментальных усилителей, в которых решена проблема подавления синфазного сигнала.

[Tanya]

Интересует вопрос: нелинейность определяется самим ОУ, или схемой его включения?

Схемой, наверное. Попробуйте инструментальный усилитель или сделайте его - у Вас же в корпусе 4 ОУ.

как правило и в большинстве случаев- это нелинейность самого мостового измерителя. Разбаланс моста можно считать линейной зависимостью от (дельтаR) только в случае малости величины (дельтаR)/R.

Так у Автора при измерении цифровым вольтметром лучше. В этом же вопрос. Да?

А зачем такие извращения? Есть же множество микросхем инструментальных усилителей, в которых решена проблема подавления синфазного сигнала.

Тут не синфазное, а низкое входное все косит... перекашивает...

[bayguzov]

Спасибо всем за ответы!

Применение схемы инструментального усилителя конечно уберет все проблемы с линейностью, я такие схемы всегда использую, когда нужна гарантированно высокая точность (менее 0,1%).
В случае со схемой простого дифференциального усилителя на рисунке, мне нужно было получить точность не хуже 0,5%, при этом на плате совсем не оставалось места для дополнительных деталей, так что решил что обойдусь одним ОУ. Как посчитать линейность такой схемы заранее я не придумал. Эксперимент показал нелинейность 0,7%, чуть не дотягивает до нужной. Линеаризация оцифрованного сигнала измерителя квадратной функцией улучшила это значение до 0,03%.

[Пушкарев Михаил]

Тут не синфазное, а низкое входное все косит... перекашивает...
[/quote]
Позволю себе поспорить. У автора дифференциальный усилитель на ОУ, в котором два из резисторов образованы эквивалентными сопротивлениями тензомоста. Предположим, что мост полный, изменяются сопротивления всех четырех резисторов. Если в оригинальной схеме при питании моста напряжением эквивалентные сопротивления представляют собой параллельное включение противоположных плеч моста и теоретически равны друг другу, то при питании моста током эквивалентные сопротивления равны сопротивлениям плеч моста, при этом, чем больше деформация, тем больше их разница, и тем больше разница усиления по входам.

[Tanya]

Тут не синфазное, а низкое входное все косит... перекашивает...

Позволю себе поспорить.

Я тоже. В Ваших предположениях синфазное (полусумма напряжений на выходе моста) напряжение не меняется или одинаково меняется независимо от способа питания моста. Внешнее сопротивление (для питания) не меняется.
И Вы и я относим эту нелинейность к конечному сопротивлению данного разностного усилителя. Или ненулевому выходному сопротивлению моста. Только терминология разная... А сути это не меняет.

[bayguzov]

Если в оригинальной схеме при питании моста напряжением эквивалентные сопротивления представляют собой параллельное включение противоположных плеч моста и теоретически равны друг другу, то при питании моста током эквивалентные сопротивления равны сопротивлениям плеч моста, при этом, чем больше деформация, тем больше их разница, и тем больше разница усиления по входам.

Я не пробовал питать мост от постоянного напряжения. У меня мост, в отличие от рисунка полупроводниковый, поэтому токовое питание предпочтительней.
Влияние варианта питания моста: током или напряжением на нелинейность такого измерителя для меня совсем не очевидно, так как все изменения сопротивлений одинаково прикладываются к обоим входам усилителя. Приведу график распределения отклонений в показаниях датчика, возможно кого то заинтересует.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Пушкарев Михаил]

Я не пробовал питать мост от постоянного напряжения. У меня мост, в отличие от рисунка полупроводниковый, поэтому токовое питание предпочтительней.
Влияние варианта питания моста: током или напряжением на нелинейность такого измерителя для меня совсем не очевидно, так как все изменения сопротивлений одинаково прикладываются к обоим входам усилителя. Приведу график распределения отклонений в показаниях датчика, возможно кого то заинтересует.

На прилагаемых рисунках результаты моделирования схемы при питании моста напряжением и током.

[bayguzov]

На прилагаемых рисунках результаты моделирования схемы при питании моста напряжением и током.

Очень наглядный рисунок.
Спасибо.

[Tanya]

На прилагаемых рисунках результаты моделирования схемы при питании моста напряжением и током.

А делили ли Вы на напряжение питания?

[Пушкарев Михаил]

А делили ли Вы на напряжение питания?

А зачем делить. Результаты моделирования наглядно показывают разницу при питании моста напряжением или током.

[Tanya]

А зачем делить. Результаты моделирования наглядно показывают разницу при питании моста напряжением или током.

А мне и в голову не могло прийти, что можно питать опору АЦП не от питания моста...