Переключение коэффициентов усиления измерительного усилителя Опции

[Alexander1]

Проблема: нужно коммутировать резисторы для задания коэффициента усиления измерительного усилителя в классической схеме на трех ОУ. Помогите, пожалуйста, с выбором малогабаритного механического переключателя, который бы мог надежно работать в промышленных условиях: -40...+85, грязь, вибрации (и возможно кислотная окружающая среда). Скажите: может кто чего нормальное знает?
Или подскажите может другой дешевый вариант задания усиления? Я думал уже про интегральные программируемые коммутаторы, но ни один более-менее дешевый не тянет по Off isolataon либо по PSRR и.т.д.

[_artem_]

Зачем вам коммутировать , ведь есть же agc усилители, если не ошибаюсь у AD, позволяют электронно регулировать усиление .

[upc2]

Обыкновенные перемычки (джамперы) или ключи на полевых транзисторах.

[Alexander1]

Зачем вам коммутировать , ведь есть же agc усилители, если не ошибаюсь у AD, позволяют электронно регулировать усиление .

Усилитель - выбран. Это AD8221. Усилители с регулируемым КУ, как правило (других не знаю) не предназначены для прецизионных амплитудных измерений сигналов низкого уровня (например, термопар). Они, скорее для работы с ультразвуковыми латчиками мегагерцового диапазона. Если знаете другие усилители - поскажите, плиз. Буду благодарен.

Обыкновенные перемычки (джамперы) или ключи на полевых транзисторах.

Джамперы сам очень хочу поставить, но начальство против - говорят, что клиентам неудобно будет работать . А полевики прикидывал - как-то не катят - входные сигналы могут быть двуполярные - управлять неудобно, кроме того проникновение шумов через емкости с входов управления. Со всем этим бороться - геморррой.

[Abatt]

все равно analog.com - только теперь многоканальные ключи ADGxxx

а цифровые потенциометры наверно не отвязаны от земли и точность мала.

[Stanislav]

Проблема: нужно коммутировать резисторы для задания коэффициента усиления измерительного усилителя в классической схеме на трех ОУ. Помогите, пожалуйста, с выбором малогабаритного механического переключателя, который бы мог надежно работать в промышленных условиях: -40...+85, грязь, вибрации (и возможно кислотная окружающая среда). Скажите: может кто чего нормальное знает?
Или подскажите может другой дешевый вариант задания усиления? Я думал уже про интегральные программируемые коммутаторы, но ни один более-менее дешевый не тянет по Off isolataon либо по PSRR и.т.д.

Коммутировать резисторы следует именно аналоговым коммутатором, только нужно делать это правильно. Например, вот так:


Выходной ДУ не нарисован, но думаю, что суть понятна.
Простите за качество - времени мало.

[upc2]

Есть готовый прецизионный инструментальный усилитель AD625 Не надо 3 AD8221
Его можно и полевиками коммутировать.

Есть готовый прецизионный инструментальный усилитель AD625 Не надо 3 AD8221
Его можно и полевиками коммутировать.

[nicom]

Проблема: нужно коммутировать резисторы для задания коэффициента усиления измерительного усилителя в классической схеме на трех ОУ. Помогите, пожалуйста, с выбором малогабаритного механического переключателя, который бы мог надежно работать в промышленных условиях: -40...+85, грязь, вибрации (и возможно кислотная окружающая среда). Скажите: может кто чего нормальное знает?
Или подскажите может другой дешевый вариант задания усиления? Я думал уже про интегральные программируемые коммутаторы, но ни один более-менее дешевый не тянет по Off isolataon либо по PSRR и.т.д.

Коммутировать резисторы следует именно аналоговым коммутатором, только нужно делать это правильно. Например, вот так:


Выходной ДУ не нарисован, но думаю, что суть понятна.
Простите за качество - времени мало.

...если у Вас нет требований к широкой полосе частот, а так же диапазон входных сигналов не более +/-10В, и небольшие входные токи, то ... в качестве ключей очень неплохие результаты дают старые микросхемы CD4051, CD4052, и очень надежные, и главное дешевые...

По окружающей среде... только (на мой взгляд) герметизация... кислота - БОЛЬШАЯ гадость для электроники...

[Stanislav]

...если у Вас нет требований к широкой полосе частот, а так же диапазон входных сигналов не более +/-10В, и небольшие входные токи, то ... в качестве ключей очень неплохие результаты дают старые микросхемы CD4051, CD4052, и очень надежные, и главное дешевые...

По окружающей среде... только (на мой взгляд) герметизация... кислота - БОЛЬШАЯ гадость для электроники...

Из дубля темы стало понятно, что нужно >100 дБ подавление синф. помехи.
В этом случае, действительно, лучше применить интегральный ИУ. Как правильно организовать коммутацию, можно сказать только после выбора конкретного чипа и задания необходимых к-тов усиления.

[upc2]

Герметезированные малогабаритные герконовые реле с позолоченными контактами.
Надо четко определить цель.

[lks]

Герметезированные малогабаритные герконовые реле с позолоченными контактами.
Надо четко определить цель.

А реле при сильных вибрациях разве будут надежно работать?

И еще - 12 разрядов - это какое АЦП будет применяться?

[sensor_ua]

Как-то коммутировал с помощью КМОП оптоключей LAA110. Схема правда не очень-то прецезионная нужна была.

[Alexandr]

Автор топика создал две одинаковые темы, вторую я закрыл, для информации вот ссылка на нее http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=17838

[lks]

Как-то коммутировал с помощью КМОП оптоключей LAA110. Схема правда не очень-то прецезионная нужна была.

Понимаю. А вот тут в дубль теме предлагал автору темы использовать программируемые подстроечные резисторы AD для регулировки инструментального ОУ. И ADI их рекомендует там же применять.
И вибрации не страшны, и точности 12 разрядов должно хватить. Вам не приходилось? Мне очень нравятся!

[Alexander1]

Герметезированные малогабаритные герконовые реле с позолоченными контактами.
Надо четко определить цель.

А реле при сильных вибрациях разве будут надежно работать?

И еще - 12 разрядов - это какое АЦП будет применяться?

АЦП- 24bit. Разницы в цене, по-моему, особо нет - что 16bit, что 24bit. Вот я выбрал покруче. А то потом захочется и дальше погрешность уменьшать...
А реле вроде бессбойно при вибрацих себя ведет (по крайней мере, когда при вибрациях не должно происходить постоянного программного переключения). А когда должно - то не знаю как все будет, нет такого опыта.

[lks]

АЦП- 24bit. Разницы в цене, по-моему, особо нет - что 16bit, что 24bit. Вот я выбрал покруче. А то потом захочется и дальше погрешность уменьшать...
А реле вроде бессбойно при вибрацих себя ведет (по крайней мере, когда при вибрациях не должно происходить постоянного программного переключения). А когда должно - то не знаю как все будет, нет такого опыта.
[/quote]

Ну если АЦП 24 разряда (и если AD), то 18 разрядов это практически из любого положения.
Только для термопары это большого смысла не имеет (мне кажется).
А почему платиновый термопреобразователь не используете - результат по меньшей мере на 2 порядка точнее будет.
И всетаки не могу понять зачем для датчика температуры нужен внешний масштабный переключатель.
С трудом верится, что встроенный масштабный усилитель АЦП не обеспечит перекрытие всего диапазона точности в 12-14 разрядов как Вы заявляете.
Там 8 поддиапазонов усилителя и еще запас в 4 разряда по точности (18 - 14 = 4).
Может быть у Вас есть еще какие либо требования о которых Вы не сказали?

[nicom]

... а действительно ли Вам необходимо КОСС 100дБ? Даже если так, то используя включение, как нарисовал Stanislav , можно в цепь 3-го ОУ включить подстроечный резистор в нижнем плече (тот, что на землю) (многооборотный или электронный) и выставить необходимое значение КОСС на один или каждый свой Ку.

 KOSS.bmp ( 24.6 килобайт ) Кол-во скачиваний: 146


Вообще то, для наших плат мы так и делаем, но настраиваем эту величину только на самом чувствительном диапазоне (на одном), и используем прецизионные резисторы.
На "более грубых" шкалах КОСС изменяется незначительно... (и обычно в пределах нормы).
Коэффициент, получаемый без сильного "напряжения творческой мысли" не хуже 80дБ, что "достаточно" для большинства приложений до 12бит..., если не лезть в бутылку...
Для еще более "качественных" усилителей, которые имеют переключаемый Ку, устанавливается электронные регулировки, поверяется в целом система, заносятся значения в ЕЕПРОМ, однако это "дороговато".

Реле для таких работ... все-таки, явно дороже...
Какая полоса, Rвх...??

[Gennadiy_]

С механическими релле надо быть осторожным с минимальными токами коммутации, но в некоторых случаях лучше ничего ненайти.

А оптические релле ?
(если несмущяет необходимость гонять ток через диод)

[lks]

С механическими релле надо быть осторожным с минимальными токами коммутации, но в некоторых случаях лучше ничего ненайти.

А оптические релле ?
(если несмущяет необходимость гонять ток через диод)

У него температурный диапазон - ОГО! А еще кислота и вибрация.
Оптическое реле не подойдет - параметны нестабильные. А обычное реле подходит, но неизвестно как оно будет работать в этих условиях.
А почему надо быть остороджным с малыми токами при коммутации механическим релле?

[sensor_ua]

С механическими релле надо быть осторожным с минимальными токами коммутации, но в некоторых случаях лучше ничего ненайти.

А оптические релле ?
(если несмущяет необходимость гонять ток через диод)

У него температурный диапазон - ОГО! А еще кислота и вибрация.
Оптическое реле не подойдет - параметны нестабильные. А обычное реле подходит, но неизвестно как оно будет работать в этих условиях.
А почему надо быть остороджным с малыми токами при коммутации механическим релле?

У оптореле важен темновой ток утечки (сопротивление в закрытом сосотянии), минимальное значение сопротивления в открытом состоянии и его дрейф и начальный разброс от экземпляра к экземпляру, емкость ключа, паразитная емкость управление-выход, ну и шумы - собственный шум (обычно очень мал) и шум передаваемый модуляцией тока светодиода (да-да есть такое - шунтированием светодиода емкостью практически устраняется).
А по механическим и правда в описании матчасти есть минимальный ток коммутации. Грубо - прямо пропорционален толщине пленки окислов на контактах))

[lks]

А по механическим и правда в описании матчасти есть минимальный ток коммутации. Грубо - прямо пропорционален толщине пленки окислов на контактах))
[/quote]

А если оно гермитизированное и контакты обычно позолоченные.

[khach]

А если оно гермитизированное и контакты обычно позолоченные.

Позолоченные- фигня страшная. На чистом золоте герконы никто неделает- там сложный сплав, чтобы не залипало и переходное сопротивление было приемлимым. Для слабых сигналов самое подходящее- герконы с контактами, увлажненными ртутью. Только найти их сейчас почти невозможно- долбанные зеленые и экологи угорбили производство повсеместно.
Для подавления синфазного сигнала посмотриет еще такую штуку - LTC1043. Я затрудняюсь назвать русский термин для такой развязки с переключаемым конденсатором. Встречал в прецизионных термопарных измерителях.

[One]

в погашенной ветке я уже об этом говорил, но считаю нужным повторить:
- а так ли уж необходима эта морока с переключателями, да еще в критичных местах схемы ?

Для поставленной задачи - усиление и буферизация сигнала от:
а)термопары;
б)источника, диапазоне +/-10V с неизвестным внутренним сопротивлением;
с подавлением синфазной помехи >100дб, вполне подойдут
сдвоенные ОУ серии AD8552.
Получаются отдельные каналы для входных сигналов, что значительно упрощает отладку и калибровку, а АЦП применить с мультиплексором на входе.

Второй путь - это вообще не использовать ОУ, а подобрать АЦП с мультиплексором, встроенным ИУ и соответствующими параметрами.

и тот и другой варианты мало чем отличаются по цене ...

[upc2]

Давайте конкретно отвечать на вопросы.Я понимаю , что это коммутация резисторов в цепи обратной
связи ИУ.Для одного усиления он один , а не 24.Корейская плата PCLD789D на ИС AD625
Содержит 6 диапазонов усиления и 6 резисторов, соответственно.Коэффициеннты усиления
переключаются перемычками.Подобные платы у нас работают более 10 лет в агрессивном цехе
получения фталевого ангидрида.Автору необходимо определиться, что важнее поездка или
покупка билета.
АЦП и термопары -это другие вопросы.

[Alexander1]

Как-то коммутировал с помощью КМОП оптоключей LAA110. Схема правда не очень-то прецезионная нужна была.

Понимаю. А вот тут в дубль теме предлагал автору темы использовать программируемые подстроечные резисторы AD для регулировки инструментального ОУ. И ADI их рекомендует там же применять.
И вибрации не страшны, и точности 12 разрядов должно хватить. Вам не приходилось? Мне очень нравятся!

Я понял Ваш совет. Но есть один момент. Мне нужно коммутировать сопротивления 10-ки - 100-ни Ом. Что, по-моему, сравнимо с сопротивлением вывода движка цифрового потенциометра. Кроме того, этот вывод представляет собой ключ на полевике и, следовательно имеет сильную температурную зависимость. Графиков этой зависимости я как-то не видел в документации. Калиброваться по всей температурной шкале с маленьким шагом уж ОЧЕНЬ не хочется. Может подскажите: как с этими моментами обходились Вы?

Давайте конкретно отвечать на вопросы.Я понимаю , что это коммутация резисторов в цепи обратной
связи ИУ.Для одного усиления он один , а не 24.Корейская плата PCLD789D на ИС AD625
Содержит 6 диапазонов усиления и 6 резисторов, соответственно.Коэффициеннты усиления
переключаются перемычками.Подобные платы у нас работают более 10 лет в агрессивном цехе
получения фталевого ангидрида.Автору необходимо определиться, что важнее поездка или
покупка билета.
АЦП и термопары -это другие вопросы.

Спасибо Вам (и остальным тоже) за информацию.
Скажите кто-нибудь все-таки, а то у меня нет такого опыта: а кроме джамперов какие-либо механические переключатели обеспечат надежную работу?

[nicom]

...
Я понял Ваш совет. Но есть один момент. Мне нужно коммутировать сопротивления 10-ки - 100-ни Ом. Что, по-моему, сравнимо с сопротивлением вывода движка цифрового потенциометра. Кроме того, этот вывод представляет собой ключ на полевике и, следовательно имеет сильную температурную зависимость. Графиков этой зависимости я как-то не видел в документации. Калиброваться по всей температурной шкале с маленьким шагом уж ОЧЕНЬ не хочется. Может подскажите: как с этими моментами обходились Вы?

...


Простите, даже если у Вас такие маленькие величины сопротивлений в цепи ОС... при чем здесь сопротивление ключа...
здесь , особенно в схеме ИУ ... посмотрите - через ключи ток идет только входной... У Вас что, входной ток 10мкА? у рекомендованного АД8552, например," Ultralow Input Bias Current: 20 pA"
Из за высокой стоимости, низкой надежности, ПРОБЛЕМ с малыми токами... мы отказались их использовать в таких каскадах от реле... и не жалеем.
Может быть, что что то недопонимаю... поясните, пожалуйста, ... или разговор вообще о другом..., тогда Sorry...

ЗЫ... а реле со смоченными контактами ртутью... какая классная вещь... была... без дребезга.

[lks]

ЗЫ... а реле со смоченными контактами ртутью... какая классная вещь... была... без дребезга.
[/quote]

Липкие контакты??!!!

[upc2]

Дело в том , что в цепи обратной связи ИУ,на практике, ставят 2 резистора последовательно.
Постоянный и подстроечный,многооборотный.Для установки нуля ИУ,корректировки усиления ит.п.
Качество этих подстроечников равносильно качеству механических переключателей.В свое время
в Союзе были классные малогабаритные переключатели.Все,что я видел из-за границы не внушает
доверия.Естественно мого я не видел.Если надо часто менять Ку, то я решился бы даже на РЭС49,60,80, но не на переключатели.Решать вам.Я вижу электронные способы вам не подходят.

[Stanislav]

Мне нужно коммутировать сопротивления 10-ки - 100-ни Ом. Что, по-моему, сравнимо с сопротивлением вывода движка цифрового потенциометра. Кроме того, этот вывод представляет собой ключ на полевике и, следовательно имеет сильную температурную зависимость. Графиков этой зависимости я как-то не видел в документации. Калиброваться по всей температурной шкале с маленьким шагом уж ОЧЕНЬ не хочется...

Понятное дело...
А теперь посмотрите на схемы из постов 6 и 17, и постарайтесь разобраться, будут ли иметь значение сопротивления включенных каналов коммутаторов, или нет.
ЗЫ. Уже опередили...

[asdf]

В аналогичных случаях ставим на входе нерегулируемый малошумящий усилитель с усилением 100...1000 и далее PGA204 (&PGA205 - если нужен октавный масштаб).

Прикрепленные файлы

 pga204.pdf ( 232.19 килобайт ) Кол-во скачиваний: 308

 

[Alexander1]

Мне нужно коммутировать сопротивления 10-ки - 100-ни Ом. Что, по-моему, сравнимо с сопротивлением вывода движка цифрового потенциометра. Кроме того, этот вывод представляет собой ключ на полевике и, следовательно имеет сильную температурную зависимость. Графиков этой зависимости я как-то не видел в документации. Калиброваться по всей температурной шкале с маленьким шагом уж ОЧЕНЬ не хочется...

Понятное дело...
А теперь посмотрите на схемы из постов 6 и 17, и постарайтесь разобраться, будут ли иметь значение сопротивления включенных каналов коммутаторов, или нет.
ЗЫ. Уже опередили...

В Вашей схеме - нет. Но, прошу прощения, я, видимо,некорректномой описал мой случай. У меня интегральный измерительный усилитель AD8221, а не собранный на дискретных ОУ. И коммутировать мне надо центральный резистор (не знаю как он по науке называется). Я думал как-то так:
[img]c:\1.gif[/img]

[khach]

У меня интегральный измерительный усилитель AD8221,

С топологией коммутатора поаккуратней, а то от паспортных CMMR ничего неостанется- недаром топология в даташите приведена. Так что коммутатор лучше делать топологически симметричным. Взять ключи с низким сопротивлением. Не гнаться за коэффициентом усиления- поставить максимум 100 или 50- тогда сопротивление ключа мешать небудет, тем более, что при коэффициетах выше 500 даже без коммутатора ничего хорошего со стабильностью коэф усиления невыйдет- низка точность резисторов.
Лучше потом поставить еще один каскад с переключаемым коэффициентом и добрать на нем усиление до нужного.
Интересно, а у более высокочастотных дифференциальных усилков типа AD8351 вообще коммутировать резистор можно? Или только запаивать линейку усилителей с разным коэффициентом и коммутировать их питанием, как указано в даташите на AD8351?

[Alexander1]

У меня интегральный измерительный усилитель AD8221,

С топологией коммутатора поаккуратней, а то от паспортных CMMR ничего неостанется- недаром топология в даташите приведена. Так что коммутатор лучше делать топологически симметричным. Взять ключи с низким сопротивлением. Не гнаться за коэффициентом усиления- поставить максимум 100 или 50- тогда сопротивление ключа мешать небудет, тем более, что при коэффициетах выше 500 даже без коммутатора ничего хорошего со стабильностью коэф усиления невыйдет- низка точность резисторов.
Лучше потом поставить еще один каскад с переключаемым коэффициентом и добрать на нем усиление до нужного.
Интересно, а у более высокочастотных дифференциальных усилков типа AD8351 вообще коммутировать резистор можно? Или только запаивать линейку усилителей с разным коэффициентом и коммутировать их питанием, как указано в даташите на AD8351?

По поводу топологии хорошее замечание. Буду делать все что смогу. Но выхода пока все равно не вижу. Все равно нужен КУ=1, если входной сигнал +/-10V и какой-то большой КУ на случай термопар. Хотелось бы еще какой-то промежуточный для всяких ТСП датчиков (но это уже не обязательно, т.к. есть небольшой программируемый КУ в АЦП)

[lks]

По поводу топологии хорошее замечание. Буду делать все что смогу. Но выхода пока все равно не вижу. Все равно нужен КУ=1, если входной сигнал +/-10V и какой-то большой КУ на случай термопар. Хотелось бы еще какой-то промежуточный для всяких ТСП датчиков (но это уже не обязательно, т.к. есть небольшой программируемый КУ в АЦП)
[/quote]

Мне кажется Вы рассматриваете только один вариант.
Обратите внимание еще раз: в том виде как вы изложили - правильнее сделать два или несколько каналов с предварительным усилением для разных типов датчиков.
Слишком велик разброс - 20 В в одном случае и 20 мВ в другом.

[_artem_]

Можно еще грубое решение - подключить ко входу два усилителя однвременно с Ку = 1 и Ку для термопар. Если нужен промежуточный вариант тоже, то раделить Ку для термопар на два каскада усиления. Выход усилителей коммутировать затем ключами.

[lks]

[Можно еще грубое решение - подключить ко входу два усилителя однвременно с Ку = 1 и Ку для термопар. Если нужен промежуточный вариант тоже, то раделить Ку для термопар на два каскада усиления. Выход усилителей коммутировать затем ключами.
[/quote]

Коммутировать ничего не надо - в 24 разрядных АЦП всегда присутствует несколько входов.
И это совсем не грубое решение - грубое это на реле.

[One]

to "lks"

мне кажется автор вопроса советы типа "правильнее сделать два или несколько каналов с предварительным усилением для разных типов датчиков" игнорирует, я уже дважды ранее в этой ветке предлагал именно такое решение ....

[lks]

мне кажется автор вопроса советы типа "правильнее сделать два или несколько каналов с предварительным усилением для разных типов датчиков" игнорирует, я уже дважды ранее в этой ветке предлагал именно такое решение ....
[/quote]

Я не претендую на авторство - это я присоединяюсь....

[Stanislav]

В Вашей схеме - нет. Но, прошу прощения, я, видимо,некорректномой описал мой случай. У меня интегральный измерительный усилитель AD8221, а не собранный на дискретных ОУ. И коммутировать мне надо центральный резистор (не знаю как он по науке называется). Я думал как-то так:

У меня рисунка не видно, ну да ладно.
Я бы в этом случае последовал совету, который здесь уже давали.
1. На входе включить AD8221 с фиксированным к-том усиления, лучше не слишком большим (10-50, вплоть до 1). Его задача - подавить синфазный сигнал и преобразовать дифф. сигнал в single-ended.
2. Во втором каскаде (на обычном ОУ+коммутатор, или усилителе с прогр. усилением) получить необходимое усиление/ослабление сигнала.

[Alexander1]

Идеи с каскадным включением усилителей, либо с коммутатором на разные усилители я не игнорирую. Идеи хорошие. Понятно, что в данном случае можно поставить коммутатор с любым сопротивлением и это не будет влиять на характеристики, как и в случае со схемой Stanislava. Жалко только, что количество количество усилителей удваивается (как минимум). Дорого...
Хотелось этого избежать, т.к. измерительный канал у меня не один...
Всем спасибо за советы. Буду думать дальше.

[One]

" ... Жалко только, что количество количество усилителей удваивается (как минимум). Дорого... "

да ничего не удваивается ...
посмотрите, тезка, даташиты на ОУ (которые я выше рекомендовал)
и даташиты на АЦП ....
уверяю Вас, так на так и получится при правильном выборе ...