OУ с большим входным сопротивлением Опции

[Sergey/Petrovich]

Стояла задача построить схему измерения с большим входным сопротивлением в районе 100 МОм, с точностью измерения сигнала 0.1%. Исследуемый сигнал до 2.5 Вольт выделяется на резисторе 100КОм.

Выбрана такая схема для буферирования и передачи сигнала на АЦП 16 бит ADS8321:



при R3/R4 = R1/R2
Uout=(1+R4/R3)(U2-U1)


Я схему эту реализовал, ОУ прецизионный RAil to Rail AD8572, аналог opa335 только сдвоенный. R1=R3=1kOm, R2=0 Ку=1 схема работает. Но не все так хорошо как хотелось бы. Дело в том что эта схема просаживает исследуемый сигнал. При выходе 1в сигнал после подключения схемы понижается до 0.6 В. Получается сопротивление схемы доходит до 2-10 мОм, точнее не измерить. А должна быть в районе 100 Мом. На резисторе 100 КОм выделяется 1В, то есть ток доходит до 10 мкА в нагрузке. И нужно его осторожненько снять, что бы сильно не просадить на нагрузке. Я вот теряюсь в догадках, что делать?


Может прямо сигнал подать на вход АЦП ADS8321. Если я правильно понял входное сопротивление АЦП 1ГОм.

Или параллельно с резистором, с которого снимается сигнал повесить конденсатор на 1мкф, не электролит. Что бы в нем какой-то ток запасался? Хотя это не спасет ситуацию...

[sera_os]

Может прямо сигнал подать на вход АЦП ADS8321. Если я правильно понял входное сопротивление АЦП 1ГОм.

Во время выборки входное сопротивление резко падает.

Или параллельно с резистором, с которого снимается сигнал повесить конденсатор на 1мкф, не электролит. Что бы в нем какой-то ток запасался? Хотя это не спасет ситуацию...

Возможно только при низкой частоте выборок.
А может это ваш измеритель подсаживает схему?
Кстати, а какое у вас питание? Двуполярное?
ЗЫ Для диф. измерения лучше подходит инструментальный ОУ.

[Sergey/Petrovich]

Питание двуполярное +-2,5 вольта. Как и сигнал который поступает на вход этой схемы. Сигнал снимается с резистора подключенного к земле и к выходу установки у которой нет ни ОС ни какой-то стабилизации выходного напряжения ни запаса по току. То есть я один из входов ОУ (U1) сажу на 0 вольт, то есть на землю, а на другой (U2) и подаю сигнал. Сигнал снимается с АЦП на частоте 1 КГц, то есть раз в 1 ms.

По поводу инструментального ОУ не понял.....Если есть предложения разъясни плиз.

[sera_os]

А зачем такие трудности ? Почему нельзя собрать повторитель без единого резистора, и подать на его вход сигнал, выход на АЦП?

По поводу инструментального ОУ не понял.....Если есть предложения разъясни плиз.

Думал что у вас сигнал подается на U1, U2, так как ваша схема это инструментальный уселитель на двух ОУ.

[dxp]

Но не все так хорошо как хотелось бы. Дело в том что эта схема просаживает исследуемый сигнал. При выходе 1в сигнал после подключения схемы понижается до 0.6 В. Получается сопротивление схемы доходит до 2-10 мОм, точнее не измерить. А должна быть в районе 100 Мом. На резисторе 100 КОм выделяется 1В, то есть ток доходит до 10 мкА в нагрузке. И нужно его осторожненько снять, что бы сильно не просадить на нагрузке. Я вот теряюсь в догадках, что делать?

Что-то у Вас не то. У этого опера входной ток дают всего 10 пА, что на три (!) порядка меньше тока в нагрузке. А просадка почти вдвое. Что-то не то. Проверьте, исправен ли опер, нет ли там на входе в параллель чего-нибудь. Чем измеряете? В какой точке? Не вносит ли само измерение ошибку?

Если нужно измерять именно ток, то, может, использовать не усилитель напряжения, а преобразователь "напряжение-ток"?

Может прямо сигнал подать на вход АЦП ADS8321. Если я правильно понял входное сопротивление АЦП 1ГОм.

Не, напрямую соединять, имхо, плохая идея. Даже если "развязать" RC-цепочкой. Импульсное потребление из источника сигнала может привести к переходному процессу, который при таких величинах сопротивлений и токов будет не быстрым - пока установится с приемлемой точностью. Хотя, если условия задачи это позволяют... Но я бы не стал. Надо с операционником разобраться, не должен он так себя вести.

[Sergey/Petrovich]

Пробовал и просто повторитель на ОУ, но получилось что у него сопротивление внутри не бесконечность. Он еще больше присаживал к земле сигнал. Может с этим ОУ AD8542, что то не то? Он аналог OPA335.

А у этой схемы оказывается сопротивление 150КОм получается, это я расчитал исходя из уровня просаживания. Не понятно почему так просаживается сигнал. В чем ошибка?

[smk]

А какие транзисторы на входах ОУ стоят? Попробуйте инструментальный усилитель на ОУ TL062 собрать. Там полевые на входе. И в даташит есть схема включения. Ну или поискать из AD со входным током несколько пикоампер.

[blackfin]

Пробовал и просто повторитель на ОУ, но получилось что у него сопротивление внутри не бесконечность. Он еще больше присаживал к земле сигнал. Может с этим ОУ AD8542, что то не то? Он аналог OPA335.

Попробуйте для сравнения в качестве первого ОУ OPA656 с JFET входом.
У него правда ДД меньше, но для того чтобы определится в чем проблема 74 dB, IMHO, хватит.

[yxo]

off. Sorry

Сообщение отредактировал yxo - Mar 2 2007, 18:13

[el34]

гляньте на OPA827 от BB(TI)
http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/opa827.html
на них еще цены нет но образцы дали....

[Tanya]

Стояла задача построить схему измерения с большим входным сопротивлением в районе 100 МОм, с точностью измерения сигнала 0.1%. Исследуемый сигнал до 2.5 Вольт выделяется на резисторе 100КОм.

Что делать? Коренной исторический вопрос.
Плату помыть. Не помогает?
Сделать охранное кольцо.
Не помогает?
Тогда к доктору...Измерить температуру... Там входной ток до 200pA.
А Вам действительно нужен автобалансирующийся операционник? Похоже - нет.
Если - нет, то есть и с меньшими входными токами.
А какое у Вас выходное сопротивление источника? Может Вы хотите очень быстро, а входная емкость не хочет?

[deemon]

Да тут вообще косяк какой-то ! не может ОУ на полевых транзисторах со входным током в пикоамперы подсадить источник сигнала с сопротивлением в 100 ком аж на 40% Ну никак не может . Таких чудес в природе не бывает . Такое было бы , если бы мы К140УД1 туда всунули

[Electrovoicer]

соответственно вопрос: что же все-таки товарищ пытается измерить. если это потенциал хлор-серебряного электрода, то все понятно. а если действительно 100КОм сопротивление источника - то масса вариантов

[jam]

Скорей всего первый оу не тянет 500 ом и просаживается, отчего приоткрывается защитный диод на входе и даёт большой bias. Попробуйте 10к.

[junta99]

tochno, tochno, soglasen s predydushim postom. Y menia takoe bulo, ne tianet OpAmp. Nado povushat' nominalu resistorov, lychshe to desiatkov kOhm.

[deemon]

КОнечно , резисторы маловаты для такой схемы ..... но с другой стороны , трудно поверить , что ОУ не способен отдать в нагрузку ток в 2 ма . Таких чахлых ОУ я не встречал , честно говоря ..............
А может быть , ему питания не хватает ? Я бы испытал этот ОУ в режиме повторителя , без всяких резисторов , и с нормальным питанием +-12 вольт , и посмотрел , как он будет себя вести . В конце концов , ОУ может быть просто неисправным .

[sera_os]

Скорей всего первый оу не тянет 500 ом и просаживается, отчего приоткрывается защитный диод на входе и даёт большой bias. Попробуйте 10к.

Да вы сперва даташит почитайте , там указано максимальный выходной ток 30мА, а при 2мА он сможет выдать аж на 100мВ меньше питания!!!!

КОнечно , резисторы маловаты для такой схемы ..... но с другой стороны , трудно поверить , что ОУ не способен отдать в нагрузку ток в 2 ма . Таких чахлых ОУ я не встречал , честно говоря ..............

Output Current = 30mA при питании +/- 2,5В.

А может быть , ему питания не хватает ? Я бы испытал этот ОУ в режиме повторителя , без всяких резисторов , и с нормальным питанием +-12 вольт , и посмотрел , как он будет себя вести .

Посмотреть как с него кишки вылезут . Смотрите "ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS" там написано "Supply Voltage = 6В"(+/-3В) максимум .

В конце концов , ОУ может быть просто неисправным .

А єто запросто, темболее это устройство боится статики "ESD CAUTION" !!!
Да поставте вы другой ОУ можно такой же только новый, или любой другой с полевым входом, и узнаете в нем проблема или нет.

[deemon]

Посмотреть как с него кишки вылезут . Смотрите "ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS" там написано "Supply Voltage = 6В"(+/-3В) максимум .

В конце концов , ОУ может быть просто неисправным .

А єто запросто, темболее это устройство боится статики "ESD CAUTION" !!!
Да поставте вы другой ОУ можно такой же только новый, или любой другой с полевым входом, и узнаете в нем проблема или нет.

Ну значит , +-3 вольт подать , раз он такой низковольтный Хотя конечно , если ОУ рассчитан на питание +-2,5 , то должен он нормально работать , и точка . И напряжение 1 вольт уж точно далеко от предельных при питании в 2,5 вольт . Я согласен , скорее всего опер просто неисправен , а мы тут дебаты разводим ......

Сообщение отредактировал deemon - Mar 3 2007, 12:24

[Massi]

просто вопрос...а какое сопротивление щупа для измерения которым меряли просадку с 1 до 0,6 В

[smk]

Еще вопрос. А какое напряжение на датчике? Как он запитан? Хорошо бы схемку...

[Игорь 700]

Вопрос, ещё вопрос... И у меня вопросы:
1) А зачем нужен резистор R1, если R2=0 ? Чтобы первый операционник дополнительно подгружать?
2) Номинал резистора R2 что, тоже 0 Ом? Пардон, тогда и R3 не нужен!

[nicom]

...Посмотрите, пожалуйста, не текут ли еще как нибудь "дополнительные" входные токи, напрмер через землю (земли, утечки земель)... т.е. качественно ли изолирована у Вас эта входная часть... земля ведь тоже входной "конец"... нет ли сетевой помехи (50Гц)... которая, например, выпрямляется или просто усиливается и суммируется...
Проясните полную схему и главное, конструкцию...

[EvgenyNik]

вопросы к автору:
1. источник сигнала (тока, текущего через 100к) и измерительная схема кроме входов "U1" и "U2" имеют точки обмена потенциалами?
2. кроме создания напряжения для измерения, нужен ли в цепи источника резистор 100к?

[Sergey/Petrovich]

просто вопрос...а какое сопротивление щупа для измерения которым меряли просадку с 1 до 0,6 В

Измерения проводились китайским тестером в диапазоне от 2 -20 МОм, какое его сопротивление не знаю. Тестер самый обычный не дороже 500 рублей. Просто показания на микроамперметре не изменялись. Микроамперметр включен последовательно с резистором с которого снимается исследуемый сигнал.

Сообщение отредактировал Sergey/Petrovich - Mar 13 2007, 13:13

[Sergey/Petrovich]

Еще вопрос. А какое напряжение на датчике? Как он запитан? Хорошо бы схемку...

Здесь примерная схема: http://nakulikovo.narod.ru/cxema.bmp
после трансформатора, который работает на частоте 30 000 Гц примерно, напряжение, посредством умножителя напряжения реализованного на большом количестве диодов и конденсаторов усиливается до 50 000 В. В цепи нагрузки включен резистор на 1 Гом и резистор с которого и снимается сигнал а так же микроамперметр, который показывает ток в цепи нагрузки, обычно до 50 мкА, что соответствует 50 000В. Вот и вся схема. А дальше в простейшем случае повторитель напряжения, котрый у меня пока и не работает или схема инструментального усилителя. И далее на АЦП. На исследуемом резисторе выделяется сигнал до 2.5 В

Сообщение отредактировал Sergey/Petrovich - Mar 13 2007, 13:40

[EvgenyNik]

Попробуйте так:

[EvgenyNik]

Попробуйте такую схему:
+) измеряемый ток протекает через ОС операционника
-) зависимость 0кВ - 2.5В, 50кВ - 0В, т.е. инверсная.

Сообщение отредактировал Евгений Николаев - Mar 13 2007, 16:22

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Sergey/Petrovich]

Попробуйте такую схему:
+) измеряемый ток протекает через ОС операционника
-) зависимость 0кВ - 2.5В, 50кВ - 0В, т.е. инверсная.

Дело в том, что схему очень желательно не изменять. В том смысле что бы можно было бы контроллировать линейность преобразования сигнала от резистора через ОУ к АЦП.

[EvgenyNik]

Данная схема достаточно линейна и точна (при стабильности опорного Uref 2.5В).
Подобной схемой мне удавалось измерять довольно малые сигналы.
Поправьте, если неправ теоретически, но на практике выходило, что инвертирующий усилитель с шунтом в ОС для токовых источников не только точнее неинвертирующего (буферизирующего падение на шунте), но и гораздо менее шумный.

Сообщение отредактировал Евгений Николаев - Mar 13 2007, 16:54

[smk]

Попробуйте такую схему:

А стабилитрон в режиме микротоков работать будет?

[smk]

А как сконструирован резистор в 1G? При таких напряжениях это очень важно.

[Herz]

Попробуйте такую схему:

А стабилитрон в режиме микротоков работать будет?

Он тут, я вижу, лишь защитную функцию выполняет, но некоторую погрешность, несомненно, внесёт.

[smk]

Я бы предложил делать так как в схеме в архиве. Ну и питание конечно проследить чтоб чистым было.

Прикрепленные файлы

 50000.rar ( 25.17 килобайт ) Кол-во скачиваний: 42

 

[EvgenyNik]

Он тут, я вижу, лишь защитную функцию выполняет, но некоторую погрешность, несомненно, внесёт.

Да, он нужен только для того, чтобы защитить операционник на всякий случай.
Насчёт погрешности... Надо посмотреть (измерить) - каков ток утечки стабилитрона 5.1В на напряжении 2.5В. Может быть и утечки то практически не будет.

[deemon]

Он тут, я вижу, лишь защитную функцию выполняет, но некоторую погрешность, несомненно, внесёт.

Да, он нужен только для того, чтобы защитить операционник на всякий случай.
Насчёт погрешности... Надо посмотреть (измерить) - каков ток утечки стабилитрона 5.1В на напряжении 2.5В. Может быть и утечки то практически не будет.

Утечка будет . Стабилитроны вообще нельзя использовать в режиме микротоков , для защиты нужно использовать только диоды , подключённые к земле и к питанию . Да ещё и диоды выбирать с меньшей утечкой .........

[Sergey/Petrovich]

Люди у меня всего один вопрос. Вчера опять сидел в лаборатории до ночи и пытался реализовать банальный повторитель на TL064, как на схеме приведенной ранее. На плюс ОУ вход, инвертирующий вход на выход. ОУ выполнен на JFET технологии с большим входным сопротивлением. Повторитель линейно работает при входном сигнале от 0 до 1В ток на исследуемом резисторе достигает 20мкА, а выше он уже выдает экспоненциальную зависимость с Коэф. усиления меньше единицы. Вот как на этом рисунке, я примерно изобразил график. http://nakulikovo.narod.ru/ach.bmp Питание +-5В, биполярное. Сигнал от 0 до 3В на входе, токи через резистор с которого снимается сигнал до 70 мкА. Просто очень хочется понять причину такого поведения ОУ. Если есть объяснения этому феномену, напишите пожалуйста.

[smk]

При указанных условиях все должно прекрасно работать. Выходное напряжение ОУ при таком питании 3,75 В. Нужно смотреть саму конструкцию. Может при таких напряжениях что-то куда-то подтекает. Попробуй нагрузить ОУ резистором 10 кОм. В любом случае не думаю что причина в самом ОУ. Смотрите конструкцию.

Может ОУ возбуждается? Если есть осцилограф - посмотрите что у ОУ на выходе, а за одно и осцилограмму на резисторе с подключенным ОУ и без него.

[Sergey/Petrovich]

Может земля влияет, которую я из питания вытянул и притянул к измеряемой земле?
Я перерисовал схему http://nakulikovo.narod.ru/cxema2.bmp ... Может ее отрубить. А ОУ в режиме повторителя, через резистор в 10Ком от инвертирующего входа посадить на землю?

[jam]

Может земля влияет, которую я из питания вытянул и притянул к измеряемой земле?
Я перерисовал схему http://nakulikovo.narod.ru/cxema2.bmp ... Может ее отрубить. А ОУ в режиме повторителя, через резистор в 10Ком от инвертирующего входа посадить на землю?

На схеме перепутана распиновка , попутан выход с Uпит+

[Sergey/Petrovich]

На схеме перепутана распиновка , попутан выход с Uпит+

Это просто опечатка....

У меня тут такая мысль возникла. Может паралелльно этому резистору повесить конденсатор не электролит примерно на 1 мкф. Может там какая то помеха приводит ктакому эффекту?

[jam]

Это просто опечатка....

У меня тут такая мысль возникла. Может паралелльно этому резистору повесить конденсатор не электролит примерно на 1 мкф. Может там какая то помеха приводит ктакому эффекту?

В схеме всё нормально должно работать.
Есть две причины, которые могут дать подобный эффект
1. Высокочастотная наводка - детектируясь в оу. тест - конденсатор параллельно 50к
2. Конечное сопротивление источника питания - очень серьёзная вещь , на высоких напряжениях лечится тяжело. Тест - запитать всё от батареек.
И ещё может быть я плохо читал - что за квадратик с цифрами подключен последовательно с 50к - наверно дело в нём?

Сообщение отредактировал jam - Mar 16 2007, 16:12

[smk]

Умножитель напряжения перерисовать не лишне.

[jam]

Да , если это прямоходовый источник HV - то самая серьёзное что может быть это комбинация п1 и п2 и осцилографа подсоединённого к земле - сиё не лечится.

[Sergey/Petrovich]

И ещё может быть я плохо читал - что за квадратик с цифрами подключен последовательно с 50к - наверно дело в нём?

Это микроамперметр, стрелочный 70х годов выпуска. Класс точности не знаю, шкала до 100 мкА.

Источник питания для ОУ, выполнен на независимом от этого трансформаторе. С вторичных обмоток напряжение выравнивается на диодных мостах, фильтруется конденсаторами и стабилизируется до напряжений +5В и -5В микросхемами стабилизаторами 7805 и 7905 соответственно.

Умножитель напряжения перерисовать не лишне.

Если есть смысл, а что не понятного в нем? Там таких диодов штук 1000 наверное ....
Умножитель напряжения управляется амплитудой сигнала постоянной частоты где-то 32 000 Гц в первичной обмотке. То есть не частотой а амплитудой в первичной обмотке, частота постоянная.

Сообщение отредактировал Sergey/Petrovich - Mar 16 2007, 17:42

[smk]

http://www.cqham.ru/uu1.htm

посмотрите здесь, может чего понравится... а такое включение трансформатора как у Вас... не надо так делать. или диоды выгорят или транс.

[Sergey/Petrovich]

Я схему умножителя не делал, я как бы автоматизирую то, что сделано до меня...

[smk]

Значит что-то там другое собрано. Так как нарисовано Вами не очень работоспособно. Думаю что-то напутано...

[jam]

Я схему умножителя не делал, я как бы автоматизирую то, что сделано до меня...

Попробуйте запитать оу от батареек и вместо осцилографа тестер - у меня было нечто похожее -
пришлось делать источник питания на феррите 50вн - ёмкость источника получилась меньше 1пф - и помогло, а у нашего транса на 50гц - например тпг - ёмкость порядка 30пф ....

[Sergey/Petrovich]

Проблема разрешилась сравнительно просто, был поставлен конденсаторный фильтр. То есть конденсатор в паралель с резистором с которого снимался сигнал. Вот этот конденсатор и увел какие то высокочастотные помехи. Так что пока аналоговая часть работает хорошо. Притензий не имею. Всем огромное спасибо за вклад в решение этой проблемы....