Нужно убрать отрицательный сигнал с двухполярного ОУ Опции

[nikoteen]

Приветствую. Есть ОУ с двухполярным питанием +/- 5в, который используется для усиления дифференциального сигнала с двух фотодиодов и последующей подачи усиленного сигнала на АЦП. Фотодиоды включены навстречу друг другу и подключены к отрицательному входу ОУ. Положительный вход ОУ на земле.
С фотодиодов (за счет дифф. включения) может пойти как отрицательный ток, так и положительный, смотря какой сильнее засветят. В обычном режиме работы предполагается что один из них всегда будет засвечен сильнее, и следовательно на выходе ОУ всегда будет положительное напряжение, но существует вероятность, что засветка будет сделана наоборот, а это в свою очередь приведёт к появлению минуса на выходе ОУ. Всё бы ничего, но АЦП умрёт, если на него попадёт больше -0.3 вольт.

Собственно, вопрос. Как сделать так, чтобы на выходе ОУ не получился минус?

Самый простой вариант - поставить диод на выходе ОУ. В принципе работает, но в таком режиме я не вижу сигнал, который идёт с ОУ меньше 0.7 вольт.
Второй вариант - как-то сдвинуть напряжение на выходе ОУ (чтобы при нуле на входе, на выходе был, например, 1 вольт), но я пока не понял как правильней это сделать.

Надеюсь на вашу помощь, не судите строго за столь детский вопрос

[Tanya]

но я пока не понял как правильней это сделать.
Надеюсь на вашу помощь, не судите строго за столь детский вопрос

А диод поставить в цепь обратной связи - выход ОУ - диод -резистор ОС - вход ОУ. Вход АЦП в точку соединения диода и резистора.
Или берете однополярный ОУ OPA380, например.

[jam]

Приветствую. Есть ОУ с двухполярным питанием +/- 5в, который используется для усиления дифференциального сигнала с двух фотодиодов и последующей подачи усиленного сигнала на АЦП. Фотодиоды включены навстречу друг другу и подключены к отрицательному входу ОУ. Положительный вход ОУ на земле.
С фотодиодов (за счет дифф. включения) может пойти как отрицательный ток, так и положительный, смотря какой сильнее засветят. В обычном режиме работы предполагается что один из них всегда будет засвечен сильнее, и следовательно на выходе ОУ всегда будет положительное напряжение, но существует вероятность, что засветка будет сделана наоборот, а это в свою очередь приведёт к появлению минуса на выходе ОУ. Всё бы ничего, но АЦП умрёт, если на него попадёт больше -0.3 вольт.

Собственно, вопрос. Как сделать так, чтобы на выходе ОУ не получился минус?

Лучше скажите, что собираетесь сделать - проблем реализовать вышесказанное нет, только способов можно предложить много, в зависимости от назначения , требований к схеме и конструкции - однозначно смотреть надо в сторону R2R ОУ, а ноль ставить на середину шкалы ацп. А ещё - было бы гораздо лучше иметь схему перед глазами - со слов можно и запутаться.

[nikoteen]

А диод поставить в цепь обратной связи - выход ОУ - диод -резистор ОС - вход ОУ. Вход АЦП в точку соединения диода и резистора.
Или берете однополярный ОУ OPA380, например.

Если диод по такой схеме подключить, то получится же тоже самое. Падение 0.7 вольт будет мешать нормальной работе ОУ.

Схема собирается для дипломного проекта, уже куплен двухполярный источник питания и операционник OP177, менять запчасти не сильно хочется.

Лучше скажите, что собираетесь сделать - проблем реализовать вышесказанное нет, только способов можно предложить много, в зависимости от назначения , требований к схеме и конструкции - однозначно смотреть надо в сторону R2R ОУ, а ноль ставить на середину шкалы ацп. А ещё - было бы гораздо лучше иметь схему перед глазами - со слов можно и запутаться.

Привожу схему.

Задача - уловить с максимальной точностью разницу между освещенностью фотодиодов. Собираю установку для анализа размера частиц порошка. Имеется кювета с жидкостью известной вязкости, в неё засыпается порошок, лазером просвечивается и снимаются данные с ФД. Оцениваем скорость оседания за счет увеличения интенсивности света, и проведя расчеты говорим какого примерно размера наши частицы.

Два фотодиода решили сделать для устранения всяких погрешностей от температуры и других факторов. Будет использоваться линза, которая делит свет 50/50, один луч пойдет через кювету с порошком, другой луч через чистую кювету. По разнице будет всё прикидываться.
Получается, что в рабочем режиме один ФД будет засвечен всегда по максимуму, а на другой постепенно будет увеличиваться световой поток. Всё бы ничего, можно использовать такую схему, но если вдруг лаборант случайно откроет крышку, то сигнал с ФД может пойти в минус и спалить АЦП.

Сообщение отредактировал nikoteen - Jan 19 2010, 18:50

Эскизы прикрепленных изображений

 

[jam]

Схема собирается для дипломного проекта

Ну даже если для диплома - надо стремиться к совершенству, конечно, бумага всё стерпит - но это как-то грустно.

[nikoteen]

Ну даже если для диплома - надо стремиться к совершенству, конечно, бумага всё стерпит - но это как-то грустно.

Для диплома - имеется ввиду, она должна заработать и встать на вооружение в одну из лабораторий Не нужно так грустить, я разбираюсь, хочу собрать и запустить. Подправил предыдущий мессадж, там и схему добавил и кратенькое описание того, чего хочется.

Сообщение отредактировал nikoteen - Jan 19 2010, 18:55

[jam]

Для диплома - имеется ввиду, она должна заработать и встать на вооружение в одну из лабораторий Не нужно так грустить, я разбираюсь, хочу собрать и запустить. Подправил предыдущий мессадж, там и схему добавил и кратенькое описание того, чего хочется.

В таком случае, возмите вместо op177 ad8655 (или lmp7715 ) и запитайте его от -0.7..5в. Тогда на выходе никогда минуса не будет(а тот небольшой минус что может случится ничему не помешает). -0.7 в легко получается эмитерным повторителем включенным базой на землю . 47ком очень мало - поставте скажем 1Мом.

[Lmx2315]

...

Собственно, вопрос. Как сделать так, чтобы на выходе ОУ не получился минус?

Самый простой вариант - поставить диод на выходе ОУ. В принципе работает, но в таком режиме я не вижу сигнал, который идёт с ОУ меньше 0.7 вольт.
Второй вариант - как-то сдвинуть напряжение на выходе ОУ (чтобы при нуле на входе, на выходе был, например, 1 вольт), но я пока не понял как правильней это сделать.

Надеюсь на вашу помощь, не судите строго за столь детский вопрос

поставить на выходе два диода шотки , один между сигналом и питанием - защищает от напряжения больше питания . Второй между сигналом и землёй - защищает от минуса . Как только на втором диоде будет напряжение меньше -0,2 вольт он откроется на землю и защитит АЦП , закоротив сигнал через себя..

В нормальном режиме -оба диода заперты и не мешают.

вот можно поставить такой диодик BAT54S -там их сразу два - только поставить придётся по сигналу ещё резистор перед диодами - чтобы избыток напряжения гасился на нём .

Так выполнены входные цепи у многих микросхем .

[nikoteen]

поставить на выходе два диода шотки , один между сигналом и питанием - защищает от напряжения больше питания . Второй между сигналом и землёй - защищает от минуса . Как только на втором диоде будет напряжение меньше -0,2 вольт он откроется на землю и защитит АЦП , закоротив сигнал через себя..

В нормальном режиме -оба диода заперты и не мешают.

вот можно поставить такой диодик BAT54S -там их сразу два - только поставить придётся по сигналу ещё резистор перед диодами - чтобы избыток напряжения гасился на нём .

Так выполнены входные цепи у многих микросхем .

А вот это интересно. Если они действительно открываются на 0.2 вольтах (судя по даташиту - так оно и есть), то тогда поставленная задача решается без особых заморочек. Спасибо.

[Lmx2315]

А вот это интересно. Если они действительно открываются на 0.2 вольтах (судя по даташиту - так оно и есть), то тогда поставленная задача решается без особых заморочек. Спасибо.

...только про гасящий резистор не забудьте . Ток через диод - на 0.3 вольтах ток - 1 мА . 0.2вольтах - 0.1 мА .

[nikoteen]

...только про гасящий резистор не забудьте . Ток через диод - на 0.3 вольтах ток - 1 мА . 0.2вольтах - 0.1 мА .

Конечно не забуду, пускать напрямую ОУ на землю не доброе дело

[Сергей Борщ]

Может я чего-то не понимаю, но что мешает запитать усилитель от 0,+5в, а фотодиоды и прямой вход усилителя посадить на среднюю точку делителя, на котором будет получаться половина опорного напряжения АЦП? Получите сразу и сигнал в пределах шкалы и сможете совершенно симметрично работать с любым из cветодиодов.

[jam]

Может я чего-то не понимаю, но что мешает запитать усилитель от 0,+5в, а фотодиоды и прямой вход усилителя посадить на среднюю точку делителя, на котором будет получаться половина опорного напряжения АЦП? Получите сразу и сигнал в пределах шкалы и сможете совершенно симметрично работать с любым из cветодиодов.

Я так ставлю микроконтроллер (ацп внутри) на двуполярное питание - минимум деталей.

[Tanya]

Если диод по такой схеме подключить, то получится же тоже самое. Падение 0.7 вольт будет мешать нормальной работе ОУ.

Схема собирается для дипломного проекта, уже куплен двухполярный источник питания и операционник OP177, менять запчасти не сильно хочется.


Привожу схему.

Задача - уловить с максимальной точностью разницу между освещенностью фотодиодов. Собираю установку для анализа размера частиц порошка. Имеется кювета с жидкостью известной вязкости, в неё засыпается порошок, лазером просвечивается и снимаются данные с ФД. Оцениваем скорость оседания за счет увеличения интенсивности света, и проведя расчеты говорим какого примерно размера наши частицы.

То, что Вы пользуетесь термином "запчасти"... Как бы это сказать...
Запчасти Вам бы поменять сразу.
Кроме того, вся Ваша схема мутнометра неправильная. Почитайте книжки по оптике. Узнайте, как устроены спектрофотометры, люминометры, рамановские спектрометры там всякие. При Вашей схеме нужно измерять не разность (разность бы можно, но только на одном детекторе), а отношение. Или рассеяние под прямым углом одним детектром, а второй должен давать опорное для АЦП. Получится отношение. Если сделаете еще периодическую калибровку детекторов, то еще будет лучше.
А источник (лазер) у Вас какой?

[Евгений Германов...]

Присоеденяюсь к мнению предыдущего оратора. Если скорость оседания мути достаточно велика- то второй СД вообще не нужен.
Второй СД необходим только для компенсации дрейфа основного СД при малой скорости оседания мути, и при изменении температуры окружающей среды. Если процесс относительно быстр- пользуйтесь одним СД. При отсутствии мути запоминаете уровень сигнала с СД , а далее, или ждете пока этот уровень восстановится или что то еще. в полном соответствии с Вашими запросами. Вам нужно измерять оптическую плотность, те использовать логарифм отношения.

[nikoteen]

Спасибо за все отзывы и комментарии, но "мутнометр" в такой конфигурации успешно работал, правда был собран в далёкие 90-е (поэтому он прорабтал всего месяц, после того, как его всё-таки умудрились включить тем летом). Моя задача - лишь пересобрать с некоторыми улучшениями сей девайс и запустить его, написав так же программу для анализа и вывода результатов.
Лазер использовался из обчной детской лазерной указки, но он заменится на что-нибудь более адекватное.

Скорость оседания мути может быть от пяти мянут до нескольких часов.

Про термин "запчасти" я что-то не понял юмора. Конечно, "детали" правильней, но как-то вы всё слишком близко к сердцу приняли, по-моему

Сообщение отредактировал nikoteen - Jan 20 2010, 09:43

[Tanya]

Лазер использовался из обчной детской лазерной указки, но он заменится на что-нибудь более адекватное.
Про термин "запчасти" я что-то не понял юмора. Конечно, "детали" правильней, но как-то вы всё слишком близко к сердцу приняли, по-моему

Запчасти... Значит будете менять... И нужно бы сразу.
Ваш op177 не очень подходит для таких целей - у него входной ток великоват. Замените на то, что Вам советовали.
Ваша схема плоха тем, что разность двух больших сигналов это всегда плохо. Вы никак не учитываете изменение интенсивности света Вашего источника и дрейф приемников (температура, разъюстировка и пр...)
Такая схема имела бы смысл для частичной компенсации паразитной засветки при больших усилениях. Но у Вас не тот случай. Вам надо делить один сигнал на другой, что легко достигается использованием опорного сигнала в качестве опоры для АЦП.
Лучше сделать импульсную подсветку. Как вариант, можно еще добавить второй лазер и два световода для калибровки приемников в промежутке между измерениями если уж хотите измерять на просвет, т.е. поглощение.

[max77]

Для дифференциальных усилителей есть варианты со смещением выходов (AD8138). Можно поискать такие готовые для недифф. усилителей. Или соорудить еще один каскад смещающий уровень сигнала без искажений данных к средней точке АЦП.

[yung]

Собственно, вопрос. Как сделать так, чтобы на выходе ОУ не получился минус?

В даташите на рис.13 указаны защитные диоды по входу. Все, что нужно сделать - обеспечить, чтобы входной ток не превысил 10 мА (из того же даташит). Это делается установкой резистора между выходом ОУ и входом АЦП. Входной ток АЦП крошечный, и на 1кОм-резисторе (с запасом) много не упадет - точность не пострадает. Дешево и сердито. Лично я в своих устройствах так поступаю. Все, что меньше нуля, вопронимается как 0.

[domowoj]

А что за странное включение двух фотодиодов встречно-параллельно?