Помогите, пожалуйста разобраться с LT1990 Опции

[iiv]

Всем привет,

пробую использовать LT1990

http://ru.farnell.com/linear-technology/lt...1990/dp/1330733

для измерения не быстро меняющегося высоковольтного напряжения. Надо измерять 0-20кВ, которое изменяется примерно с частотой 50-100Гц, хочется примерно раз в милисекунду знать значение этого напряжения. Само измерение происходит на МК Атмега328. Раньше делал делителем на 100мОм/25кОм без операционника - измерялось устойчиво, но отъедалось в среднем 3 Ватта, чего хотелось избежать.

Попробовал сделать на LT1990, заменив делитель на (1.5ГОм+2МОм)/330кОм. На схеме 1.5ГОм не показан (он собран из 3-х по 500МОм на 10кВ), на его выход воткнут в 2МОм резистор (R6, 3кВ), далее R5=330кОм, C22=100мкФ, с30=10мкФ. Красная дорожка с 6-ой ноги LT1990 уходит напрямую в микроконтроллерный вход АЦП, зеленая дорожка горизонтально по центру - земля. МК от высоковольтной системы по земле разделен индуктором на 10мГн, 0.1Ом, LT1990 также от всех остальных развязана такими же индукторами.

При измерениях получается лажа, значения совсем ни как не коррелируют с тем, что должно быть и гуляют произвольно от 0 до 2В на 6-ой ноге. Если даже на вход R6 подать просто 0-30В, тоже ничего путнего не получается, то есть тут не в ВВ проблема.

Повидимому я что-то не понимаю в устройстве LT1990 (как я понимаю, это почти аналог INA148), только дешевле из-за меньшей точности.

Вдруг кто с этим ОУ работал, или увидели причину моей ошибки, посоветуйте, мне, пожалуйста, что же я тут не то сделал?

Спасибо

ИИВ

[Tanya]

Повидимому я что-то не понимаю в устройстве LT1990

Ref, Gain висят в воздухе. Я тоже не понимаю. Если хотите повторитель, то зачем все это?

[iiv]

Ref, Gain висят в воздухе. Я тоже не понимаю. Если хотите повторитель, то зачем все это?

Ref на земле, Gain1, Gain2 - да, висят, как в даташите, чтобы был повторитель.

...лучше бы схемку нарисовали...а то разбираться по трассировке как-то не очень...

согласен, сейчас нарисую, просто изначально не положил, так как вроде кроме самого ОУ тут больше ничего нет такого важного.

[Tanya]

Ref на земле, Gain1, Gain2 - да, висят, как в даташите, чтобы был повторитель.

А зачем?

[iiv]

А зачем?

После делителя на 1.5ГОм/330кОм, ток на МК совсем слабый. Хочется его повторить, чтобы устойчиво его измерять. МК надо примерно 10кОм резистор в нижнем плече, то есть, при моем коэффициенте в делителе в 4000 раз, в верхнем плече будет стоять всего-то 40мОм, которые при 20кВольт будут рассеивать 10Ватт. Мне 10Ватт жалко Дополнительно, хочется что-то поставить, чтобы если там какой скачек, то через него в МК не привалило что-то высоконапряженное или отрицательное и МК не ушел в ресет.

[rudy_b]

После делителя на 1.5ГОм/330кОм, ток на МК совсем слабый. ...

А вы выкиньте 330 кОм и засадите 1.5 ГОм прямо на (-) вход любого стандартного MOSFET или JFET опера. А резистор нижнего плеча поставьте с его выхода на (-) вход опера (выберите нужное значение). С (-) входа опера поставить пару встречно включенных диодов на землю (защита входа), и (+) вход опера туда же. Получите правильный и хорошо защищенный измеритель высокого напряжения.

Недостаток только один - он инверсный и потребует минуса питания (при положительном высоком), но у вас разнополярные напряжения и все равно нужен инвертор со смещением. Поэтому желательно присобачить еще один опер в дифрежиме, чтобы он смещал ноль в 2.5 В для АЦП процессора.

[=AK=]

А вы выкиньте 330 кОм и засадите 1.5 ГОм прямо на (-) вход любого стандартного MOSFET или JFET опера. А резистор нижнего плеча поставьте с его выхода на (-) вход опера (выберите нужное значение). С (-) входа опера поставить пару встречно включенных диодов на землю (защита входа), и (+) вход опера туда же. Получите правильный и хорошо защищенный измеритель высокого напряжения.

Так сделать, конечно, можно. Но практической пользы от этого решения никакой, разве что защита входа изящнее получается. За счет двуполярного питания и второго опера получится и сложнее, чем с обычным повторителем на R-R ОУ, и погрешность дополнительная появится. А ведь придется еще и вход АЦП защищать от случайного попадания отрицательного напряжения с выхода ОУ.

Преимущество такого решения по сравнению с повторителем на R-R ОУ состоит в том, что можно будет точно мерять напряжения начиная с 0, поскольку R-R ОУ обычно не обеспечивает точности вблизи 0. Однако я сомневаюсь, что ТС это требуется. Однако если такое действительно нужно, то нетрудно подать небольшое смещение на вход повторителя, используя опорное напряжение АЦП.

[rudy_b]

Так сделать, конечно, можно. Но практической пользы от этого решения никакой, разве что защита входа изящнее получается. За счет двуполярного питания и второго опера получится и сложнее, чем с обычным повторителем на R-R ОУ, и погрешность дополнительная появится. А ведь придется еще и вход АЦП защищать от случайного попадания отрицательного напряжения с выхода ОУ...

Вот как раз практический опыт и говорит о том, что вывоковольтные входы следует делать именно так. По многим причинам и надежная защита (именно на землю, а не на источник напряжения) - одна из них. Попытка применять высоковольтный делитель и измерять напряжение приводит к массе погрешностей, влиянию токов утечек, появлению "лишних" фазовых сдвигов и т.д.

[=AK=]

Попытка применять высоковольтный делитель и измерять напряжение приводит к массе погрешностей, влиянию токов утечек, появлению "лишних" фазовых сдвигов и т.д.

Вот это место подробнее, пожалуйста. Откуда возьмутся дополнительные погрешности (по сравнению с инвертирующим вариантом), почему появляется "влияние токов утечек", и в чем причина "лишних фазовых сдвигов"?

[rudy_b]

Вот это место подробнее, пожалуйста. Откуда возьмутся дополнительные погрешности (по сравнению с инвертирующим вариантом), почему появляется "влияние токов утечек", и в чем причина "лишних фазовых сдвигов"?

1. Как только входная нога опера не не земле - с нее идет ток утечки, а входные токи весьма малы. Понятно, что и вокруг ноги на потенциале можно сделать петлю с тем же потенциалом - но вы это делаете? А ведь утечки бывают не только по поверхности, но но и внутри текстолита (влажность, флюс и т.п.) - неоднократно сталкивался. Тут и петля не всегда помогает. А вот нулевой потенциал легче обеспечить.

2. Защитный элемент (именно встречно включенные диоды - не стабилитроны и т.п.) должен идти именно на землю, а не на какой-то потенциал, импульсные токи при пробоях могут быть велики. При смещении входа опера от земли, защитный элемент вынужденно подключается к тому же потенциалу - это плохо. Гораздо проще поставить второй опер, который обеспечит и инверсию (если надо) и смещение - надежность защиты существенно повышается. Тем более, что опера практически всегда сдвоенные.

3. По моей схеме вход опера - виртуальный ноль и имеет нулевое входное сопротивление. Поэтому паразитная емкость со входа на землю - не влияет. А в делителе напряжения она образует интегрирующую цепочку (вместе с нижним резистором делителя). Опять же, при малом резисторе не очень страшно, но, при напряжениях под 20 кВ, он довольно велик.

Татьянино предложение (немного модифицированное) - ставить два резистора последовательно, основную защиту делать перед последним резистором - приемлемо, но эта точка перестанет быть виртуальным нулем и снова начнутся емкости и токи утечки. Но если выбрать небольшой резистор - то получится нормально. В данном случае он (практически) не входит в делитель и его можно выбрать произвольно малым.

[=AK=]

1. Как только входная нога опера не не земле - с нее идет ток утечки, а входные токи весьма малы. Понятно, что и вокруг ноги на потенциале можно сделать петлю с тем же потенциалом - но вы это делаете?

Для электрометрических усилителей это было бы уместно. А у ТС в нижнем плече делителя стоит 330к. Если принять сопротивление утечки 100М, то дополнительная погрешность составит 0.33%. У резисторов погрешность больше.

И раз уж взялись рассуждать об утечках, то почему вас напрягает утечка через нижнее плечо делителя (а на нем всего 3В, сопротивление 330к), но совершенно не волнует утечка через верхнее плечо - где напряжение 20 кВ, а сопротивление 1.5 ГОм? Где логика-то?

2. Защитный элемент (именно встречно включенные диоды - не стабилитроны и т.п.) должен идти именно на землю, а не на какой-то потенциал, импульсные токи при пробоях могут быть велики.

Не больше, чем предельно-допустимый ток диода. То есть, от силы один ампер для маломощных импульсных с малым током утечки. Что является совершенным пустяком и, поскольку импульс короткий, будет съедено ближайшим конденсатором развязки.

3. По моей схеме вход опера - виртуальный ноль и имеет нулевое входное сопротивление. Поэтому паразитная емкость со входа на землю - не влияет.

Разве? А поставьте-ка кондер с отрицательного входа ОУ на землю и наслаждайтесь самовозбуждением.

А в делителе напряжения она образует интегрирующую цепочку (вместе с нижним резистором делителя). Опять же, при малом резисторе не очень страшно, но, при напряжениях под 20 кВ, он довольно велик.

Ну, а это просто безграмотный бред. Вот вам ликбез по делителям напряжения, читайте и учите наизусть формулу (2.4). Как следствие этой формулы, для делителя так или иначе придется ставить конденсатор в нижнее плечо, об этом уже говорили. Так что упомянутая паразитная емкость на землю играет не негативную роль, как вам кажется, а позитивную.

[rudy_b]

Для электрометрических усилителей это было бы уместно. А у ТС в нижнем плече делителя стоит 330к. Если принять сопротивление утечки 100М, то дополнительная погрешность составит 0.33%. У резисторов погрешность больше.

Это ежели принять сопротивление утечки 100М. И при каком, простите напряжении? А ежели не принять? И учесть флюс и влажность? Никогда не сталкивались с реальными условиями?

А насчет погрешности резисторов это вы круто загнули, вероятно никогда не сталкивались с нормальными делителями с точностью до 0.01% - посмотрите хотя бы тут.

И раз уж взялись рассуждать об утечках, то почему вас напрягает утечка через нижнее плечо делителя (а на нем всего 3В, сопротивление 330к), но совершенно не волнует утечка через верхнее плечо - где напряжение 20 кВ, а сопротивление 1.5 ГОм? Где логика-то?

Вы, вероятно никогда не видели высоковольтные делители. Они делаются так, что утечки в верхнем плече практически исключены. Ну, по крайней мере, ежели их делают грамотные специалисты, знающие специфику.

Не больше, чем предельно-допустимый ток диода. То есть, от силы один ампер для маломощных импульсных с малым током утечки. Что является совершенным пустяком и, поскольку импульс короткий, будет съедено ближайшим конденсатором развязки.

Вот тут, как раз и видна ваша полная безграмотность в этом вопросе. Посчитайте ток через паразитную емкость порядка 10 пф при перепаде напряжения в 20 кВ (пробой) с фронтом порядка 10 нсек. И учтите внутреннее сопротивления и паразитную индуктивность своей емкости. И переколёбы на всех паразитных контурах тоже учтите. А также вспомните и про грозовой импульс, на воздействие которого должны быть рассчитаны практически все высоковольтные схемы. А речь идет об общих принципах построения, перепад напряжения может быть и 200 и 700 кВ.

Разве? А поставьте-ка кондер с отрицательного входа ОУ на землю и наслаждайтесь самовозбуждением.

А про компенсацию нижнего плеча емкостью, параллельной резистору ОС никогда не слышали? Только эту емкость вы ставите сами, в отличие от паразитной емкости. И неконтролируемой емкости элементов защиты.

Ну, а это просто безграмотный бред. Вот вам ликбез по делителям напряжения, читайте и учите наизусть формулу (2.4). Как следствие этой формулы, для делителя так или иначе придется ставить конденсатор в нижнее плечо, об этом уже говорили. Так что упомянутая паразитная емкость на землю играет не негативную роль, как вам кажется, а позитивную.

Благоговею перед столь грамотными людьми. Спасибо, конечно, но с этим я знаком уже много лет. Вот только вопрос какой конденсатор - тот который вы выбираете сами или тот, который случайно получается.

Что-то вы, похоже, просто выеживаться начали.

[=AK=]

Это ежели принять сопротивление утечки 100М. И при каком, простите напряжении?

С нижнего плеча делителя через повторитель сигнал поступает на вход АЦП МК. Питание МК 3.3В. Соответственно, на нижнем плече делителя округленно 3 В максимум, о чем вам было сказано битым словом.

А ежели не принять? И учесть флюс и влажность? Никогда не сталкивались с реальными условиями?

А ежели не принять, то устройство, скорей всего, правильно работать вообще не будет. Поскольку есть еще верхнее плечо делителя, о чем вам тоже было сказано битым словом. И даже если большая часть верхнего плеча этого делителя собрана навесным монтажом и плавает в масле, то все же провод, пришедший оттуда, никто в здравом уме не будет подключать ко входу ОУ, от такой дурости никакие диоды не спасут. Этот провод следует подключить к газоразряднику, второй конец которого следует посадить на "грязную" землю. От газоразрядника через резистор - к схеме диодной защиты и входу ОУ.

Так вот, последний из упомянутых резисторов достаточно выбрать равным сопротивлению нижнего плеча делителя(330к), и сразу становится видно, что ваши инсинуации абсолютно беспочвенны. На нем будет падать столько же, сколько на нижнем плече делителя, за счет чего через ПП будут течь тот же ток утечки. Однако этот ток утечки будет вносить погрешность с противоположным знаком, компенсируя погрешность утечки нижнего плеча.

Более того. Вы совсем не дотумкиваете, что в предлагаемой вами схеме через ПП резистора обратной связи ОУ течет ровно такой же ток утечки, как через ПП резистора нижнего плеча обычного делителя. И посему вносит одинаковую погрешность для обеих схем. Поскольку на этих резисторах падает одинаковое напряжение. И, соответственно, если ваша "критика" (а в сущности - ламерское выеживание) имела бы хоть малейший практический смысл, ее следовало бы применить к обеим схемам.

А насчет погрешности резисторов это вы круто загнули, вероятно никогда не сталкивались с нормальными делителями с точностью до 0.01% - посмотрите хотя бы тут.

За ссылочку спасибо. С такими делителями, действительно, не сталкивался. Отмечу, что точность 0.01% - только для делителей на 2 кВ, а здесь речь идет о 20 кВ. Так что не гоните, для 20 кВ у них ничего лучше 0.1% не видать.

"Нормальными" их назвать можно только ради красного словца. Трудно даже представить, сколько они могут стоить, я думаю, речь идет о сотнях долларов, если не о тысячах. На фоне их цены экономить на ПП и монтировать их (и сопутствующие схемы) на копеечный FR4 есть чистая дурость. Да еще и закладываться при этом на неотмытый флюс, это вообще дурость в квадрате.

Вы, вероятно никогда не видели высоковольтные делители. Они делаются так, что утечки в верхнем плече практически исключены. Ну, по крайней мере, ежели их делают грамотные специалисты, знающие специфику.

Расскажите про эту специфику и как они делаются, это интересно. Впрочем, сильно подозреваю, что кроме растопыривания пальцев за этим вашим заявлением опять ничего нет, снова будете ламерский бред нести.

Вот тут, как раз и видна ваша полная безграмотность в этом вопросе. Посчитайте ток через паразитную емкость порядка 10 пф при перепаде напряжения в 20 кВ (пробой) с фронтом порядка 10 нсек. И учтите внутреннее сопротивления и паразитную индуктивность своей емкости. И переколёбы на всех паразитных контурах тоже учтите. А также вспомните и про грозовой импульс, на воздействие которого должны быть рассчитаны практически все высоковольтные схемы. А речь идет об общих принципах построения, перепад напряжения может быть и 200 и 700 кВ.

Угу. "Где-то там" ток может быть большим. Однако маломощный диод выйдет из строя (а диоды с малыми утечками - маломощные) , если ток через него превысит примерно 1А. По этой причине защита одними только диодами - есть признак полной вашей безграмотности в данном вопросе. Защиту надо делать так, чтобы через последнее звено защиты - диоды - ни при каких обстоятельствах не протекал импульсный ток более чем 1А.

Что-то вы, похоже, просто выеживаться начали.

Вы несли дикую ахинею про то, что "паразитная емкость со входа на землю - не влияет, а в делителе напряжения она образует интегрирующую цепочку вместе с нижним резистором делителя". А теперь лезете в бутылку, когда вас ткнули носом в ликбез для студентов.