Странное поведение неинвертирующего усилителя..., ...в схеме измерения напряжения на шунте. Опции

[UnDerKetzer]

Приветствую, уважаемые.
Слегка впал в ступор от проблемы, с которой столкнулся, казалось бы, на ровном месте.
Итак, цепь, измеряющая ток через нагрузку, подключенную к сети 220V.
Нагрузка в диапазоне 0..250W.
Шунт 0.2Ом.
Напряжение с шунта разгоняется неинвертирующим усилителем (ОУ AD8603) с КУ 10.1, после чего подается на вход АЦП (STM32).
Шунт подобран таким образом, чтобы покрыть весь динамический диапазон АЦП.
Нулевой провод и земля объединены! GND = NULL.

Проблема: чем больше напряжение на шунте, тем ниже коэффициент усиления! Например, для нагрузки порядка 100W Ку обращается в 4.6 (наблюдаю вольтажи осциллографом).

Привожу кусок схемы. VD6 и VD7 - BAS116H, токи утечки мизерные.

Пожалуйста, ткните носом в возможный источник проблемы.
Спасибо!



Сообщение отредактировал UnDerKetzer - Mar 22 2016, 20:43

[ViKo]

Нужно выпрямить, конечно. Иначе как АЦП будет мерить? Тут меряй, там не меряй...

[Tanya]

Нужно выпрямить, конечно.

Тут видятся два или три способа.
1. Шунт - в диодный мост. Инструментальный усилитель. Или он же на одном, двух или трех ОУ. Минус - мощность на диодах моста.
2. Прецизионный выпрямитель на ОУ.
3. Пиковый детектор.
Еще с ключами, но это морочно как-то...

[Александр1]

... Шунт - в диодный мост...

А как шунт в диодный мост?
При мощности нагрузки в 250 Вт напряжение на шунте 0,2 Ом составит 0,32 В (амплитудное значение). Этого как то маловато для работы моста. На выходе моста, может быть, что то и будет, но для корректных измерений это вряд ли подойдет.

[Tanya]

А как шунт в диодный мост?
но для корректных измерений это вряд ли подойдет.

Уж не знаю, что Вас смущает. Я так поняла, что все это питается от 220 вольт. Этого достаточно для открывания диодов, кажется мне.
Если дальше ток должен измеряться АЦП, то можно ограничится "голым" ИУ с более или менее стабильным сдвигом.

[Александр1]

Я так поняла, что все это питается от 220 вольт. Этого достаточно для открывания диодов, кажется мне.

В первом сообщении приведена схема. В ней нагрузка питается переменным напряжением 220 В, а шунт включен в цепь нагрузки.
На то он и шунт, что закорачивает что-либо (в данном случае цепь измерения тока). А если так, то и снимаемое напряжение с шунта должно быть малым по величине. И этого для диодного моста маловато будет.

... но как же это разделительный конденсатор сдвигает уровень сигнала в положительную сторону?

В схеме с разделительным конденсатором вход ОУ должен иметь потенциал Uпит/2. Если на входе схемы поставить конденсатор, то 0 входного сигнала сместится на уровень половины питания. Сдвиг уровня произойдет на стороне ОУ, а не на стороне шунта.

Не хочу принимать за аксиому то, чего не понимаю. В даташите приведено мин. значение на входе - GND-0.3V, у меня на входе 0V..-0.3V, требования даташита соблюдены, почему же это должно влиять на КУ?

Тогда возьмите и подайте на вход регулируемое постоянное напряжение сначала положительной полярности, а затем отрицательной. И, при этом, измеряйте Ку. Может тогда увидите разницу?
А вообще - это хорошо (понять почему). Когда понимаешь что происходит, то чувствуешь схему.

[Tanya]

В первом сообщении приведена схема. В ней нагрузка питается переменным напряжением 220 В, а шунт включен в цепь нагрузки.
На то он и шунт, что закорачивает что-либо (в данном случае цепь измерения тока). А если так, то и снимаемое напряжение с шунта должно быть малым по величине. И этого для диодного моста маловато будет.

Вы это серьезно пишете? Я предлагала шунт поставить внутрь диодного мостика. Тогда через шунт потечет выпрямленный ток. Не так ли?

Вариант 3 отпадает: я интегрирую всю полуволну для получения RMS значений.
Спасибо.

Вы интегрируете уже в числах? Тогда достаточно посредством ИУ сместить сигнал и АЦПировать...