Применение ОУ Опции

[Motion]

В схеме стоит шунт. Напряжение с шунта необходимо усилить и померять с помощью МК. Для усиления сигнала решил использовать ОУ с неинвертирующим включением.

Вопросы:

- каких номиналов должны быть резисторы (Ом'ы, КОм'ы, МОм'ы)? По логике - как можно больше, чтобы токи были минимальными.

- посоветуйте ОУ для решения моей задачи

[Baser]

Очень плохо описана задача Вопросы:
- шунт имеет общую точку с землей или нет?
- какие требования по точности, стабильности, напряжению питания, току потребления?

В общем случае номиналы резисторов применяются от единиц кОм до 1 МОм.
Если никаких требований по точности нет вообще, то ничего проще LM358/LM324/LM2902 придумать сложно.

[Motion]

Шунт подключён таким образом, что один вывод на общей точке, а со второго вывода снимается на пряжение.

Точность 5%. Напряжение питания желательно однополярное +5. Ток потребления не более 20 мА.

[Baser]

Тогда проблем вообще никаких.
Если годится выходное напряжение операционника 0...+3.5V (при питании +5V) тогда вышеупомянутые LM358/LM324/LM2902.
Если хочется использовать весь диапазон входных напряжений АЦП 0...+5V, тогда берите любой современный ОУ с выходным rail-to-rail

[Motion]

ОУ с выходным rail-to-rail имеет тоже однополярное питание? Приведите пример микросхемы.

[Baser]

ОУ с выходным rail-to-rail имеет тоже однополярное питание? Приведите пример микросхемы.

Есть всякие. Конкретный тип не приведу, потому что их выпускают десятки фирм и номенклатура бывает по сотне видов. Поскольку у вас никаких специфических требований нет, то лучше подбирать из того, что вам проще достать.

Я бы вообще не заморачивался с rail-to-rail, и применил LM358, если входного диапазона 0...+3.5V (напряжения на шунте) хватает. Поскольку точность 5% это всего лишь 20 градаций АЦП

[Motion]

В теории коефициент усиления выбирается исходя из соотношения резисторов делителя, верно?

Входное будет меняться от 0В до 0,1В. А вот выходное при 0,1В на входе должно выдавать 3,5В на выходе. Я смогу реализовать это на LM358?

[vvs157]

ОУ с выходным rail-to-rail имеет тоже однополярное питание? Приведите пример микросхемы.

AD820

[Baser]

В теории коефициент усиления выбирается исходя из соотношения резисторов делителя, верно?

Не только в теории, но и на практике тоже Для ОУ соотношение k=1+R2/R1 выполняется достаточно точно. Возьмите R2 примерно 10..50 кОм

Входное будет меняться от 0В до 0,1В. А вот выходное при 0,1В на входе должно выдавать 3,5В на выходе. Я смогу реализовать это на LM358?

Я предлагаю до 3.5В не дотягивать (это не всегда гарантируется), а ограничится 3.0В
Тогда вам нужно обеспечить k=30

Эти дешевые ОУ еще хороши тем, что имеют входной/выходной диапазоны, начинающиеся с "честного" нуля питания, тогда как rail-to-rail обычно не дотягивают до земли 10..50 мВ. В вашем случае это важно.
Кстати, имейте в виду, что rail-to-rail бывают и только по входу, и только по выходу. А бывает и то, и то одновременно.

AD820

Пример хороший 2..3$ для задачи, без проблем решаемой на ОУ за 20 центов.

[=AK=]

В схеме стоит шунт. Напряжение с шунта необходимо усилить и померять с помощью МК. Для усиления сигнала решил использовать ОУ с неинвертирующим включением.

Чем обосновано такое решение?

Для усиления сигнала шунта было бы правильнее использовать ОУ, включенный по схеме дифференциального усилителя. Мало того, что при этом можно избавиться от типичных для такого случая источников погрешности, вдобавок, такая схема включения позволяет использовать более дешевые "обычные" ОУ, а не rail-to-rail.

[dxp]

Для снятия напряжения с шунта целесообразно использовать специально предназначенные для этого дивайсы - например, AD8205, AD8206, AD8210 (ADI), INA193 (TI). INA193 в исполнении SOT-23. AD8210 годится для работы с токами, текущими в разных направлениях. AD8205 и AD8206 отличаются усилением.

[Designer56]

Кстати, вопрос о буфере или усилителе, подключаемом ко входу однополярного АЦП МК не так прост, как кажется на самом деле. Как правило, вход АЦП МК представляет собой цепочку коммутируемых конденсаторов. во всяком случае, для простых МК это имеет место. При работе эта цепочка создает динамическую нагрузку на буфер или усилитель. Причем, выбросы токов по входу могут быть как положительными, так и отрицательными. Буфер или усилитель при входном напряжении, равном нулю (или питанию) может не всегда хорошо отрабатывать эти броски тока в силу того, что выходной каскад находится в режиме насыщения.

[dxp]

Кстати, вопрос о буфере или усилителе, подключаемом ко входу однополярного АЦП МК не так прост, как кажется на самом деле. Как правило, вход АЦП МК представляет собой цепочку коммутируемых конденсаторов. во всяком случае, для простых МК это имеет место. При работе эта цепочка создает динамическую нагрузку на буфер или усилитель. Причем, выбросы токов по входу могут быть как положительными, так и отрицательными. Буфер или усилитель при входном напряжении, равном нулю (или питанию) может не всегда хорошо отрабатывать эти броски тока в силу того, что выходной каскад находится в режиме насыщения.

Так это у большинства АЦП так - вход грузит источник коммутациями на емкости. Поэтому как правило надо развязывать выход источника от входа АЦП - чаще всего используют RC-цепочку.

[Baser]

Коллеги, не грузите студента знаниями, которые в данный момент ему, в общем-то и не нужны
Хотя, конечно, никакие знания лишними не бывают, но для дипломного проекта или для изучения основ измерения напряжения на шунте, заземленного с одного конца, достаточно простого однополярного ОУ. Можно даже и без RC-цепочки на выходе, хотя она лишней тоже не будет

[Motion]

Схема:


Ток будет измеряться в первом полупериоде сетевого напряжения. Будет считаться, что ток во втором полупериоде равен току в первом.

На втором полупериоде сетевого напряжения на неинвертирующем входе ОУ будет отрицательное напряжение. Допускается ли такое? Если нет - можно ли как-то защитить схему? Например вот так:



После выхода ОУ стоит RC-цепочка (ФНЧ) и стабилитрон (на 5,1В) для защиты линия порта от перенапряжения.

Насколько я понял, все предложеные варианты ОУ однополярные - один вывод питания подключается к +5В, второй к общей точке.

Чем обосновано такое решение?

Не знаю почему, но лично у меня сложилось впечатление, что чаще используют инвертирующие включение ОУ. Получается коэфициент усиления отрицательный. Т.е. на вход подаёшь положительное напряжение, а на выходе получается отрицательное. Как же потом его можно подавать на МК? И возможно ли инвертирующие включение в однополярных ОУ?

Поэтому я использовал неинвертирующее включение. На вход подаётся слабый сигнал, на выходе появляется усиленный по амплитуде (смаштабируемый).

Для усиления сигнала шунта было бы правильнее использовать ОУ, включенный по схеме дифференциального усилителя. Мало того, что при этом можно избавиться от типичных для такого случая источников погрешности, вдобавок, такая схема включения позволяет использовать более дешевые "обычные" ОУ, а не rail-to-rail.

Эта схема?:


Эсли да, тогда мне непонятно куда что подключается. Поясните, пожайлуста.
И намного ли лучше эта схема?


О шунте:

насколько я понимаю, шунт - это резистор, позволяющий измерять ток в цепи. Выбириается он таким образом, чтобы потери на нём были ничтожны. Знаю, что есть специлизированные мощные низкоомные резисторы. Посоветуйте несколько.

Например, если я возьму шунт на 0,1Ом, а ток в цепи будет меняться от 0 до 5А, то напряжение на шунте будет меняться от 0 до 500мВ. При этом сопротивление нагрузки будет 220В/5А=44Ом, что в 440 раз больше, чем сопротивление шунта. То есть лишь незначительная часть сетевого напряжения упадёт на шунте, что допустимо.

Вычисление мощности - 5А*0,5В = 2,5 Вт. То есть мне подойдёт шунт 0,1Ом минимум на 2,5Вт.

Правильны ли мои расчёты?