Booleek789
Sep 28 2015, 07:12
Мне необходимо получить нормированный сигнал 0..10 В на выходе при изменении входного сигнала в диапазоне 8..42 mV с помощью масштабируюшего усилителя (нормирующего преобразователя). Обычные неинвертирующие и инвертирующие усилители тут не сгодятся (т.к. при ненулевом входном сигнале на выходе должен быть 0 нулевой сигнал). Нашёл схему
http://chipenable.ru/index.php/how-connect...usilitelem.html (последняя схема, масштабирующий усилитель со смещением, который позволит получить нужную мне характеристику). Попытался смоделировать в протеусе, но модель показывает не совсем верные результаты (постоянное напряжение около -9 В на выходе преобразователя).
Где может быть в схеме ошибка?
Вот схема
http://my-files.ru/kkncf2
Цитата(Booleek789 @ Sep 28 2015, 10:12)

Где может быть в схеме ошибка?
Схему Вашу не смотрела - нет у меня Протеуса. Но скажу...
Это обычная линейная схема (напряжение на выходе - линейная функция от входного напряжения). Только нужно очень точно организовать смещение.
Такую схему можно сделать на ОУ, но нужны будут точные резисторы. Несколько проще - на инструментальном усилителе - ИУ. Все считается на бумажке никаких симуляторов не нужно. Добавлю еще, что нужно брать прецизионные усилители с малым смещением и дрейфом.
Тема переехала.
Александр1
Sep 28 2015, 08:11
Цитата(Booleek789 @ Sep 28 2015, 10:12)

...необходимо получить нормированный сигнал 0..10 В на выходе при изменении входного сигнала в диапазоне 8..42 mV с помощью масштабируюшего усилителя (нормирующего преобразователя).
Так же не смог посмотреть в Протэусе: версия старая-давно не пользовался.
Я бы сначала усилил сигнал (1-й ОУ), а затем ввел смещение (2-й ОУ). Усиление можно распределить между ОУ. Поскольку входное напряжение очень близко к 0, то для питания ОУ я бы ввел отрицательное напряжение питания, хотя бы 3-5 В (смотря какой еще ОУ).
Потом макет-и результат на лицо.
Что касается напряжения дрейфа ОУ, то выбор ОУ следует производить в соответствии с вашей задачей (думаю это очевидно).
Booleek789
Sep 28 2015, 08:50
Tanya, Александр1, первым делом мне необходимо получить именно модель. Так всё таки, какую схему использовать?
Не знаю, сильно ли поможет разобраться, но, вот схемки из протеуса в картинках:
Uвх=2V
Нажмите для просмотра прикрепленного файлаUвх=5V
Нажмите для просмотра прикрепленного файлаЭта модель составлена на основе схемы и расчетов из той статьи про масштабирующие усилители.
Цитата(Booleek789 @ Sep 28 2015, 11:50)

Эта модель составлена на основе схемы и расчетов из той статьи про масштабирующие усилители.
Не верится... Вы попробуйте формулы вывести сначала... и схема негодная - питание не может служить источником опроного напряжения в Вашем случае.
iosifk
Sep 28 2015, 09:27
Цитата(Booleek789 @ Sep 28 2015, 10:12)

Вот схема
Вам бы лучше взять ОУ, у которого есть вывод "земля выхода" и на него подать смещение... Тогда в одном каскаде будет и усиление и смещение нуля...
Александр1
Sep 28 2015, 09:57
Можно начать с такой схемы.
R1-может не применяться, в зависимости от источника сигнала, отключаемый или нет и т.д.
1-й ОУ усиливает на половину от требуемого, 2-й смещает уровень и усиливает в 2 раза.
Питание схемы двухполярное.
Начало такое, а дальше будет видно из макетирования или моделирования.
Номиналы брал на вскидку, так что схема не претендует на окончательную.
iosifk
Sep 28 2015, 10:09
Цитата(Александр1 @ Sep 28 2015, 12:57)

Можно начать с такой схемы.
R1-может не применяться, в зависимости от источника сигнала, отключаемый или нет и т.д.
1-й ОУ усиливает на половину от требуемого, 2-й смещает уровень и усиливает в 2 раза.
Питание схемы двухполярное.
Начало такое, а дальше будет видно из макетирования или моделирования.
Номиналы брал на вскидку, так что схема не претендует на окончательную.
Вот только в предложенной схеме смещение не будет термостабильным...
И еще. При "входного сигнала в диапазоне 8..42 mV" - это что? Какое выходное сопротивление источника сигнала? Откуда берется сигнал? Терморезистор? Термопара? Если они, то надо еще компенсировать температуру и нелинейность.
И что там по быстродействию? Насколько надо фильтровать шумы? Какая точность нужна? И в какой полосе частот?
Александр1
Sep 28 2015, 10:25
Цитата(iosifk @ Sep 28 2015, 13:09)

Вот только в предложенной схеме смещение не будет термостабильным...
О термостабильности никто и не говорит: мы не знаем какие пераметры должны быть у усилителя. Поэтому, предлагается для начала самый простой вариант.
Цитата(Booleek789 @ Sep 28 2015, 10:12)

инвертирующие усилители тут не сгодятся
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Booleek789
Sep 28 2015, 11:24
iosifik, сигнал берётся с термопары, у которой (в первом приближении) характеристика преимущественно линейна. Всё остальное (компенсация температуры, нелинейности, быстродействие фильтрация шумов и т.д.) мне пока не требуется. Первым делом - моделирование.
Plain, удивительно, но хотелось бы задать несколько вопросов
1. Что за программа?
2. Я пытался использовать один усилитель (инвертирующий, и неинвертирующий). Проблема была в том, что в этом случае получался постоянный коэффициент усиления и характеристика проходила через начало координат (т.е. при входном сигнале 8 mV не получалось 0 V на выходе, а получался сигнал, пропорциональный (Rос/R1)*Uвх.
3. Что это за схема и как были рассчитаны параметры резисторов. Я хочу знать всё об этой схеме.
Цитата(Booleek789 @ Sep 28 2015, 14:24)

Первым делом - моделирование.
1. Что за программа?
2. Я пытался использовать один усилитель (инвертирующий, и неинвертирующий). Проблема была в том, что в этом случае получался постоянный коэффициент усиления и характеристика проходила через начало координат (т.е. при входном сигнале 8 mV не получалось 0 V на выходе, а получался сигнал, пропорциональный (Rос/R1)*Uвх.
3. Что это за схема и как были рассчитаны параметры резисторов. Я хочу знать всё об этой схеме.
Тут не нужно моделирование. Или только для прикидки стабильности. Это уже десятое дело.
Программа - LTSPICE (бесплатная) отсюда -
http://www.linear.com/designtools/software/3. Это один из вариантов ИУ на ОУ. Их примерно 3 - по числу используемых ОУ. Это вторая. Нужно читать какие-нибудь книги - там все написано. Например, Титце и Шенк.
Вам проще всего взять специализированные усилители для термопар. Например, от AD -
http://www.analog.com/en/products/amplifie...amplifiers.html
Цитата(Booleek789 @ Sep 28 2015, 14:24)

Что это за схема и как были рассчитаны
Это два инвертирующих усилителя, Ваша цитата о непригодности которых её предваряют.
R3 / R1 = 10 В / (42 мВ – 8 мВ) = 294 кОм / 1 кОм
R2 / R1 = 15 В / 8 мВ = 1875 кОм / 1 кОм
Итого, на выходе первого ОУ получился сигнал 0...–10 В. Инвертируем его вторым усилителем:
R5 / R4 = 10 В / 10 В = 100 кОм / 100 кОм
iosifk
Sep 28 2015, 12:29
Цитата(Booleek789 @ Sep 28 2015, 14:24)

iosifik, сигнал берётся с термопары, у которой (в первом приближении) характеристика преимущественно линейна. Всё остальное (компенсация температуры, нелинейности, быстродействие фильтрация шумов и т.д.) мне пока не требуется. Первым делом - моделирование.
Термопару вообще-то включают в мост. И нем же медная катушка. Если линеаризация не требуется, то и 0-10 В не получите никогда, если точность требуется лучше 10%... Или говоря другими словами такая схема будет работать только как усилитель для "стабилизатора температуры"... А не как измерительное средство...
Booleek789
Sep 28 2015, 12:41
iosifk, это в дальнейшем, пока мне требуется просто нормировать сигнал с термопары. В дальнейшем схема будет дополняться.
controller_m30
Sep 28 2015, 12:44
Как быстро найти усилитель с выводами установки 0.
Есть микросхемы, которые в стандартном 8-выводном корпусе содержат только один усилитель, так вот, очень часто, в них из внутренней схемы наружу выведены ещё две ножки, для подключения резистора смещения 0.
Например усилители TL061, 071, 081 (1 усилок в корпусе 8-DIP) - имеют такие выводы. А TL062, 072, 082 (2 усилка в 8-DIP) - уже без выводов смещения. Также OP193 (1 усилитель в корпусе) имеет выводы смещения 0, а OP293 (тоже самое, только 2шт в корпусе) - уже без этих выводов. И так далее.
В библиотеке Протеуса микросхема TL071 смоделирована правильно - в ней есть ножки для установки 0. А OP193 почему-то приведены без этих ножек, хотя в настоящей микросхеме они есть. Так что Протеус не всегда правильно моделирует микросхемы.
iosifk
Sep 28 2015, 12:53
Цитата(Booleek789 @ Sep 28 2015, 15:41)

iosifk, это в дальнейшем, пока мне требуется просто нормировать сигнал с термопары. В дальнейшем схема будет дополняться.
Вообще-то так в аналоговой технике не делается. Сначала пишутся цифры задания, а под них делается схема. Или же потом идет многократное изменение 100% схемы...
При каждом пожелании сделать измерение в 2 раза точнее последует полная переделка схемы.
И Вам надо посмотреть у Аналога микросхемы сбора данных. Они как раз для таких дел и предназначены. На одни входы термопара, на другие - компенсатор спая. Там же внутри и схемы сдвига, да и программируемые усилители...
controller_m30
Sep 28 2015, 14:53
Кстати! В схеме из Протеуса выложенной в первом посте этой темы - батарейка BAT3 служащая источником +10В - включена обратной полярностью.
Реальный усилитель сгорел бы давно, а "модельный" просто переключился в инверсный режим, и выдаёт на выходе напряжение обратной полярности -9В.

Исправленный вариант:
http://my-files.ru/do82cc
Booleek789
Sep 28 2015, 16:18
controller_m30, так схема всё равно не работает, выдаёт постоянно +5В на выходе при изменении напряжения входного 2..4 В.
Plain, а не могли бы Вы объяснить работу схемы, засчёт чего реализуется смещение и т.д?
Tanya, спасибо за книгу, постараюсь почитать.
controller_m30
Sep 28 2015, 16:27
Нашёл ещё одно - сам усилитель был запитан наоброт. Теперь работает. Те кто делал библиотеку, вывели ногу питания V+ вниз символа усилителя, а ногу V- вверх. Отсюда путаница. Потому что интуитивно ожидается, что внизу выводится GND питания или V-.
http://my-files.ru/cqy9kz Статья по измерительной цепи с использованием усилителя:
http://easyelectronics.ru/izmeritelnye-cepi.html Просто по усилителям:
http://easyelectronics.ru/operacionnyj-usilitel.html
Цитата(Booleek789 @ Sep 28 2015, 19:18)

Tanya, спасибо за книгу, постараюсь почитать.
Судя по Вашим постам, полагаю, что это первое, что Вы должны делать. Иначе ни симуляторы, ни чужие схемы не помогут.
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста,
пройдите по ссылке.