Требуется собрать преобразователь ток-напряжени для термопары с меняющимися физическими свойствами. Планируется следующая схема (см. прикреплённый рисунок). Требования: высокая точность (1-3%), линейность АЧХ +-1 дб до 500 кГц. Соответственно, сопротивление термопары близко к нулю.

Посоветуйте, подойдёт ли эта схема и какие операционники лучше взять. Нужна ли частотная коррекция или до таких частот можно обойтись без неё?

Вообще-то термопара - это источник напряжения а не тока!
Какого типа у вас термопара?

Проблема в том, что:
а) длина соединительных проводов не менее 3-х метров (меньше никак), и наводки получаются до 10 мВ (с экранированными проводами), в то время, как сам сигнал 0-5 мВ.
При измерении тока миллиамперметром был получен ток до 3 мА, без всяких наводок.
б) это естественная термопара, образованная исследуемым объектом и зондом.

Поэтому и предполагалось измерять ток.

Если есть какие-нибудь другие соображения - с удовольствием выслушаю.

а что...0-20 ma интерфейс отменили...или преобразование напряжение частота...

а что...0-20 ma интерфейс отменили...или преобразование напряжение частота...или дифференциальное включение...

блин...зайди на Лайнер...забери АН28...там все есть...и красиво расписано...

Это что?


И так используется дифференциальный вход, без него вообще дрова.

а как насчет фильтрации на 50 Гц...не забыл...скачай даташит на OP177 и AD820...там есть расчитанные...и в даташите на AD620 есть тоже фильт и значения для частот разных...

http://www.linear.com/search/searchResults...teCriteria=an28 это по измериловке

и AD629...этого достаточно для построения системы

и в 629 есть пример построения на ней термодатчика...цепляй фильтр...который на предыдущей странице...и компенсацию холодного спая...и будет тебе щастя...

1. А вы уверены, что такая схема дает линейную зависимость выходного напряжения от входного тока?
2. Для чего неободимо целых три каскада ОУ?
3. Каковы диапазоны входных токов?

Чем не устраивает такая схема: Инструментальный усилитель с хорошим КОСС, который бы прикончил наводки + классический ПТН

1. Теоретически - да.
2. Для компенсации изменения внутреннего сопротивления термопары.
3. 0-20 mA



ОК, спасибо.
Скорее всего питание зонда будет от батарей (для уменьшения сетевых наводок и повышения автономности). В связи с этим возникает вопрос: как эти операционники отреагируют на перекос питания (от неравномерной "просадки" батарей, если не использовать стабилизаторы)?

IMHO Питание от батарей уменьшение сетевых наводок не даст, так как интегральные стабилизаторы дают ослабление помехи на 100Гц до 80дБ. В то время, как у Вас на 3м кабеле наводка будет значительно больше, чем то, что проходит по питанию. При "перекосе" питания показания уплывут.

Не понятно, зачем полоса в 500кГц. В такой полосе можно много наводок словить. У термопары достаточно большая инертность (пока равномерно прогреется спай), и получить более нескольких десятков-сотен отсчетов реальной температуры (а не показаний термопары) за 1с сложно.
Без фильтров на 50, 100Гц не обойтись. Если есть возможность, частоту ФНЧ лучше ограничить частотами до 50Гц. Инструментальные усилители INA018... не подходят?

Можно ссылку на характеристики, а то гугл ничего не находит?

Такая большая полоса пропускания, из-за того, что меняется и температура и физические характеристики точки контакта. В связи с этим так же невозможно использование схем, линеаризующих х-ку термопары.

Вероятно, INA118 имелся в виду: http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/ina118.html
А с полосой Вы явно "перебарщиваете", ИМХО. Несмотря на приведенные аргументы. Пересмотрите этот критерий ещё раз, вполне может оказаться, что проблемы, по большей части, надуманные.

Пропуская (давая ему возможность...) ток через термопару, Вы вмешиваетесь в интимный процесс теплопередачи, существенно усиливая ее, чем нарушаете распределение температуры, которое хотите измерять. Так намеренно делают, например, в калориметрах для измерения выделяющейся мощности, но при этом поддерживают нулевую ЭДС(разность температур).

Как очаровательно...

У меня есть подозрение, что это измерялся ток, вызванный той же термоЭДС на нагрузке (которой являлся сам миллиамперметр).
Несколько некорректно сравнивать наводки при измерениях на высокоомной нагрузке (напряжения) и этим случаем, где термопара практически закорочена. Ну, а насколько изменит температуру спая и внесёт погрешность ток, текущий через термопару нетрудно подсчитать.

Да, ошибочка, имелось в ввиду INA118 или из той же серии INA1xx. 2 Herz respect.

1.Рекомендую операционник AD8572.
2.Для хорошего экранирования источник сигнала или приемник должны быть изолированы от корпуса, чтобы исключить по экрану ток наводки. Экран соединяется с общим проводом только с одного конца.
Витая пара в экране с заземлением только с одной стороны обеспечивает экранирование до -90дБ!
3.Для вас важна скорость нарастания напряжения, а не АЧХ. Т.е. подсчитайте скорость изменения напряжения на термопаре и выберите опимальные значения для усилителя.
4.Измерять надо все-таки не ток, а напряжение.

Стандартный преобразователь ток-напряжение - это ОУ, включенный в инвертирующем варианте с нулевым сопротивлением на входе. Сопротивление в цепи обратной связи дает коэффициент передачи. Годится практически любой ОУ, устраивающий по точности.
Мерять тэрмоЭДС по току можно, ток при этом равен ЭДС, деленной на сопротивление компенсационных проводов, спая, термопарных проводов, сопротивления измерительной схемы и сопротивления контактов (закон Ома), но головной боли много. Изменилась длина проводов, температура помещения, сопротивление контактов - и привет. Но если иного выхода нет - меряй.

Предлагаю разделить канал измерений на 2 штуки:
1. Низкочастотный канал измерения температуры.
2. Высокочастотный канал Вашего хитрого датчика с полосой 500 кГц.

Температура, как интегральный по своей сути параметр быстро меняться не может. Подозреваю, что 500 кГц - это у Вас не температура, а какой - то другой сигнал, примешаный к ТЭДС.

Разделите каналы прямо на входе схемы. По низкочастоному задавите помехи с помощью ФНЧ. Какая Вам нужна полоса пропускания по температуре 1Гц или 3Гц? Вряд ли больше. И меряйте счастливо свои милливольты. А уж по высокочастотному каналу природу не обманешь. Есть только два способа борьбы с помехами: экранирование и сужение полосы пропускания.
Что бы давать более подробные рекомендации, надо иметь более подробное описание Вашей задачки.
Удачи!

В принципе, всё получилось со стандартным преобразователем (ОУ + 1 резистор в ООС). Только одна проблема: датчик имеет выходное сопротивление в сотые доли ома. При подключении датчика или замыкании входа накоротко, напряжение на выходе подскакивает до 12В. Если включить между датчиком и входом резистор хотя бы на 10-20 Ом - всё более-менее нормально. Скорее всего, это из-за того, что потенциал виртуальной земли не совпадает с реальной. Для стабилизации питания использую 79L15 и 78L15 + конденсаторы до и после стабилизаторов на 1000 мкФ. Так же стоят керамические конденсаторы до и после.

ОУ К140УД17А

В чём может быть прикол?

Прикол может быть в том , что ОУ усиливает своё напряжение смещения И хорошо усиливает , ибо ООС практически не работает , при сопротивлении источника в сотые доли ома ..........

Напряжение смещения по паспорту - 2 мкВ (специально выбирал прецизионный).

И как это дело забороть? Вся проблема в том, что требуется усилитель с коэффициентом усиления около 10000 и крайне малым входным сопротивлением.

Сделать усилитель на двух ОУ, наверное. На первом - преобразователь ток - напряжения, но так, чтобы коэффициент усиления по напряжению у него был в районе нескольких сотен, а потом усилить вторым каскадом.
Без сопротивления, ограничивающего усиление по напряжению, в измерительной цепи видимо не обойтись.

MAX471\472 специализирован для таких целей, один с встроенным 35 милиомным current-sense resistor, другой без оного, почти все при нем,
Supply Voltage, RS+, RS-, VCC to GND....................-0.3V, +40V
RMS Current, RS+ to RS- (MAX471 only)..........................±3.3A
Peak Current, (RS+ to RS-) ......................................see Figure 5
Differential Input Voltage, RG1 to RG2 (MAX472 only) .....±0.3V
Voltage at Any Pin Except SIGN
MAX471 only ...........................................-0.3V to (RS+ - 0.3V)
MAX472 only ..........................................-0.3V to (VCC + 0.3V)
Voltage at SIGN......................................................-0.3V to +40V
Current into SHDN, GND, OUT, RG1, RG2, VCC................±50mA
Current into SIGN.................................................+10mA, -50mA
OUT Rise, Fall Time ILOAD = 50mA to 3.0A, ROUT = 2k,COUT = 50pF, 0% to 90%
4 µs
малюсенький совсем.
Проверен в деле.

Уважаемый 'immelstorm' !
Вроде уже писала про ЭТО. То, что Вы хотите сделать, кажется мне странным, извините.
Термопара Ваша по сути не является источником напряжения с последовательным резистором, а является термопреобразователем. Ее лучше всего представить как конденсатор и резистор последовательный. Емкостью конденсатора в данном случае является теплоемкость того, к чему она приделана.
К конденсатору через несколько RC цепочек присоединены генераторы (2 или больше).
Другая неплохая модель - двигатель (он же генератор) постоянного тока с маховиком - тоже не простым.
В Вашей схемотехнике, если пренебречь или убрать собственное сопротивление, Вы будете измерять тепловой поток между спаями. Если Вы именно этого хотите, то тогда делайте генератор тока, компенсирующий в нуль (можно и не в нуль, а какую нибудь другую величину, тогда будет поддерживаться некоторая разность температур...) ее эдс.
То, что Вы таким образом будете иметь, будет разность тепловых потоков к спаям. Если, теплопроводность постоянна и процесс стационарен, то это будет пропорционально с некоторыми оговорками разности температур объектов, к которым приделаны спаи. В нестационарном случае - бог весть что.
В одном из постов Вы писали про 500 килогерц. Это было серьезно?