Стояла задача построить схему измерения с большим входным сопротивлением в районе 100 МОм, с точностью измерения сигнала 0.1%. Исследуемый сигнал до 2.5 Вольт выделяется на резисторе 100КОм.

Выбрана такая схема для буферирования и передачи сигнала на АЦП 16 бит ADS8321:



при R3/R4 = R1/R2
Uout=(1+R4/R3)(U2-U1)


Я схему эту реализовал, ОУ прецизионный RAil to Rail AD8572, аналог opa335 только сдвоенный. R1=R3=1kOm, R2=0 Ку=1 схема работает. Но не все так хорошо как хотелось бы. Дело в том что эта схема просаживает исследуемый сигнал. При выходе 1в сигнал после подключения схемы понижается до 0.6 В. Получается сопротивление схемы доходит до 2-10 мОм, точнее не измерить. А должна быть в районе 100 Мом. На резисторе 100 КОм выделяется 1В, то есть ток доходит до 10 мкА в нагрузке. И нужно его осторожненько снять, что бы сильно не просадить на нагрузке. Я вот теряюсь в догадках, что делать?


Может прямо сигнал подать на вход АЦП ADS8321. Если я правильно понял входное сопротивление АЦП 1ГОм.

Или параллельно с резистором, с которого снимается сигнал повесить конденсатор на 1мкф, не электролит. Что бы в нем какой-то ток запасался? Хотя это не спасет ситуацию...

Во время выборки входное сопротивление резко падает.

Возможно только при низкой частоте выборок.
А может это ваш измеритель подсаживает схему?
Кстати, а какое у вас питание? Двуполярное?
ЗЫ Для диф. измерения лучше подходит инструментальный ОУ.

Питание двуполярное +-2,5 вольта. Как и сигнал который поступает на вход этой схемы. Сигнал снимается с резистора подключенного к земле и к выходу установки у которой нет ни ОС ни какой-то стабилизации выходного напряжения ни запаса по току. То есть я один из входов ОУ (U1) сажу на 0 вольт, то есть на землю, а на другой (U2) и подаю сигнал. Сигнал снимается с АЦП на частоте 1 КГц, то есть раз в 1 ms.

По поводу инструментального ОУ не понял.....Если есть предложения разъясни плиз.

А зачем такие трудности ? Почему нельзя собрать повторитель без единого резистора, и подать на его вход сигнал, выход на АЦП?

Думал что у вас сигнал подается на U1, U2, так как ваша схема это инструментальный уселитель на двух ОУ.

Что-то у Вас не то. У этого опера входной ток дают всего 10 пА, что на три (!) порядка меньше тока в нагрузке. А просадка почти вдвое. Что-то не то. Проверьте, исправен ли опер, нет ли там на входе в параллель чего-нибудь. Чем измеряете? В какой точке? Не вносит ли само измерение ошибку?

Если нужно измерять именно ток, то, может, использовать не усилитель напряжения, а преобразователь "напряжение-ток"?


Не, напрямую соединять, имхо, плохая идея. Даже если "развязать" RC-цепочкой. Импульсное потребление из источника сигнала может привести к переходному процессу, который при таких величинах сопротивлений и токов будет не быстрым - пока установится с приемлемой точностью. Хотя, если условия задачи это позволяют... Но я бы не стал. Надо с операционником разобраться, не должен он так себя вести.

Пробовал и просто повторитель на ОУ, но получилось что у него сопротивление внутри не бесконечность. Он еще больше присаживал к земле сигнал. Может с этим ОУ AD8542, что то не то? Он аналог OPA335.

А у этой схемы оказывается сопротивление 150КОм получается, это я расчитал исходя из уровня просаживания. Не понятно почему так просаживается сигнал. В чем ошибка?

А какие транзисторы на входах ОУ стоят? Попробуйте инструментальный усилитель на ОУ TL062 собрать. Там полевые на входе. И в даташит есть схема включения. Ну или поискать из AD со входным током несколько пикоампер.

Попробуйте для сравнения в качестве первого ОУ OPA656 с JFET входом.
У него правда ДД меньше, но для того чтобы определится в чем проблема 74 dB, IMHO, хватит.

off. Sorry

гляньте на OPA827 от BB(TI)
http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/opa827.html
на них еще цены нет но образцы дали....

Что делать? Коренной исторический вопрос.
Плату помыть. Не помогает?
Сделать охранное кольцо.
Не помогает?
Тогда к доктору...Измерить температуру... Там входной ток до 200pA.
А Вам действительно нужен автобалансирующийся операционник? Похоже - нет.
Если - нет, то есть и с меньшими входными токами.
А какое у Вас выходное сопротивление источника? Может Вы хотите очень быстро, а входная емкость не хочет?

Да тут вообще косяк какой-то ! не может ОУ на полевых транзисторах со входным током в пикоамперы подсадить источник сигнала с сопротивлением в 100 ком аж на 40% Ну никак не может . Таких чудес в природе не бывает . Такое было бы , если бы мы К140УД1 туда всунули

соответственно вопрос: что же все-таки товарищ пытается измерить. если это потенциал хлор-серебряного электрода, то все понятно. а если действительно 100КОм сопротивление источника - то масса вариантов

Скорей всего первый оу не тянет 500 ом и просаживается, отчего приоткрывается защитный диод на входе и даёт большой bias. Попробуйте 10к.

tochno, tochno, soglasen s predydushim postom. Y menia takoe bulo, ne tianet OpAmp. Nado povushat' nominalu resistorov, lychshe to desiatkov kOhm.

КОнечно , резисторы маловаты для такой схемы ..... но с другой стороны , трудно поверить , что ОУ не способен отдать в нагрузку ток в 2 ма . Таких чахлых ОУ я не встречал , честно говоря ..............
А может быть , ему питания не хватает ? Я бы испытал этот ОУ в режиме повторителя , без всяких резисторов , и с нормальным питанием +-12 вольт , и посмотрел , как он будет себя вести . В конце концов , ОУ может быть просто неисправным .

Да вы сперва даташит почитайте , там указано максимальный выходной ток 30мА, а при 2мА он сможет выдать аж на 100мВ меньше питания!!!!


Output Current = 30mA при питании +/- 2,5В.

Посмотреть как с него кишки вылезут . Смотрите "ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS" там написано "Supply Voltage = 6В"(+/-3В) максимум .
А єто запросто, темболее это устройство боится статики "ESD CAUTION" !!!
Да поставте вы другой ОУ можно такой же только новый, или любой другой с полевым входом, и узнаете в нем проблема или нет.

Ну значит , +-3 вольт подать , раз он такой низковольтный Хотя конечно , если ОУ рассчитан на питание +-2,5 , то должен он нормально работать , и точка . И напряжение 1 вольт уж точно далеко от предельных при питании в 2,5 вольт . Я согласен , скорее всего опер просто неисправен , а мы тут дебаты разводим ......

просто вопрос...а какое сопротивление щупа для измерения которым меряли просадку с 1 до 0,6 В

Еще вопрос. А какое напряжение на датчике? Как он запитан? Хорошо бы схемку...

Вопрос, ещё вопрос... И у меня вопросы:
1) А зачем нужен резистор R1, если R2=0 ? Чтобы первый операционник дополнительно подгружать?
2) Номинал резистора R2 что, тоже 0 Ом? Пардон, тогда и R3 не нужен!

...Посмотрите, пожалуйста, не текут ли еще как нибудь "дополнительные" входные токи, напрмер через землю (земли, утечки земель)... т.е. качественно ли изолирована у Вас эта входная часть... земля ведь тоже входной "конец"... нет ли сетевой помехи (50Гц)... которая, например, выпрямляется или просто усиливается и суммируется...
Проясните полную схему и главное, конструкцию...

вопросы к автору:
1. источник сигнала (тока, текущего через 100к) и измерительная схема кроме входов "U1" и "U2" имеют точки обмена потенциалами?
2. кроме создания напряжения для измерения, нужен ли в цепи источника резистор 100к?

Измерения проводились китайским тестером в диапазоне от 2 -20 МОм, какое его сопротивление не знаю. Тестер самый обычный не дороже 500 рублей. Просто показания на микроамперметре не изменялись. Микроамперметр включен последовательно с резистором с которого снимается исследуемый сигнал.

Здесь примерная схема: http://nakulikovo.narod.ru/cxema.bmp
после трансформатора, который работает на частоте 30 000 Гц примерно, напряжение, посредством умножителя напряжения реализованного на большом количестве диодов и конденсаторов усиливается до 50 000 В. В цепи нагрузки включен резистор на 1 Гом и резистор с которого и снимается сигнал а так же микроамперметр, который показывает ток в цепи нагрузки, обычно до 50 мкА, что соответствует 50 000В. Вот и вся схема. А дальше в простейшем случае повторитель напряжения, котрый у меня пока и не работает или схема инструментального усилителя. И далее на АЦП. На исследуемом резисторе выделяется сигнал до 2.5 В

Попробуйте так:

Попробуйте такую схему:
+) измеряемый ток протекает через ОС операционника
-) зависимость 0кВ - 2.5В, 50кВ - 0В, т.е. инверсная.

Дело в том, что схему очень желательно не изменять. В том смысле что бы можно было бы контроллировать линейность преобразования сигнала от резистора через ОУ к АЦП.

Данная схема достаточно линейна и точна (при стабильности опорного Uref 2.5В).
Подобной схемой мне удавалось измерять довольно малые сигналы.
Поправьте, если неправ теоретически, но на практике выходило, что инвертирующий усилитель с шунтом в ОС для токовых источников не только точнее неинвертирующего (буферизирующего падение на шунте), но и гораздо менее шумный.

А стабилитрон в режиме микротоков работать будет?

А как сконструирован резистор в 1G? При таких напряжениях это очень важно.

Он тут, я вижу, лишь защитную функцию выполняет, но некоторую погрешность, несомненно, внесёт.

Я бы предложил делать так как в схеме в архиве. Ну и питание конечно проследить чтоб чистым было.

Да, он нужен только для того, чтобы защитить операционник на всякий случай.
Насчёт погрешности... Надо посмотреть (измерить) - каков ток утечки стабилитрона 5.1В на напряжении 2.5В. Может быть и утечки то практически не будет.

Утечка будет . Стабилитроны вообще нельзя использовать в режиме микротоков , для защиты нужно использовать только диоды , подключённые к земле и к питанию . Да ещё и диоды выбирать с меньшей утечкой .........

Люди у меня всего один вопрос. Вчера опять сидел в лаборатории до ночи и пытался реализовать банальный повторитель на TL064, как на схеме приведенной ранее. На плюс ОУ вход, инвертирующий вход на выход. ОУ выполнен на JFET технологии с большим входным сопротивлением. Повторитель линейно работает при входном сигнале от 0 до 1В ток на исследуемом резисторе достигает 20мкА, а выше он уже выдает экспоненциальную зависимость с Коэф. усиления меньше единицы. Вот как на этом рисунке, я примерно изобразил график. http://nakulikovo.narod.ru/ach.bmp Питание +-5В, биполярное. Сигнал от 0 до 3В на входе, токи через резистор с которого снимается сигнал до 70 мкА. Просто очень хочется понять причину такого поведения ОУ. Если есть объяснения этому феномену, напишите пожалуйста.

При указанных условиях все должно прекрасно работать. Выходное напряжение ОУ при таком питании 3,75 В. Нужно смотреть саму конструкцию. Может при таких напряжениях что-то куда-то подтекает. Попробуй нагрузить ОУ резистором 10 кОм. В любом случае не думаю что причина в самом ОУ. Смотрите конструкцию.

Может ОУ возбуждается? Если есть осцилограф - посмотрите что у ОУ на выходе, а за одно и осцилограмму на резисторе с подключенным ОУ и без него.

Может земля влияет, которую я из питания вытянул и притянул к измеряемой земле?
Я перерисовал схему http://nakulikovo.narod.ru/cxema2.bmp ... Может ее отрубить. А ОУ в режиме повторителя, через резистор в 10Ком от инвертирующего входа посадить на землю?

На схеме перепутана распиновка , попутан выход с Uпит+

Это просто опечатка....

У меня тут такая мысль возникла. Может паралелльно этому резистору повесить конденсатор не электролит примерно на 1 мкф. Может там какая то помеха приводит ктакому эффекту?

В схеме всё нормально должно работать.
Есть две причины, которые могут дать подобный эффект
1. Высокочастотная наводка - детектируясь в оу. тест - конденсатор параллельно 50к
2. Конечное сопротивление источника питания - очень серьёзная вещь , на высоких напряжениях лечится тяжело. Тест - запитать всё от батареек.
И ещё может быть я плохо читал - что за квадратик с цифрами подключен последовательно с 50к - наверно дело в нём?

Умножитель напряжения перерисовать не лишне.

Да , если это прямоходовый источник HV - то самая серьёзное что может быть это комбинация п1 и п2 и осцилографа подсоединённого к земле - сиё не лечится.

Это микроамперметр, стрелочный 70х годов выпуска. Класс точности не знаю, шкала до 100 мкА.

Источник питания для ОУ, выполнен на независимом от этого трансформаторе. С вторичных обмоток напряжение выравнивается на диодных мостах, фильтруется конденсаторами и стабилизируется до напряжений +5В и -5В микросхемами стабилизаторами 7805 и 7905 соответственно.


Если есть смысл, а что не понятного в нем? Там таких диодов штук 1000 наверное ....
Умножитель напряжения управляется амплитудой сигнала постоянной частоты где-то 32 000 Гц в первичной обмотке. То есть не частотой а амплитудой в первичной обмотке, частота постоянная.

http://www.cqham.ru/uu1.htm

посмотрите здесь, может чего понравится... а такое включение трансформатора как у Вас... не надо так делать. или диоды выгорят или транс.

Я схему умножителя не делал, я как бы автоматизирую то, что сделано до меня...

Значит что-то там другое собрано. Так как нарисовано Вами не очень работоспособно. Думаю что-то напутано...

Попробуйте запитать оу от батареек и вместо осцилографа тестер - у меня было нечто похожее -
пришлось делать источник питания на феррите 50вн - ёмкость источника получилась меньше 1пф - и помогло, а у нашего транса на 50гц - например тпг - ёмкость порядка 30пф ....

Проблема разрешилась сравнительно просто, был поставлен конденсаторный фильтр. То есть конденсатор в паралель с резистором с которого снимался сигнал. Вот этот конденсатор и увел какие то высокочастотные помехи. Так что пока аналоговая часть работает хорошо. Притензий не имею. Всем огромное спасибо за вклад в решение этой проблемы....