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就上次那个热电偶信号放大继续讨论(away救急) |
| 作者：_21icbbs 栏目：模拟技术 |
因为帖子太长，所以重开一帖，原帖见： //bbs.21ic.com/club/bbs/list.asp?boardid=2&t=2262524&tp=%u6025%uFF01%u8FD0%u653E%u95EE%u9898%uFF08%u70ED%u7535%u5076%u4FE1%u53F7%u653E%u5927%uFF09--%u627E%u5230%u65B0%u89E3%u51B3%u65B9%u6CD5%uFF0C%u5927%u5BB6%u8BA8%u8BBA%uFF01 * - 本贴最后修改时间：2006-10-10 10:29:21 修改者：_21icbbs |
| 2楼： | >>参与讨论 |
| 作者： _21icbbs 于 2006/10/10 10:22:00 发布：
测试结果汇报 经过多次修改，最终成了现在这幅图纸，现把测试结果公布如下： 传感器开路时：Vout=4.862V 传感器短路时：Vout=1.21V V1-V2=43.0MV时：Vout=3.450V 计算增益=51.395 V1-V2=41.0MV时：Vout=3.359V 计算增益=51.682 V1-V2=41.5MV时：Vout=3.378V 计算增益=51.518 V1-V2=40.1MV时：Vout=3.302V 计算增益=51.421 V1-V2=39.4MV时：Vout=3.266V 计算增益=51.421 V1-V2=69.0MV时：Vout=4.810V 计算增益=51.739 V1-V2=76.0MV时：Vout=4.829V 计算增益=47.22 V1-V2=144MV时： Vout=4.830V 计算增益=24.813 V1-V2=-41.4MV时：Vout=0.597V 测试电路说明： 1：因为我手上没有高精度的电阻，所以现在都是用的5%精度的电阻； 当传感器短路时，Vout=1.21与理论数值1.24V有不小偏差，从电路上看，应该是R5=R6=R7=R8这几个电阻匹配不好引起的，电阻精度够的话，这个问题应该没有这么严重！（不知道分析对不对？） 并且因为电阻精度不高，所以设计的50倍放大增益变成了设计的51多一点。 2：当V1-V2>69.0MV后，就会出现输出不能按设计增益放大的现象，这应该是输入信号上叠加的2.5V共模信号以及电源电压限制引起的，当用+5V供电运放时，V1-V2>43.0MV就会出现这样的现象，所以我把+5V改成了+9V供电。 3：因为运放电源变成了+9V，所以输出可能出现超出+5V的情况，所以在Vout处加了一个5V的稳压管限伏，防止出现高电压把AD口烧坏。（这会不会影响AD采样？） 4：在最后一级运放输出端我下拉一个10K电阻到地，感觉加不加也没多大关系，但看运放的手册都好象有一个带10K负载时的温度漂移特性，感觉不加好象也没关系。 5：感觉这套电路下来，总体成本似乎有点高了，大家有没有别的办法降低点成本。 * - 本贴最后修改时间：2006-10-10 10:33:44 修改者：_21icbbs
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| 3楼： | >>参与讨论 |
| 作者： _21icbbs 于 2006/10/10 10:23:00 发布：
图片附件可下载后用PROTEL打开看 * - 本贴最后修改时间：2006-10-10 10:34:31 修改者：_21icbbs |
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| 4楼： | >>参与讨论 |
| 作者： _21icbbs 于 2006/10/10 10:28:00 发布：
原本打算Vref1也用+1.24V激励 但设计测试中，发现Vref1也用+1.24V的话，好象电路根本就行不通，大家帮忙分析一下这是为何？ 如果可以省去+2.5V电压源的话，还是可以减少不少麻烦的。 另外，如果Vref1用AD的电压基准+4.096V做激励的话，不知道能不能行的通？ （我现在没有+4.096V的电压基准，大家帮忙看看，如果差不多可行，我用TL431再调一个测试看看） |
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| 5楼： | >>参与讨论 |
| 作者： tuwen 于 2006/10/10 13:36:00 发布：
图中的测量放大器没有负电源不行 按照图中的用法，LM324必须有负电源才行。这是造成误差的主要原因。 |
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| 6楼： | >>参与讨论 |
| 作者： _21icbbs 于 2006/10/10 15:20:00 发布：
TO tuwen 这个电路引入了Vref1/Vref2应该完全可以不要负电源了把？ 从我实际测量的结果看，没有负电源也没有什么问题啊？ 我感觉现在总体的测量结果还算可以啊，基本满足了小信号的放大了把？ |
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| 7楼： | >>参与讨论 |
| 作者： tuwen 于 2006/10/10 18:34:00 发布：
抱歉，没注意到VREF 有了VREF1/VREF2，是可以不要负电源的。 另外，根据R3=10K，RG=1K，增益只有21倍，怎么来的50倍呢？是不是电阻标错了？ |
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| 8楼： | >>参与讨论 |
| 作者： awey 于 2006/10/10 21:24:00 发布：
大有进步，鼓励一下 要降低成本，可以考虑： Vref1＝Vref2，应该可以的，只要运放在其动态范围内就行，可以改变一下热电偶的极性看看。 Vref1可以用4.096V通过电阻分压，再运放跟随来产生，这样就可省下两个TL431了 还有那个TC不知做什么用的？能省吗？ |
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| 9楼： | >>参与讨论 |
| 作者： tuwen 于 2006/10/11 8:08:00 发布：
324的失调电压较大 1.24V的Vref2到输出端变成了1.21V，主要原因应该是左侧两个324的失调电压造成的。应考虑换用更精密的运放。 V1-V2>69.0mV后增益失常的原因，可能是V2的那个运放的输出电压向下摆动到接近0V所致。提高Vref1可以改善。 Vref1也用1.24V不行，因为V2电压经放大后输出电压是向下摆动的。用1.24V则向下摆动的空间太小。 建议V1、V2两个运放改用OP07，Vref1提高到4.5V左右。单9V电源不变。右侧运放用324或358不变，Vref2不变。 另外，图中Vref1的接法不对称，可以考虑R1R2不接地，原接地端连起来接到Vref1。 |
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| 10楼： | >>参与讨论 |
| 作者： _21icbbs 于 2006/10/11 8:50:00 发布：
TO away and tuwen 放大倍数确实搞错了，应该是51K电阻 TC就是指热电偶拉； TO TUWEN： 放大电压是上偏的，TC+接热电偶正端，TC-接负端，0度以上输出电压>1.24V 我现在最大的愿望就是把运放供电电压降到+5V，+9V供电多了好多麻烦。 运放我现在选用MCP609或者MCP619，性能应该比OP07好多拉。 TO AWAY： 我怎么才可以省去那两个TL431？ 电阻分压后再跟随的话，还需要两个运放的啊，我现在用的是4运放MCP619，算上放大的3个运放，一共要5个运放了。 我打算用电源+5V通过电阻分压得到+2.5V提供给Vref1，但电源+5V同时给MCU等供电，波动可能会稍大点，我就怕这个波动对放大电路有影响！！！ Vref2用+4.096用电阻分压的方式再运放跟随（正好4运放还有一个没用）供给； |
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| 11楼： | >>参与讨论 |
| 作者： tuwen 于 2006/10/11 8:54:00 发布：
还可以考虑令Vref2=0 如果在实际使用中，V1-V2最低不会到达0，例如至少有若干毫伏，那么可以考虑令Vref2=0，省去一个基准电压。因为单电源运放324（358）是可以这样用的。这样也增大了输出电压（Vout）的摆动范围。 |
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| 12楼： | >>参与讨论 |
| 作者： _21icbbs 于 2006/10/11 14:42:00 发布：
不能令Vref2=0 V1-V2不仅可能等于0，还有可能等于负电压呢。 |
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| 13楼： | >>参与讨论 |
| 作者： afanti 于 2006/10/12 13:27:00 发布：
re 5V的稳压管不好，实际上，他在4.7V左右就开始工作了。 另外，你的这个差分放大电路要求的条件太高了。 |
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| 14楼： | >>参与讨论 |
| 作者： awey 于 2006/10/12 14:41:00 发布：
看看这样行吧？ 电路稍稍改一下，R1、R2不要接地，而接到Vref1上面，使输入信号平衡对称，抵消了失调电压的影响，提高抗共模干扰能力。 考虑运放供电有9V，Vref1干脆直接用4.096V的，而Vref2用4.096V电阻分压再跟随输出1.2V ,这样就可以省掉两个431了。 |
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| 15楼： | >>参与讨论 |
| 作者： _21icbbs 于 2006/10/12 15:13:00 发布：
我已经把电源搞到+5V供电了，但现在…… 又出了点新问题（计算值和实际测量值偏差的问题） 又出了点新问题（计算值和实际测量值偏差的问题） 我现在调整图中的标号为POT的可调电位器来模拟热电偶的输出电压； 当信号比较弱的时候，实际测量出的增益和设计计算增益偏差较大，根据图纸我的设计增益应该为52倍左右，当信号（V1-V2）<1MV以下时，实际测量增益只有20~40多，并随着信号的增强，增益逐渐向52靠拢，当信号增强到一定强度后，增益就稳定在52倍左右基本不变了，请问有什么好办法处理这个问题？ 现在用的MCP609测试的了，性能确实是LM324没办法比的拉，我已经搞成+5V供电了，效果还是可以的，现在主要是在1mV以下出现了这个问题，我看手册上讲：MCP609/619是PNP输入的特性，请问会不会因为这个导致的这个现象产生？ 还有一种可能就是MCP609/619对共模抑制能力还不够强，因为输入信号偏置了一个+2V左右的共模电压进去，这个共模电压在输入信号较弱的时候对最后一级的放大输出产生了比较明显的干扰！ 斑竹再帮忙分析一下！！！ 现在把两个TL431全部去掉了，只保留了一个MCP1541的4.096V的电压基准。
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| 16楼： | >>参与讨论 |
| 作者： _21icbbs 于 2006/10/12 15:17:00 发布：
运放的PNP输入指什么意思？ 是否针对CMOS而言的另一种输入信号要求？ 即PNP输入失调更大，并需要较大的输入电流？ |
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| 17楼： | >>参与讨论 |
| 作者： afanti 于 2006/10/13 13:17:00 发布：
re 建议你使用仪表放大器算了，一颗片子搞定。AD8553，AD8221都可以，单电源供电，AD8553还是rail-to-rail的。价格小于1USD。 |
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| 18楼： | >>参与讨论 |
| 作者： _21icbbs 于 2006/10/13 15:28:00 发布：
AD8553、AD8221可以1USD买到？ 不可能的把？ 哪儿有卖？ 我查的参考价都要20元左右的拉。 仪表放大器好象都是集成输入偏置，好象这两个都是偏置的0.6V，请问怎么做热电偶的断偶检测啊？ |
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| 19楼： | >>参与讨论 |
| 作者： awey 于 2006/10/13 15:42:00 发布：
放大倍数与输入信号太小无关 干扰信号与失调电压并不会随输入信号的减小而减小，所以信号小时相对误差增 大，对于相对固定的直流误差，可以通过软件去除，而交流的干扰信号则要通 过电路来保证。 输入偏置最好不要直接用电源，建议用两个电阻对4.096V分压取得，再分别接 两个电阻到热电偶的两端，对抗干扰有利。 ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ |
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| 20楼： | >>参与讨论 |
| 作者： KYLXH 于 2007/11/26 18:27:42 发布：
看你们是好麻烦的啦，用一个OP07放大，上拉470K做断偶，IN4148做冰点补偿，有问题用软件补偿， 万一玩不来你用AD595（K）AD594（J），带冰点补偿10MV/ C，单电源供电，价格我问的29.5元。欢迎讨论kylxh@163.com |
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| 21楼： | >>参与讨论 |
| 作者： 菜鸟 于 2009/5/3 11:53:26 发布：
图中放大倍数是1+2R2/RG还是1+2R3/RG啊？ |
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| 22楼： | >>参与讨论 |
| 作者： 乌鸦 于 2010/3/24 20:38:24 发布：
20楼的是最好的办法。 预算20元的话，问题好办得很。加一个EEPROM，每块板都做一次校准，校准数据存入EEPROM，这样精度极高，加上校准的人力成本也只需几元。 |
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