1

Тема: Реальне підсилення інструментального операційного підсилювача

Доброго дня.
Спаяв інструментальний підсилювач за наступною схемою:
http://replace.org.ua/extensions/om_images/img/5fb1875be9493/bd6068a5dcc0443911353769ccc40cf5.jpg
Під час регулювання потенціометром (на схемі Key=A) реальний діапазон коефіціенту підсилення склав приблизно від 0.7 до 2,
враховуючи те, що той потенціометр я викручував до 0 Ом, то коефіцієнт підсилення мав сягати значно більше, ніж 2.
Прошу мені допомогти, в чому може бути причина такого низького значення підсилення?

Подякували: 0xDADA11C71

2

Re: Реальне підсилення інструментального операційного підсилювача

У вас тутка на схемі 3 шт. Кей А, який саме ви регулюєте?

Подякували: Sergij1

3

Re: Реальне підсилення інструментального операційного підсилювача

Chemist-i написав:

У вас тутка на схемі 3 шт. Кей А, який саме ви регулюєте?

Прошу вибачення. Поправив позначення. Резистор Key=A (обвів жовтим).
https://replace.org.ua/uploads/images/10620/e567c4862790bb7c56c1543fc73aba8b.jpg

4

Re: Реальне підсилення інструментального операційного підсилювача

Кей-А - регулює струм між плечами початкового каскаду підсилювача, спробуйте регульнути Кей-С.
Операційний підсилювач має гіганський коей. підсилення але різності між інвертуючим входом та неінвертуючим, тому його ще називають диференційним.
На схемі двокаскадний підсилючав, ви регулювали коеф першого каскаду.
Тут є дуже багато нюансів з точністю і шумом.

5

Re: Реальне підсилення інструментального операційного підсилювача

Та ні, Key-C це балансування коефіцієнтів дільників по + і - плечах другого каскаду, придушення проходження синфазного сигналу.

А Key-A це саме підсилення, якщо при виведенні в 0 виходи першого каскаду не пішли в насичення в плюс і мінус, то це щось не те. Напруги на виходах першого каскаду як на моделі, наскільки можуть біля відповідного живлення, яи ні?

Мені тут не подобається ще все навколо KeyB бо воно навантажує KeyC і розбалансовує останній каскад, але тут до цього не доходить мабуть.

p.s. https://www.edn.com/the-inner-workings- … p-amp-ina/

Подякували: Chemist-i, leofun01, Sergij3

6

Re: Реальне підсилення інструментального операційного підсилювача

ReAl написав:

А Key-A це саме підсилення, якщо при виведенні в 0 виходи першого каскаду не пішли в насичення в плюс і мінус, то це щось не те.

Насичення під час тестів не спостерігав.
Саме так, Key=A - відповідно до класичного інструментального підсилювача, є тим потенціометром, за допомогою якого можна регулювати підсилення всієї системи - в цьому і зручність.

ReAl написав:

Напруги на виходах першого каскаду як на моделі, наскільки можуть біля відповідного живлення, яи ні?

Вибачте, про що тут йдеться? Я не зрозумів.

ReAl написав:

Мені тут не подобається ще все навколо KeyB бо воно навантажує KeyC і розбалансовує останній каскад, але тут до цього не доходить мабуть.

Для чистоти тестів я відпаяв все що стосується цієї частини (резистори 7, 8, 9, 10 на малюнку нижче). Ситуацію це не змінило. Цю частину я додав для компенсації зсуву нуля. Але, бачу, що вона на стільки мала, що і без компенсації мене задовольняє.

За порадою Chemist-i підкрутив Key=B. Щиро кажучи, не хотів це робити, бо цей потенціометр я відрегулював перед впаюванням у загальну схему так, аби відношення його плечей дорівнювало відношенню резисторів 1 і 2. Але заради науки відрегулював. Загальний максимальний коефіцієнт підсилення склав 10, що мене задовольняє. Додам що напруга на виході є лінійно залежа від падіння напруги на шунті (на вході) на необхідному мені діапазоні. Тобто зараз схема виконує призначену їй функцію.

Але питання малого коефіцієнта підсилення залишається. Відповідно до теорії (навіть з того джерела, яке подав ReAl), підсилення має бути:
https://replace.org.ua/uploads/images/10620/b7ef53028a7546d19c175f41ebd6a7ef.jpg,
в мене Rgain = 0...100кОм, R = 100кОм. Тобто можна було підсилювати аж до напруги живлення операціїних підсилювачів (звісно, в ідеальному випадку).

Подякували: ReAl1

7

Re: Реальне підсилення інструментального операційного підсилювача

Схема до попереднього поста
https://replace.org.ua/uploads/images/10620/2569219959b660d2d434cdf2fadf9294.jpg

8 Востаннє редагувалося ReAl (16.11.2020 02:43:02)

Re: Реальне підсилення інструментального операційного підсилювача

Sergij написав:
ReAl написав:

А Key-A це саме підсилення, якщо при виведенні в 0 виходи першого каскаду не пішли в насичення в плюс і мінус, то це щось не те.

Насичення під час тестів не спостерігав.
Саме так, Key=A - відповідно до класичного інструментального підсилювача, є тим потенціометром, за допомогою якого можна регулювати підсилення всієї системи - в цьому і зручність.

ReAl написав:

Напруги на виходах першого каскаду як на моделі, наскільки можуть біля відповідного живлення, яи ні?

Вибачте, про що тут йдеться? Я не зрозумів.

На першому скріні моделі при 0 резиісторі напруги на виходах перших двох ОП мінус вісім з копійками і плюс вісім з копійками. Тобто дотягли до живлення такою мірою, якою дозволяє внутрішня схема.
На скріні з підписаними резисторами, де вже струм 10А, 2.2 вольти на шунті, верхній ОП на виході має -2.25, нижній 4.44, між ними різниці 6.69 В як приблизно і має бути 2.2 * (100+98+100) / 98.
А от викрученим 3-тім резистором ця різниця 6.69 В ослабилася, бо плюсова частина 4.44 сильно поділилася, там і 7..10 «допомогли» поділити.

До речі, там помилка у статті по лінку, я просто гуглонув і повірив EDN, не перевіряв перед тим, як сюди лінк дати.
Там у формулах G = 1 + 100k / Rg правильно лише якщо написати Rf = 50k або на схемі написати Rf/2 поруч з тими резисторами.
Якщо вважати, що кожен резистор саме Rf, то
G = (Rf + Rg + Rf) / Rg
або, якщо спиратися не на той факт, що Напруга_на_Rg = U+ - U-, а на Vcm і розглядати дві половинка окремо, як у статті, то
G = 1 + Rf / (Rg/2)
(бо у половинці схеми бере участь Rg/2) що те ж саме.

Sergij написав:

За порадою Chemist-i підкрутив Key=B. Щиро кажучи, не хотів це робити, бо цей потенціометр я відрегулював перед впаюванням у загальну схему так, аби відношення його плечей дорівнювало відношенню резисторів 1 і 2. Але заради науки відрегулював. Загальний максимальний коефіцієнт підсилення склав 10, що мене задовольняє. Додам що напруга на виході є лінійно залежа від падіння напруги на шунті (на вході) на необхідному мені діапазоні. Тобто зараз схема виконує призначену їй функцію.

Так отож, там і маж бути підібрано відношення. Тільки треба було б брати низькоомний резистор, розпертий між двома високоомними для більшої точності і стабільності такого налаштування.
Викрутивши цей резистор, ви просто почали підсилювати синфазну складову, напівсуму виходів двох ОП першого каскаду.

І це треба розбиратися, де в реальній схемі біда.

Але:
тут інструментальний підсилювач непотрібен. Один кінець шунта намертво на землі.
Великий КОСС (коефіцієнт ослаблення синфазного сигналу, те, чого добиваються викручуванням резистора 3 на відношення 1 і 2) тут геть непотрібен, бо синфазний сигнал строго рівний половині напруги на нижньому по схемі кінці шунта, половині корисного сигналу.
Тобто цілком досить звичайного включення ОП, каскад без інверсії.
І для LM324 при сотнях кілоом вже бажано підрівняти опори по входах, бо вхідні струми у нього немалі.

p.s. якраз нещодавно для заміру середнього струму двигуна, на який ШІМ подано, паяв на LM358 підсилювач з фільтром. Шунт 0.1 оми, струм там до ампера, підсилення точне цікавим не було, бо головне форма. На першому ОП фільтр другого порядку з підсиленням 2, потім ще каскад з підсиленням 11 (бо такі резистори були під рукою).

Подякували: Sergij, leofun01, HetmanNet3

9

Re: Реальне підсилення інструментального операційного підсилювача

Шановний ReAl, дякую, ви багато чого прояснили мені в моїй схемі. З вашою інформацією, мені здається, я вже знайду, що в реальній схемі не так.
Щодо доцільності застосування саме інструментального підсилювача - я використовуватиму цю схему в місцях, де шунт не завжди буде на землі. (Хоча, може, тут і піде звичайна схема диференційного підсилювача?).
Одразу передбачаю особливості вимірювання такою схемою заземлених/незаземлених джерел сигналу при заземленій/незаземленій даній схемі, які мене вже турбують. Але то вже з часом і, мабуть, в іншій темі.

10

Re: Реальне підсилення інструментального операційного підсилювача

Якщо шунт може плавати довільно, то потрібен інструментальний, щоб задавити синфазну складову.
Але якщо він «просто» не на землі — наприклад, у шині живлення, то тоді є кращі варіанти.
Ось гарний огляд від Linear Technology (тепер частина Analog Devices).
Дивіться Fig 5, те ж саме випускають у вигляді готових мікросхем.

Подякували: Chemist-i, leofun01, Sergij3

11

Re: Реальне підсилення інструментального операційного підсилювача

Sergij написав:

(Хоча, може, тут і піде звичайна схема диференційного підсилювача?).

Ой, тут я дещо неуважно відповів.
Звичайне диференційне підключення ОП (як вихідний каскад в інструментальному) загалом годиться, просто треба уважно дивитися задачу, на номінали резисторів і діапазон вимірюваного струму.
Якщо резистори великі, почнуть впливати вхідні струми ОП, якщо надто малі, то своїм струмом даватимуть похибку вимірювання.

Якщо діапазон 1 А і 10 біт, то молодший біт важить приблизно 1 мА, все доволі просто.
А якщо навіть 10 А, але 16 біт, то молодший біт вже всього близько  0.15 мА.

Подякували: Sergij1

12

Re: Реальне підсилення інструментального операційного підсилювача

Дякую за уточнення.
Ну, тут в молодший біт буде важити майже 10мА (10 біт, діапазон 10А). Такої точності мені вистачить.
Взагалі, я взявся саме за інструментальний підсилювач задля експерименту, по-перше: подивитися, на скільки чутливим і точним він може бути (тому що пізніше мені треба буде щось, що вимірює мікроампери); по-друге: якщо не буде достатньо точним, використовуватиму там, де точність велика не потрібна.