Анонс:
Поставим задачу.
Имеется двуполярный сигнал от источника с высоким внутренним сопротивлением. Необходимо построить схематехнику так, чтобы ни одного подстроечного сопротивления, ни одной калибровки бы не требовалось. Таким источником, например, может быть pH электрод с внутренним сопротивлением доли гигаом и разнополярным сигналом в диапазоне ±250 мВ.
(см. http://ift.tt/1d9tHZR ).
Задача не решается «в лоб». Внутренний усилитель АЦП, как правило, имеет малый импеданс. Значит надо усилитель на вход по технологии CMOS. Это во-первых. Далее раз усилитель, то чем его питать? Двуполярное питание? Не хотелось бы… А как же ±250 мВ на входе? Это означает создание смещения, а это означает зависимость от точности питания, от точности сопротивлений, организующих смещение, даже при использовании источников опорного напряжения. Вот калибровки и потянутся… Это во-вторых.
Решение определилось в создании искусственной средней точки. Проведя поиск, нашлась даже специальная микросхема TLE2425, которая минимизирует колебания искусственной средней точки. А эти колебания возможны, когда токи потребления отдельных узлов «гуляют». Вот здесь об этом:
(см. http://ift.tt/1d9tF42)
Но в представленном решении оказалось все проще. Пусть себе гуляет. Я имею ввиду не кошку, а искусственную среднюю точку. Она организована может быть совершенно не симметрично относительно питания 3.3V, совершенно не точными сопротивлениями. Главное, чтобы суммарный ток через Rg1 и Rg2 был бы существенно выше потребления усилителя и АЦП, они единственные потребители, которые зависят от средней точки. Почему не важна стабильность? Да, потому, что средняя точка заведена на “-” внутреннего усилителя АЦП и входной сигнал тоже на неё опирается. Вот если бы минус этого АЦП сидел бы на земле, тогда точность средней точки относительно земли имела бы важное значение.
И ещё два замечания относительно всей конструкции. Если диапазон входного сигнала ±250 мВ, то средняя точка должна быть относительно земли выше 250 мВ. Пусть она будет 1 вольт, тогда диапазон относительно земли будет от -750мВ до 1250мВ, что вписывается и в верхнее ограничение до 3.3 вольт. И последний приятный факт. Точность питания в 3.3 вольта совсем не обязательна, как известно, многие современные операционные усилители к этому относятся «спокойно», если схемотехника не привязывается к питанию для каких-то других целей. Наша цель – отсутствие подстроек и калибровок выполнена. С этим разобрались…
Остальное, дабы не писать много букв вторично здесь...
- Измеритель без калибровок;
- Измеритель без подстроечных сопротивлений;
- Измеритель с высоким входным импедансом;
- Однополярное питание;
- Двуполярный сигнал на входе;
- АЦП не менее 16 бит;
- Простая программная реализация интерфейса I2C в режиме Mаster-Slave;
- Микроконтроллер;
- Борьба с помехами методом медианной фильтрации;
- Исходники для AVR-Studio;
Поставим задачу.
Имеется двуполярный сигнал от источника с высоким внутренним сопротивлением. Необходимо построить схематехнику так, чтобы ни одного подстроечного сопротивления, ни одной калибровки бы не требовалось. Таким источником, например, может быть pH электрод с внутренним сопротивлением доли гигаом и разнополярным сигналом в диапазоне ±250 мВ.
(см. http://ift.tt/1d9tHZR ).
Задача не решается «в лоб». Внутренний усилитель АЦП, как правило, имеет малый импеданс. Значит надо усилитель на вход по технологии CMOS. Это во-первых. Далее раз усилитель, то чем его питать? Двуполярное питание? Не хотелось бы… А как же ±250 мВ на входе? Это означает создание смещения, а это означает зависимость от точности питания, от точности сопротивлений, организующих смещение, даже при использовании источников опорного напряжения. Вот калибровки и потянутся… Это во-вторых.
Решение определилось в создании искусственной средней точки. Проведя поиск, нашлась даже специальная микросхема TLE2425, которая минимизирует колебания искусственной средней точки. А эти колебания возможны, когда токи потребления отдельных узлов «гуляют». Вот здесь об этом:
(см. http://ift.tt/1d9tF42)
Но в представленном решении оказалось все проще. Пусть себе гуляет. Я имею ввиду не кошку, а искусственную среднюю точку. Она организована может быть совершенно не симметрично относительно питания 3.3V, совершенно не точными сопротивлениями. Главное, чтобы суммарный ток через Rg1 и Rg2 был бы существенно выше потребления усилителя и АЦП, они единственные потребители, которые зависят от средней точки. Почему не важна стабильность? Да, потому, что средняя точка заведена на “-” внутреннего усилителя АЦП и входной сигнал тоже на неё опирается. Вот если бы минус этого АЦП сидел бы на земле, тогда точность средней точки относительно земли имела бы важное значение.
И ещё два замечания относительно всей конструкции. Если диапазон входного сигнала ±250 мВ, то средняя точка должна быть относительно земли выше 250 мВ. Пусть она будет 1 вольт, тогда диапазон относительно земли будет от -750мВ до 1250мВ, что вписывается и в верхнее ограничение до 3.3 вольт. И последний приятный факт. Точность питания в 3.3 вольта совсем не обязательна, как известно, многие современные операционные усилители к этому относятся «спокойно», если схемотехника не привязывается к питанию для каких-то других целей. Наша цель – отсутствие подстроек и калибровок выполнена. С этим разобрались…
Остальное, дабы не писать много букв вторично здесь...
Усилитель, АЦП, I2C, микроконтроллер и методы подавления помех
Aucun commentaire:
Enregistrer un commentaire