就上次那個熱電偶信號放大繼續(xù)討論(away救急)

作者：_21icbbs　欄目：模擬技術

就上次那個熱電偶信號放大繼續(xù)討論(away救急)
因為帖子太長，所以重開一帖，原帖見：
http://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

* - 本貼最后修改時間：2006-10-10 10:29:21 修改者：_21icbbs

2樓：

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作者： _21icbbs 于 2006/10/10 10:22:00 發(fā)布：

測試結(jié)果匯報
經(jīng)過多次修改，最終成了現(xiàn)在這幅圖紙，現(xiàn)把測試結(jié)果公布如下：

傳感器開路時：Vout=4.862V
傳感器短路時：Vout=1.21V
V1-V2=43.0MV時：Vout=3.450V           計算增益=51.395
V1-V2=41.0MV時：Vout=3.359V           計算增益=51.682
V1-V2=41.5MV時：Vout=3.378V           計算增益=51.518
V1-V2=40.1MV時：Vout=3.302V           計算增益=51.421
V1-V2=39.4MV時：Vout=3.266V           計算增益=51.421
V1-V2=69.0MV時：Vout=4.810V           計算增益=51.739
V1-V2=76.0MV時：Vout=4.829V           計算增益=47.22
V1-V2=144MV時： Vout=4.830V            計算增益=24.813

V1-V2=-41.4MV時：Vout=0.597V

測試電路說明：
1：因為我手上沒有高精度的電阻，所以現(xiàn)在都是用的5%精度的電阻；
當傳感器短路時，Vout=1.21與理論數(shù)值1.24V有不小偏差，從電路上看，應該是R5=R6=R7=R8這幾個電阻匹配不好引起的，電阻精度夠的話，這個問題應該沒有這么嚴重�。ú恢婪治鰧Σ粚Γ浚�
并且因為電阻精度不高，所以設計的50倍放大增益變成了設計的51多一點。
2：當V1-V2>69.0MV后，就會出現(xiàn)輸出不能按設計增益放大的現(xiàn)象，這應該是輸入信號上疊加的2.5V共模信號以及電源電壓限制引起的，當用+5V供電運放時，V1-V2>43.0MV就會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象，所以我把+5V改成了+9V供電。
3：因為運放電源變成了+9V，所以輸出可能出現(xiàn)超出+5V的情況，所以在Vout處加了一個5V的穩(wěn)壓管限伏，防止出現(xiàn)高電壓把AD口燒壞。（這會不會影響AD采樣？）
4：在最后一級運放輸出端我下拉一個10K電阻到地，感覺加不加也沒多大關系，但看運放的手冊都好象有一個帶10K負載時的溫度漂移特性，感覺不加好象也沒關系。
5：感覺這套電路下來，總體成本似乎有點高了，大家有沒有別的辦法降低點成本。

* - 本貼最后修改時間：2006-10-10 10:33:44 修改者：_21icbbs

3樓：

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作者： _21icbbs 于 2006/10/10 10:23:00 發(fā)布：

圖片附件可下載后用PROTEL打開看

* - 本貼最后修改時間：2006-10-10 10:34:31 修改者：_21icbbs

http://bbs.21ic.com/upfiles/img/20061010103412303.rar

4樓：

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作者： _21icbbs 于 2006/10/10 10:28:00 發(fā)布：

原本打算Vref1也用+1.24V激勵
但設計測試中，發(fā)現(xiàn)Vref1也用+1.24V的話，好象電路根本就行不通，大家?guī)兔Ψ治鲆幌逻@是為何？

如果可以省去+2.5V電壓源的話，還是可以減少不少麻煩的。

另外，如果Vref1用AD的電壓基準+4.096V做激勵的話，不知道能不能行的通？

（我現(xiàn)在沒有+4.096V的電壓基準，大家?guī)兔纯�，如果差不多可行，我�?a target="_blank" href="http://www.udpf.com.cn/icstock/688/TL431.html">TL431再調(diào)一個測試看看）

5樓：	>>參與討論
作者： tuwen 于 2006/10/10 13:36:00 發(fā)布：圖中的測量放大器沒有負電源不行按照圖中的用法，LM324必須有負電源才行。這是造成誤差的主要原因。

6樓：	>>參與討論
作者： _21icbbs 于 2006/10/10 15:20:00 發(fā)布： TO tuwen 這個電路引入了Vref1/Vref2應該完全可以不要負電源了把？從我實際測量的結(jié)果看，沒有負電源也沒有什么問題��？我感覺現(xiàn)在總體的測量結(jié)果還算可以啊，基本滿足了小信號的放大了把？

7樓：	>>參與討論
作者： tuwen 于 2006/10/10 18:34:00 發(fā)布：抱歉，沒注意到VREF 有了VREF1/VREF2，是可以不要負電源的。另外，根據(jù)R3=10K，RG=1K，增益只有21倍，怎么來的50倍呢？是不是電阻標錯了？

8樓：

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作者： awey 于 2006/10/10 21:24:00 發(fā)布：

大有進步，鼓勵一下
要降低成本，可以考慮：
Vref1＝Vref2，應該可以的，只要運放在其動態(tài)范圍內(nèi)就行，可以改變一下熱電偶的極性看看。

Vref1可以用4.096V通過電阻分壓，再運放跟隨來產(chǎn)生，這樣就可省下兩個TL431了

還有那個TC不知做什么用的？能省嗎？

9樓：

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作者： tuwen 于 2006/10/11 8:08:00 發(fā)布：

324的失調(diào)電壓較大
1.24V的Vref2到輸出端變成了1.21V，主要原因應該是左側(cè)兩個324的失調(diào)電壓造成的。應考慮換用更精密的運放。

V1-V2>69.0mV后增益失常的原因，可能是V2的那個運放的輸出電壓向下擺動到接近0V所致。提高Vref1可以改善。

Vref1也用1.24V不行，因為V2電壓經(jīng)放大后輸出電壓是向下擺動的。用1.24V則向下擺動的空間太小。

建議V1、V2兩個運放改用OP07，Vref1提高到4.5V左右。單9V電源不變。右側(cè)運放用324或358不變，Vref2不變。

另外，圖中Vref1的接法不對稱，可以考慮R1R2不接地，原接地端連起來接到Vref1。

10樓：

>>參與討論

作者： _21icbbs 于 2006/10/11 8:50:00 發(fā)布：

TO  away and tuwen
放大倍數(shù)確實搞錯了，應該是51K電阻

TC就是指熱電偶拉；

TO  TUWEN：
放大電壓是上偏的，TC+接熱電偶正端，TC-接負端，0度以上輸出電壓>1.24V

我現(xiàn)在最大的愿望就是把運放供電電壓降到+5V，+9V供電多了好多麻煩。

運放我現(xiàn)在選用MCP609或者MCP619，性能應該比OP07好多拉。

TO  AWAY：
我怎么才可以省去那兩個TL431？
電阻分壓后再跟隨的話，還需要兩個運放的啊，我現(xiàn)在用的是4運放MCP619，算上放大的3個運放，一共要5個運放了。

我打算用電源+5V通過電阻分壓得到+2.5V提供給Vref1，但電源+5V同時給MCU等供電，波動可能會稍大點，我就怕這個波動對放大電路有影響�。�！
Vref2用+4.096用電阻分壓的方式再運放跟隨（正好4運放還有一個沒用）供給；

11樓：	>>參與討論
作者： tuwen 于 2006/10/11 8:54:00 發(fā)布：還可以考慮令Vref2=0 如果在實際使用中，V1-V2最低不會到達0，例如至少有若干毫伏，那么可以考慮令Vref2=0，省去一個基準電壓。因為單電源運放324（358）是可以這樣用的。這樣也增大了輸出電壓（Vout）的擺動范圍。

12樓：	>>參與討論
作者： _21icbbs 于 2006/10/11 14:42:00 發(fā)布：不能令Vref2=0 V1-V2不僅可能等于0，還有可能等于負電壓呢。

13樓：	>>參與討論
作者： afanti 于 2006/10/12 13:27:00 發(fā)布： re 5V的穩(wěn)壓管不好，實際上，他在4.7V左右就開始工作了。另外，你的這個差分放大電路要求的條件太高了。

14樓：	>>參與討論
作者： awey 于 2006/10/12 14:41:00 發(fā)布：看看這樣行吧？電路稍稍改一下，R1、R2不要接地，而接到Vref1上面，使輸入信號平衡對稱，抵消了失調(diào)電壓的影響，提高抗共模干擾能力。考慮運放供電有9V，Vref1干脆直接用4.096V的，而Vref2用4.096V電阻分壓再跟隨輸出1.2V ,這樣就可以省掉兩個431了。

15樓：

>>參與討論

作者： _21icbbs 于 2006/10/12 15:13:00 發(fā)布：

我已經(jīng)把電源搞到+5V供電了，但現(xiàn)在……
又出了點新問題（計算值和實際測量值偏差的問題）

又出了點新問題（計算值和實際測量值偏差的問題）

我現(xiàn)在調(diào)整圖中的標號為POT的可調(diào)電位器來模擬熱電偶的輸出電壓；

當信號比較弱的時候，實際測量出的增益和設計計算增益偏差較大，根據(jù)圖紙我的設計增益應該為52倍左右，當信號（V1-V2）<1MV以下時，實際測量增益只有20~40多，并隨著信號的增強，增益逐漸向52靠攏，當信號增強到一定強度后，增益就穩(wěn)定在52倍左右基本不變了，請問有什么好辦法處理這個問題？

現(xiàn)在用的MCP609測試的了，性能確實是LM324沒辦法比的拉，我已經(jīng)搞成+5V供電了，效果還是可以的，現(xiàn)在主要是在1mV以下出現(xiàn)了這個問題，我看手冊上講：MCP609/619是PNP輸入的特性，請問會不會因為這個導致的這個現(xiàn)象產(chǎn)生？

還有一種可能就是MCP609/619對共模抑制能力還不夠強，因為輸入信號偏置了一個+2V左右的共模電壓進去，這個共模電壓在輸入信號較弱的時候?qū)ψ詈笠患壍姆糯筝敵霎a(chǎn)生了比較明顯的干擾！

斑竹再幫忙分析一下�。�！

現(xiàn)在把兩個TL431全部去掉了，只保留了一個MCP1541的4.096V的電壓基準。

16樓：	>>參與討論
作者： _21icbbs 于 2006/10/12 15:17:00 發(fā)布：運放的PNP輸入指什么意思？是否針對CMOS而言的另一種輸入信號要求？即PNP輸入失調(diào)更大，并需要較大的輸入電流？

17樓：	>>參與討論
作者： afanti 于 2006/10/13 13:17:00 發(fā)布： re 建議你使用儀表放大器算了，一顆片子搞定。AD8553，AD8221都可以，單電源供電，AD8553還是rail-to-rail的。價格小于1USD。

18樓：	>>參與討論
作者： _21icbbs 于 2006/10/13 15:28:00 發(fā)布： AD8553、AD8221可以1USD買到？不可能的把？哪兒有賣？我查的參考價都要20元左右的拉。儀表放大器好象都是集成輸入偏置，好象這兩個都是偏置的0.6V，請問怎么做熱電偶的斷偶檢測�。�

19樓：

>>參與討論

作者： awey 于 2006/10/13 15:42:00 發(fā)布：

放大倍數(shù)與輸入信號太小無關
干擾信號與失調(diào)電壓并不會隨輸入信號的減小而減小，所以信號小時相對誤差增
大，對于相對固定的直流誤差，可以通過軟件去除，而交流的干擾信號則要通
過電路來保證。

輸入偏置最好不要直接用電源，建議用兩個電阻對4.096V分壓取得，再分別接
兩個電阻到熱電偶的兩端，對抗干擾有利。

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20樓：

>>參與討論

作者： KYLXH 于 2007/11/26 18:27:42 發(fā)布：

看你們是好麻煩的啦，用一個OP07放大，上拉470K做斷偶，IN4148做冰點補償，有問題用軟件補償，

萬一玩不來你用AD595（K）AD594（J），帶冰點補償10MV/ C，單電源供電，價格我問的29.5元。歡迎討論kylxh@163.com