Tại sao bộ khuếch đại thiết bị của tôi đạt được phi tuyến tính?


11

Tôi đang sử dụng bộ khuếch đại thiết bị đo AD8226 làm pre-amp trong mạch sử dụng cảm biến oxy tế bào vi nhiên liệu để đo hàm lượng oxy trong dòng khí. Pre-amp được cấu hình ở chế độ cung cấp kết thúc đơn, với nguồn cung cấp 5 V. Điện trở khuếch đại đã được chọn để cho mức tăng ~ 80.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Đầu ra của in-amp sau đó được chuyển qua bộ lọc thông thấp hoạt động và tới ADC của vi điều khiển, nhưng tôi không tin rằng điều này có liên quan đến vấn đề. Tất cả mọi thứ được thảo luận ở đây đã được thực hiện với đầu ra preamp (nút O2_PRE trong sơ đồ) nổi và chỉ được kết nối với một vạn năng.

Khi kiểm tra mạch này với cảm biến, tôi thấy rằng mức tăng là tốt và tuyến tính - cho đến khi một điểm nhất định mà mức tăng giảm (điểm này ở mức đầu vào khoảng 20mV / đầu ra 1.6V).

Để loại bỏ bất kỳ vấn đề nào với cảm biến, tôi đã thay thế cảm biến bằng một bộ chia điện áp được tạo thành từ một điện trở cố định và nồi tuyến tính đa biến:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Với mạng điện trở, tôi đã quan sát vấn đề tương tự (xem thêm về sơ đồ đầu ra inamp).

Để tiếp tục loại bỏ bất kỳ vấn đề nào với các mạch xung quanh, tôi đã nối dây trực tiếp lên AD8226, sử dụng nguồn cung cấp bechtop của tôi là VCC. Đưa ra mạch nhìn thấy ở đây:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Điều này cho thấy hành vi tương tự như đã thấy trong cốt truyện này:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

('Mainboard' dùng để chỉ đầu ra khi bộ chia điện áp được sử dụng để điều khiển mạch ban đầu, mức tăng của 'Breadboard' thấp hơn một chút khi tôi sử dụng điện trở tăng 630R)

Bảng dữ liệu AD8226 chỉ định dao động điện áp đầu ra từ 0,1 V đến + VS 0,1 V ở chế độ kết thúc đơn. Tôi đang đo đầu ra thành một vạn năng chất lượng cao (nghĩa là trở kháng cao), mặc dù tôi đã quan sát kết quả tương tự khi tôi thêm một điện trở tải 20 K. Tôi đã lặp lại kết quả với nhiều thiết bị AD8226.

Ai đó có thể giải thích lý do tại sao mức tăng sẽ giảm trên mức đầu vào chênh lệch ~ 20 mV do tôi dường như vẫn ở trong giới hạn đầu ra không?


Mức đầu ra DC là gì? Ngoài ra khi bạn nói 20mv trong, đó có phải là 20mv DC bù, hay sóng vuông +/- 10mv hay 20mv rms AC không?
Brian Drumond

Điểm giảm khuếch đại là ở mức chênh lệch DC 20mV giữa các đầu vào của inamp (lưu ý rằng đầu vào âm nằm ở mặt đất trong các thử nghiệm phân chia điện áp của tôi). Điều này tương đương với 1.6V DC trên đầu ra.
Matt B

Câu trả lời:


10

Nhiều khả năng là một vi phạm điện áp chế độ chung. Xem hình 15 của biểu dữ liệu. Thật không may, nó không cung cấp cho bạn các giới hạn cho một nguồn cung cấp điện duy nhất, nhưng cho bạn thấy rằng các giới hạn điện áp ở chế độ chung và đầu ra đi đôi với nhau.

Những hành động có thể giải quyết vấn đề của bạn:

  • Sử dụng nguồn điện kép.
  • Nâng đầu vào trên mặt đất.
  • Sử dụng cài đặt mức tăng thấp hơn.

BIÊN TẬP:

Như Dave Tweed đã chỉ ra, biểu dữ liệu có thông tin về các dải điện áp ở chế độ chung và đầu ra cho nguồn cung cấp duy nhất. Xem Hình 13 trên trang 10 của biểu dữ liệu (trường hợp của bạn là khu vực hình tam giác màu xanh). Đầu vào chế độ chung của bạn thực tế là có căn cứ, vì vậy ngay khi đầu ra của bạn vượt quá khoảng 0,7 V, giới hạn sẽ bị vượt quá và thiết bị của bạn sẽ không hoạt động như được chỉ định. Điều này sẽ xảy ra ngay cả khi bạn thay đổi Vref thành 2,5 V: giới hạn đầu ra sẽ là 3,2 V để điện áp đầu vào ở chế độ chung trở thành không hợp lệ.

nhập mô tả hình ảnh ở đây


1
Hình 13 cho thấy các giới hạn cho nguồn cung cấp đơn, G = 100, Vref = 0. Khi điện áp đầu ra tăng trên 0,7V, phạm vi chế độ chung đầu vào không còn bao gồm mặt đất.
Dave Tweed

1
Yup-- chia 50K của bạn ở phía cao của cảm biến thành 2 25K, một ở hai bên.
Scott Seidman

trang 20 của biểu dữ liệu giải thích chi tiết hơn về cách bạn có thể cắt các bộ khuếch đại bên trong mà không vượt quá phạm vi đầu vào hoặc đầu ra. +1
giữ chỗ

Đúng 100%. Tôi bỏ qua điều đó khi chọn phần. May mắn thay, AD8227 có hiệu suất tương tự nhưng phạm vi đầu ra rộng hơn nhiều ở chế độ chung 0V. Đề xuất của Scott cũng hoạt động rất tốt nhưng khó đạt được hơn trong thiết kế cuối cùng (không thêm các bộ phận phụ để làm lệch cảm biến, điều đó có nghĩa là quay lại PCB).
Matt B
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.