Дрейф нуля. Как с ним бороться?

radarr · 10.04.2008, 12:23

Здравствуйте коллеги. Появилась задача.

Имеем на входе устройства меандр с частотой 2КГц. Необходимо выполнить задачу:
1 Усилить не менее чем в 5 раз по напряжению;
2 Выпрямить и получить постоянное напряжение из этой последовательности.
3 Оцифровать сигнал и провести анализ.

С пунктами 2 и 3 все достаточно ясно, и такое делалось не однократно, но вот с пунктом 1 - вышел небольшой прокол.
Перед тем как собирать схему, я всегда моделирую ее в программном пакете Multisim 9.0 (Electronics Warkbench), и хоть программа не идеал, она существенно помогает при проектировании.
Итак моя задача усилить сигнал меандра в пять раз при однополярном источнике питания.
Я моделирую классическую схему неинвертирующего усилителя на операционном усилителе со смещением "Напряжение питания 2".
На выходе ставлю диод, интегрирующую цепочку и подаю на АЦП микроконтроллера.
И вот программный пакет выдает мне интересный факт. Мое выходное напряжение (которое подается на АЦП) не стабильно, а в начале нарастает, потом падает, потом снова нарастает, хоть и в небольших пределах, но для моего устройства это уже проблема.
Колеги подсказали, что на это влияет дрейф нуля операционного усилителя и поэтому было принято решение использовать ОУ с компенсацией дрейфа (MAX430).

Если кто-то может что-нибудь посоветовать или кто-то сталкивался с подобной проблемой, помогите буду очень признателен. Сам же я специалист, больше по цифровой схемотехнике и программированию, и хоть с ОУ встречался неоднократно эта проблема для меня нова.

Удачи...

Kabron · 10.04.2008, 12:54

Было бы лучше и понятнее, если бы вы свой проект в Мультисиме выложили для иллюстрации проблемы. ИМХО дело вовсе не в дрейфе операционника.

domowoj · 10.04.2008, 20:16

Усилить 2Кгц в 5раз до напряжения преобразования АЦП,
по моему - ни каких проблем. Существует иетод усиления
постоянного напряжения с малым смещением нуля -МДМ
(модуляция-демодуляция)сначала сигнал преобразовывают
в меандр с амплитудой сигнала, затем усиливают,
затем "детектируют".
Дрейф же смещения нуля(температурный, временной)
измеряется в микровольтах и при коэф. усиления 5 это величина мизерная, так что дело не в этом.
И зачем детектировать 2Кгц, 250 мкс вполне хватит
для преобразования АЦП.
Предлагаю измерять амплитуду усиленного сигнала +
измерять "Напряжение питания 2", а потом в цифре вычислять вых. амплитуду
или измерять размах иделить попалам.

Shipilov · 11.04.2008, 05:45

Может быть это просто заряд-разряд интегратора? 8O

vly67 · 11.04.2008, 06:20

Думаю, что дело не в операционном усилителе. Амплитудные детекторы не делают на одном диоде потому, что он является нелинейным измерителем температуры. Для температурностабильного детектирования применяют диоды , совместно с операционным усилителем - получается термостабильный диод. Ваша программа моделирует изменение дифференциального сопротивления диода и на выходе детектора меняется напряжение.

Alex-at22b · 11.04.2008, 08:40

А какая периодичность[частота] вариаци амплитуды напряжения?

makakus · 11.04.2008, 10:11

Ну ладно, про то, какое напряжение на входе, какая нужна точность преобразования, про параметры нестабильности выходного напряжения Вы промолчали. А зачем "выпрямлять"? Диод нелинейный и зависит от температуры - сказали уже; потом, "выпрямленное" напряжение имеет всё ж таки колебания уровня. Если АЦП оцифровывает с частотой, скажем, 2001 Гц, то на его выходе и будет форма "выпрямленного" сигнала с частотой 1 Гц. Стробоскоп такой. А дрейф нуля у инструментальных усилителей, тем более с таким усилением, по-моему, где-то на уровне -80дБ.

NOPROBLEM · 11.04.2008, 12:25

ИМХО в данном примере случайный набор знакомых блоков при решении неконкретной задачи дал неудовлетворительный результат. radarr взял под сомнение самый безупречный компанент. Полагаю, сначала надо разобраться с ТЗ. Ведь не ясно даже, надо мерять только амплитуду колебаний или также сопровождающее ее постоянное напряжение. Затем надо проанализировать структуру. Зачем выпрямлять - непонятно, ну и уж не диодом, точно. А уж для оптимальной структуры подбирать элементы согласно требуемым параметрам. Каждый из этих пунктов можно обсуждать, только не в общем, а конкретно

kyleck · 11.04.2008, 22:16

Может, в началиный момент запуска симуляции программа показывает переходный процесс?
Тогда нужно знать требуемую частоту выборки сигнала для АЦП и наверное вместо диода делать пиковый детектор, чтобы производить выборку после завершения переходного процесса.

radarr · 11.04.2008, 22:55

Здравствуйте!

Всем ааааааграмаднейшее спасибо за ответы. Спасибо что откликнулись.

Выкладываю проект в программном пакете Multisim 9.0. Обращаем внимание на вольтметр XMM1 выходного напряжения. Самое главное, что этот дреф проявляется еще на входах ОУ, обращаем внимание на мультиметр XMM3.

Оцифровывать без фильтрации и интеграции сигнала не представляеться возможным из-за ряда причин.
Во первых изпользуеться минимальная частота тактирования АЦП, а вовторых микроконтроллер выполняет еще ряд дополнительных функций, в том числе и связь по RS-485 на скорости 4800 КБс.
Хотя кстати такую возможность я не исключал.

Однако я решил использовать прецизионный ОУ MCP6033. Без диода на выходе, так как ОУ с однополярным питанием. Защищаю входы диодами на землю и питание. Чуть позже выкину схемку. Если покритикуете буду признателен.

Еще раз спасибо. Всем удачи...

Прикрепленный файл: 3339444.rar