Делимся опытом Наступив на грабли - сообщи другим! Обмен опытом разработки и ремонта электронных устройств. |
10.04.2008, 12:23
|
#1
|
Временная регистрация
Регистрация: 16.06.2007
Сообщений: 85
Сказал спасибо: 0
Сказали Спасибо 1 раз в 1 сообщении
|
Дрейф нуля. Как с ним бороться?
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...
__________________
Конструктор - это человек, который пренебрегая мелкими неудачами, неуклонно идет к одному большому разочарованию!
|
|
|
|
10.04.2008, 12:54
|
#2
|
Почётный гражданин KAZUS.RU
Регистрация: 12.11.2004
Адрес: Москва
Сообщений: 8,576
Сказал спасибо: 704
Сказали Спасибо 4,341 раз(а) в 1,990 сообщении(ях)
|
Было бы лучше и понятнее, если бы вы свой проект в Мультисиме выложили для иллюстрации проблемы. ИМХО дело вовсе не в дрейфе операционника.
|
|
|
|
10.04.2008, 20:16
|
#3
|
Почётный гражданин KAZUS.RU
Регистрация: 09.12.2007
Адрес: Новосибирск
Сообщений: 1,021
Сказал спасибо: 10
Сказали Спасибо 70 раз(а) в 63 сообщении(ях)
|
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.
|
|
|
|
11.04.2008, 05:45
|
#4
|
Прохожий
Регистрация: 17.02.2005
Сообщений: 5
Сказал спасибо: 0
Сказали Спасибо 0 раз(а) в 0 сообщении(ях)
|
Может быть это просто заряд-разряд интегратора? 8O
|
|
|
|
11.04.2008, 06:20
|
#5
|
Прописка
Регистрация: 21.04.2007
Сообщений: 171
Сказал спасибо: 0
Сказали Спасибо 4 раз(а) в 3 сообщении(ях)
|
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.
|
|
|
|
11.04.2008, 08:40
|
#6
|
Временная регистрация
Регистрация: 11.06.2005
Сообщений: 56
Сказал спасибо: 0
Сказали Спасибо 0 раз(а) в 0 сообщении(ях)
|
А какая периодичность[частота] вариаци амплитуды напряжения?
|
|
|
|
11.04.2008, 10:11
|
#7
|
Почётный гражданин KAZUS.RU
Регистрация: 08.10.2007
Сообщений: 2,760
Сказал спасибо: 1,105
Сказали Спасибо 1,037 раз(а) в 569 сообщении(ях)
|
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.
|
|
|
|
11.04.2008, 12:25
|
#8
|
Почётный гражданин KAZUS.RU
Регистрация: 11.07.2006
Адрес: Москва, Тушино
Сообщений: 3,709
Сказал спасибо: 793
Сказали Спасибо 994 раз(а) в 552 сообщении(ях)
|
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
__________________
От ложного знания к истинному незнанию!
|
|
|
|
11.04.2008, 22:16
|
#9
|
Частый гость
Регистрация: 25.12.2007
Сообщений: 13
Сказал спасибо: 0
Сказали Спасибо 1 раз в 1 сообщении
|
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.
|
|
|
|
11.04.2008, 22:55
|
#10
|
Временная регистрация
Регистрация: 16.06.2007
Сообщений: 85
Сказал спасибо: 0
Сказали Спасибо 1 раз в 1 сообщении
|
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
__________________
Конструктор - это человек, который пренебрегая мелкими неудачами, неуклонно идет к одному большому разочарованию!
|
|
|
|
Ваши права в разделе
|
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы не можете редактировать свои сообщения
HTML код Выкл.
|
|
|
Часовой пояс GMT +4, время: 20:18.
|
|