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微伏级直流电压的测量：仪表放大器的选择

LEI ZHAO2
Prodigy 200 points
Other Parts Discussed in Thread: INA125, INA116, INA129, INA333, INA128, INA826, OPA334, TLC2652A, OPA2734, LMP90100

现在需要采集微伏级直流电压，要求能分辨5uV电压，请问那款放大器比较合适？

电路设计有什么注意事项？

谢谢

  • 0
    Guru 94471 points

    亲；这个级别的运算放大器比较多。单电源的有INA125、331/332等。

    亲；这类放大器比较精密；需要注意噪音及干扰屏蔽。别的没啥特别要求。

  • 0
    TI__Expert 3790 points

    需要选择噪声比较小的仪表放大器即可。输入信号是什么信号？信号输出阻抗是多少的？共模变化范围是多少？这些都会影响信号的放大。INA129或者INA116都可以考虑，一个偏向低bias电流，一个偏向低噪声。

    可以自己在TI网页上筛选

    http://www.ti.com/lsds/ti/amplifiers-linear/instrumentation-amplifier-products.page#p770typ=1;12

  • 0
    TI__Genius 9936 points

    如果单电源供电，推荐INA333. 超低失调电压和低噪声。

    如果双电源供电，推荐INA826, INA128都不错。

  • 0 回复 Dylan Yao
    Prodigy 200 points

    输入为5uv--2.4mV的差分电压

  • 0 回复 Wayne Xu
    Prodigy 200 points

    系统使用的是单电源供电，刚看了下INA333的资料，失调电压最大能到25uV，这样会影响测量吧？

    因为输入为5uv--2.4mV的差分电压

  • 0 回复 Dylan Yao
    Prodigy 200 points

    输入为5uv--2.4mV的差分电压

  • 0 回复 LEI ZHAO2
    Guru 94471 points

    是的；125、331、332刚够用。

  • 0 回复 LEI ZHAO2
    Guru 34090 points

    5uV-2.4mV这个输入信号范围有点大，跨度都有2400/5 =480倍了，那你增益如何选择。关于失调电压，是可以通过后端程序处理校正的，选择温漂较小的比较重要。另外失调电压也可以使用电路补偿

  • 0 回复 KW X
    Prodigy 200 points

    @XP 


    你好，125、331、332失调电压都很大，达到50uV，这样会影响测量吧，因为输入信号最小为5uV差分电压

  • 0 回复 LEI ZHAO2
    Guru 94471 points

    亲；建议用精密运放搭吧。只有这样；才能满足要求。建议参看这几款产品：TLC2652A；OPA334/335；OPA2734/2734。

  • 0 回复 Carter Liu
    Prodigy 200 points

    Carter Liu


    现在输入范围是大，增益选择也是个问题


    感谢你的回答

  • 0 回复 LEI ZHAO2
    Guru 18466 points

    你好，我觉得失调电压不是考虑的重点，可以通过软硬件进行补偿。

    低输入噪声密度，低温漂系数，高增益下低频段的高共模抑制抑制比以及电路结构将是考虑的重点。

    我觉得INA128可以考虑。

  • 0 回复 Andy Tan
    Prodigy 200 points

    Andy Tan

    谢谢你

    我之前没有微弱信号采集经验，如你所言，噪声和温漂等将是考虑重点

    不知你 之前有无微弱信号处理经验，希望你不吝赐教，谢谢

  • 0 回复 Andy Tan
    Guru 18466 points

    可以考虑看下下面信号调理电路的结构：

    仪表差分放大级+滤波级（避免混叠）+ADC差分驱动级

  • 0 回复 Andy Tan
    Prodigy 200 points

    Andy Tan  你好


    是放大后滤波效果好，还是滤波后在进行放大？

  • 0 回复 Andy Tan
    Guru 18466 points

    假设前级仪表差分增益设定为1000，输出到5mv~2.4V,共模抑制能力能到130 dB。

  • 0
    TI__Mastermind 22675 points

    你好，请问你对系统对温度范围有没有要求？

    一般对于高精度系统，温漂比较难搞。

  • 0 回复 LEI ZHAO2
    Guru 18466 points

    不好意思，之前没有这方面的处理经验，只是之前看到过一些相关的应用文章加上对你需求的理解，给出了上面的意见。

  • 0 回复 LEI ZHAO2
    Guru 18466 points

    我个人意见，微弱信号的调理，需要分析下各个噪声源分别是怎么引入的，然后在引入的地方进行滤波，这样就能保证在下面各级的精度。

  • 0 回复 Jason Shen
    Prodigy 200 points

    Jason Shen 你好


    要做的产品为户外使用，温度应该在-10℃~60℃

    温漂是比较难搞，不知道你有没有好的意见或类似经验，谢谢！

  • 0 回复 Andy Tan
    Prodigy 200 points

    Andy Tan 你好

    后端采集我打算用 LMP90100，当24位AD使用，当然实际上只有18/19位，参考源电压使用2.5V，仪表放大器增益打算设定为500，LMP90100内部增益也是可以调整的

    微伏级差分信号主要是由前端传感器输出的，现在我没考虑好滤波点是放在信号放大后还是放大前，请不吝赐教，谢谢！



  • 0 回复 Andy Tan
    Guru 18466 points

    比如上面所提到的结构：仪表差分放大级+滤波级（避免混叠）+ADC差分驱动级

    仪表差分放大级：前端电路的输入端包含一个RFI滤波器，防止高频噪声破坏测量结果。

    滤波级：信号调理电路自身的有源器件也会对电路贡献某种形式的噪声。比如放大器噪声通常由1/f噪声和宽带噪声组成。此噪声通常对低频产生影响。低转折频率的放大器在接近直流的应用中噪声极低。相反，宽带噪声在其余频段内的频谱密度不变。

    下图是INA128的噪声密度分布：

    滤波器级就是为了限制噪声的带宽，限制噪声的积分区间，减少输出总噪声。

  • 0 回复 Andy Tan
    Guru 18466 points

    从上图可以看到，仪表运放增益设置得越高，折合到输入的总噪声越低。

    这里的有源滤波器和最后端的ADC差分驱动级可用于增益的微调，以实现与后端ADC量程的匹配。

  • 0 回复 Andy Tan
    Guru 18466 points

    以上这些分析和意见仅供参考，有不同意见欢迎回帖讨论。

  • 0 回复 Andy Tan
    Prodigy 200 points

    谢谢大家

    最近我会把板子下去制作，具体测试等到十一以后

    到时候遇到的问题再来请教，大家有时间可以关注一下

    再次感谢！


  • 0 回复 Andy Tan
    Prodigy 20 points

    您好！我想问一下，上面的工作原理吗？

  • 0 回复 Andy Tan
    Prodigy 20 points

    这一组芯片分别用什么？

  • 0 回复 qiang huang
    Guru 18466 points

    那一部分你不理解？

    上面三级电路截图是来自ADI应用文章：

    https://www.google.com.hk/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiv0p6FntnMAhWBu48KHao1CbYQFggaMAA&url=http%3A%2F%2Fwww.analog.com%2Fmedia%2Fcn%2Ftechnical-documentation%2Fapplication-notes%2FAN-1264_cn.pdf&usg=AFQjCNEuA7cD0LEYCHuuBFkKnXGj-5nRJA&sig2=n1MY9CvGFTctlH1htAWdng

  • 0 回复 LEI ZHAO2
    Prodigy 210 points

    您好，我这边刚好也碰到类似的问题，我想问下后面的你这个设计是怎么解决的问题呢 使用的是什么芯片呢