[Alex-lab 5]

Доброго дня!

Необходимо сделать усилитель для системы сбора данных с весьма широким входным размахом (1мА - 10А) амплитуды аналогового сигнала в диапазоне 0 - 20кГц. То есть 1мА это амплитуда наименьшего сигнала, который должен соответствовать максимальному значению АЦП. На нижнем пределе хотелось бы иметь хотя бы 5% общей неточности. Что бы разом охватить весь диапазон токов решил использовать последовательное усиление как на риснуке ниже. По результатам замеров, выбирается наиболее чувствительный канал без перегрузки.

Какие могут быть подводные камни у такого подхода к усилению? Может быть 4 отдельных ОУ с собственными коэффициентами будут лучше.

Спасибо за совет.

 

[byRAM 24]

5 часов назад, Alex-lab сказал:

Какие могут быть подводные камни у такого подхода к усилению? Может быть 4 отдельных ОУ с собственными коэффициентами будут лучше.

Не вижу, как Вы решили реализовать защиту входов АЦП при больших токах.

С самими усилителями тоже нужно определиться конкретно.

Имеет смысл поискать готовое интегральный усилитель без внешних резисторов.

Часто схемотехника определяется себестоимостью и температурным диапазоном.

В конце-концов, такую схему можно смоделировать в симуляторе Micro-Cap или LTSpice.

 

[MrBearManul 0]

8 часов назад, Alex-lab сказал:

Доброго дня!

Доброго! А какое сопротивление шунта вы выбрали?

Какой диапазон входного напряжения у вашего АЦП? Это двухполярый сигнал?

Как быстро будут выходить из насыщения усилители, которым "достался" слишком большой по амплитуде входной сигнал? И что будете делать с этим переходным процессом? Вам же частота сэмплирования 40 кГц требуется, минимум?

Micro Cap или LT Spice вам в помощь. Ну или любой другой адекватный симулятор.

[Plain 168]

8 часов назад, Alex-lab сказал:

На нижнем пределе хотелось бы иметь хотя бы 5%

Если Вы измерительный прибор мастерите, то там по-другому делается. Или речь о всё том же 700-вольтовом лабораторном БП?

 

20 минут назад, MrBearManul сказал:

какое сопротивление шунта

Скорее всего, АЦП типовой 3-вольтовый, следовательно ДД 1 В, следовательно (1 В / 10) / 10 А = 10 мОм.

[blackfin 16]

AD8253 + AnalogDialogue

[Tanya 4]

10 uV шкала, 500 nV погрешность, 50us... Не верится.

Это при 1 ватт максимальной мощности на шунте.

[Alex-lab 5]

Благодарю за отклики.

6 hours ago, byRAM said:

реализовать защиту входов АЦП при больших токах.

Думал выше питания не будет.

6 hours ago, byRAM said:

себестоимостью и температурным диапазоном

Прибор лабораторный, особых ограничений нет.

3 hours ago, MrBearManul said:

А какое сопротивление шунта вы выбрали?

Ну вот примерно такое, как посчитали ниже (10-100мОм).

3 hours ago, Plain said:

Если Вы измерительный прибор мастерите, то там по-другому делается. Или речь о всё том же 700-вольтовом лабораторном БП?

Это усилитель тока для системы анализа частотного отклика. Она есть и работает, но импеданс нагрузки меняется в больших пределах, поэтому ток сильно падает (и пусть так), однако при этом становится невозможно определить его фазу. И как обычно, именно в этом месте ожидается самое интересное.

57 minutes ago, Tanya said:

10 uV шкала, 500 nV погрешность, 50us... Не верится.

Ну вот оно все как-то близко к пределам разумного. Частоту в принципе можно ограничить до 10кГц или даже 5кГц, если это хоть чему-то может помочь.

1 hour ago, blackfin said:

AD8253 + AnalogDialogue

Я так понял вы имеете ввиду второй вариант, когда один шунт и 4 параллельных усилителя.

4 hours ago, MrBearManul said:

Как быстро будут выходить из насыщения усилители, которым "достался" слишком большой по амплитуде входной сигнал?

Хотелось бы поставить заведомо достаточно быстрый усилитель, что бы пренебречь этим процессом.

[byRAM 24]

13 минут назад, Alex-lab сказал:

Это усилитель тока для системы анализа частотного отклика. Она есть и работает, но импеданс нагрузки меняется в больших пределах, поэтому ток сильно падает (и пусть так), однако при этом становится невозможно определить его фазу. И как обычно, именно в этом месте ожидается самое интересное.

Вариант с 2-4 разными шунтами тоже есть смысл проанализировать, раз скорость не высокая.

[Alex-lab 5]

2 minutes ago, byRAM said:

Вариант с 2-4 разными шунтами

Я рассматривал такой вариант, он имеет смысл, если ставить шунты большего сопротивления для более чувствительного канала. Однако, в таком случае входное напряжение усилителей гарантированно выходит за допустимые пределы, иначе теряется смысл в больших Rш.

[Plain 168]

Какие проблемы поставить один усилитель и 24-разрядный АЦП?

[Самурай 12]

+1 за конфигурацию один усилитель и один АЦП. Сигнал у Вас, если я правильно понял, гармонический, частота известна. Для 24-битного АЦП SNR под 110дБ, т.е. честных 19-20 разрядов. И это еще даже без усреднения/фильтрации/FFT...

[Alex-lab 5]

28 minutes ago, Plain said:

Какие проблемы поставить один усилитель и 24-разрядный АЦП?

В целом это идеальный вариант, но пока хочется обойтись малой кровью, изменить только аналоговую часть. Убедиться, в правильности общей концепции.

[Plain 168]

24 минуты назад, Alex-lab сказал:

Убедиться в правильности общей концепции

Если это усилители постоянного тока, они должны быть автообнуляемыми, чтобы усиленное ими их смещение было вменяемым по сравнению с ДД АЦП.

[Alex-lab 5]

42 minutes ago, Plain said:

Если это усилители постоянного тока, они должны быть автообнуляемыми,

Нет, только первый усилитель, тот что прямо на шунте усиливает общий сигнал (с него идет канал DC), а потом только AC составляющая. Постоянная измеряется отдельно и в расчете АС импеданса не участвует по понятным причинам.

[Plain 168]

Тогда на каждый ОУ повесить предохранитель от насыщения, т.е. ограничитель на диодах, и в принципе работать это будет.