[deus 0]

Есть преобразователь ток-напряжение.

На вход поступают импульсы тока, амплитудой от 1 мкА до 10 мА. Длительность импульсов от 1 до 50 мкс. Перключением реле изменяется коэффициент преобразования/усиления. Сигнал на выходе приводится к диапазону 1 В. Измерение параметров импульсов производится при помощи цифрового осциллографа.

 

Все хорошо, только при максимальном коэффициенте преобразования ~100000 (токи 1-10 мкА) схема ловит посторонние шумы и наводки, в особенности от DC-DC преобразователей AIMTEC, которые находятся на одной плате с данным преобразователем.

Может у Вас возникнут какие-либо мысли по поводу улучшения помехозащищенности или других методов борьбы с наводками в моем случае.

 

Схема прилагается:

 

Вот так выглядит преобразованный сигнал:

Амплитуда P-P импульсов тока ~ 5 мкА.

То, что это наводки от DC-DC конверторов проверено точно. Кстати конверторы, 2 шт - про-во AIMTEC AM1DR-1212S. Они необходимы для обеспечения гальванической развязки некоторых узлов схемы.

Я уже думаю, может эти конверторы слишком шумные, или это свойство все подобных преобразователей. Может есть смысл их заменит на другие. Посоветуйте.

Заранее благодарен.

[Aleks17 0]

Преобразователи менять думаю смысла нет. Советы попробую дать следующие:

а) после импульсных преобразователей поставить линейные low-drop (у них пульсации на выходе гораздо меньше) а те 200 мВ, что они скушают думаю не так уж и важны. Вообще это по-моему общепринятая практика для аналоговых схем где требуется обеспечить высокое соотношение сигнал/шум.

б) фильтрации напряжения (вторичного). Т.е. индуктивность (сопротивление) - ёмкость (ещё лучше - для каждого ОУ персонально)

в) как-то смущает ваш входной каскад. У вас + вход операционника привязан к земле. Может стоит использовать дифференциальную схему включения ?

[deus 0]

2 Aleks17

по а) и б)

Дело в том, что преобразователи DC-DC запитывают другие части схемы, не связанные с данным преобразователем ток-напряжение.

На приведенной мною схеме этого не видно, но операционники как раз запитываются от low-drop стабилизаторов + кондеры по питанию на каждый вход +- 5VA каждого операционника. Это у нас, как говорится, даже не обсуждается...

 

по в) не совсем понял как в данном случае реализовать дифференциальную схему включения. Входной каскад - классическая схема перобразователя тока в напряжение с коэффициентом преобразования К = Iвх*Rобр.связи, то есть в данном случае это будет K1=I*3300 или K2=I*32,7 (в зависимости от состояния реле К17). + операционника посадили на 0V потому, что ток должен утекать на землю.

Был вариант с гальванически развязанным входным каскадом. Но при этом опять встал вопрос о запитке входного операционного усилителя от DC-DC преобразователя. При этом наводки были ещё больше и чаще. Вообщем я сдела для себя вывод что данные преобразователи напряжения не для прецезионных схем.

[Aleks17 0]

Ну, в вашем случае все паразитные импульсы на земле передадутся на выход первого каскада с коэффициентом 1:1, учитывая, что усиление последующих каскадов значительное, вы их увидите на выходе в виде ...

Не пробовали простой вариант: резистор (для выделения напряжения) + дифференциальный усилитель. Вариантов то большое кол-во, для выбора правильного надо думать и пробовать.

Ещё один момент - диоды на входе обычные или шоттки? Надо шоттки.

[Dmitron 0]

Угу, для получения высокой чувствительности приходится делать собственные DC/DC.

 

Какого рода помеха? Синфазная, али противофазная?

[=AK= 12]

Не пробовали простой вариант: резистор (для выделения напряжения) + дифференциальный усилитель.

 

Вот и я думаю: а на фига там операционник на входе? Я бы поставил эти 33 ома или 3.3к на землю, и усиливал бы потом напряжение.

 

Понятное дело, что с ОУ входное ниже, но неужели это так критично? При 5 мкВ p-p входного тока на 3.3к падение всего +/- 8 мВ, неужто это влияет на точность измерения?

[dxp 53]

по в) не совсем понял как в данном случае реализовать дифференциальную схему включения. Входной каскад - классическая схема перобразователя тока в напряжение с коэффициентом преобразования К = Iвх*Rобр.связи, то есть в данном случае это будет K1=I*3300 или K2=I*32,7 (в зависимости от состояния реле К17). + операционника посадили на 0V потому, что ток должен утекать на землю.

Идея в том, что источник тока подключается не через землю, а обоими концами на вход ОУ, включенного как преобразователь тока.

[_artem_ 0]

На осциллограмме видно две частоты кроме полезной - где то 60 КГц и чтот около мегагерца. Думаыу что первая - родная преобразователя , а вторая паразитная ли? Если да то хорошо бы разобраться с ней .

На такой чувствительности и частоте усиления может даже правильная схема с плохой трассировкой отказывать.

 

На первом каскаде реле не ставил бы - уж слишком мал сигнал и высока частота хотя и входное сопротивление маленькое тоже.Можно это проверить его выпаиванием и проверкой осциллографом на минимальном входном напряжении. Можно уменьшить коэффициент усиления первого каскада для работы без ограничения а догонять на следуюших , в случае когда диапазон входного напряжения позволяет это сделать.

 

Если поставили кондеры на питание это еше не означает что все хорошо. Надо бы питание ОУ все таки проверить - на больших частотах PMRR очень низкий бывает.

 

Надеюсь экранировка у вас сделана ?

 

Аналоговая или сигнальная земля тоже нуждается в отдельном рассмотрении.

 

Может стоит поставить фильтр на выходе DC DC конвертера и оценить пульсации на его выходе? А каковы пульсации питания прямо на выводах питания ОУ ?

[iosifk 3]

Идея в том, что источник тока подключается не через землю, а обоими концами на вход ОУ, включенного как преобразователь тока.

 

Абсолютно верно. И здесь надо добавить, что если ОУ включен как интегратор, то он может интегрировать только те сигналы, которые входят в его полосу частот, где он усиливает сигналы.

Если приходит импульсная помеха в той полосе частот, которую усилитель на пропускает, то его перекашивает по входу и возможно входные каскады входят в насыщение. Потом выходные каскады судорожно пытаются этот перекос задавить. Т.е. Вы получаете импульсный усилитель помехи.

Вывод: высокочастотную импульсную помеху надо давить ДО первого каскада!

Методы известные:

пассивные фильтры во входном проводе, экранирование, симметрирование входных линий, гальваническая развязка и др.

Кстати, на одном из входов есть резистор, а другой напрямую на землю...

 

Удачи!

И с НГ!

[deus 0]

Ответы на некоторые вопросы:

1) Вариант с шунтом нами рассматривался изначально но макетирование показало что из за большой паразитной емкости линии по которой течет измеряемый ток, фронты и срезы импульсов слишком заваливаются. То есть, паразитная емкость + шунт образовывала фильтр. Кроме этого, есть ещё требования по макимальному падению напряжения на шунте. Надо веть, кроме микроамперов ещё и 10 мА преобразовывать... То есть, если, случайно 10 мА попадут на 3,3кОм = не выполняем ТЗ.

2) Пульсаций по питанию как операционников так и самх DC-DC перобразователей НЕ наблюдаю. Фактически, я нигде на плате не вижу ту помеху, которая присутствует на выходе преобразователя (см. мою осциллограмму).

3) Весь преобразователь экранирован, экран соединяли как с 0V, так и с корпусом всего изделия. Результаты мало утешительные в обоих случаях. Что по моему лишний раз говорит о том что помеха наводится на измерительную линию (на схеме обознач как Импульсы тока), которую в принципе всю экранировать нельзя + она достаточно длинная.

 

А так, ВСЕМ спасибо. Сейчас обрабатываю полученную информацию.

О результатах сообщю, как только они будут...

 

Всех с наступающим! Удачи!

Изменено 30 декабря, 2005 пользователем deus

[Tanya 4]

Что-то мне непонятно. R147 именно так и включен? И вообще многое непонятно. Зачем второй каскад с небольшим усилением, и почему там 100 и 200 ом(нужна большая полоса)? Зачем DA25? Зачем диоды? Ведь 8065 по входу защищен (точно не помню, но около 10 ма). Совсем непонятно, почему 33 ома в первом каскаде. Это никак не сочетается с килоомом... Вообще 10 миллимпер на 1 килооме даст 10 вольт.

[Tanya 4]

Что-то мне непонятно. R147 именно так и включен? И вообще многое непонятно. Зачем второй каскад с небольшим усилением, и почему там 100 и 200 ом(нужна большая полоса)? Зачем DA25? Зачем диоды? Ведь 8065 по входу защищен (точно не помню, но около 10 ма). Совсем непонятно, почему 33 ома в первом каскаде. Это никак не сочетается с килоомом... Вообще 10 миллимпер на 1 килооме даст 10 вольт.

Вопрос был в том, что этот самый килоом НЕ шунтирован конденсатором. А надо, так как входную емкость надо задавить. Иначе, как раз, всплески и появятся.

[тавр 0]

ИМХО:

1. R147 не нужен (вреден).

2. Перераспределить козф. преобразования: на порядок увеличить ток-напряжение, т.е. не 3,3 кОм, а, например, 33 кОм (соответственно причесать емкости конденсаторов). Соответствующим образом уменьшить усиление по напряжению. А может вообще обойтись одним "чистым" преобразователем ток-напряжение? R78 - 100 кОм, R147 - долой в любом случае. Выход через разделительный конденсатор.

[Stanislav 0]

ИМХО:

1. R147 не нужен (вреден).

......................

Да, мне тоже кажется, что наводки - из-за него. Однако, без этого резистора оперу может быть плохо, если импульсы тока имеют крутые фронты (из-за перегрузки входного каскада ОУ DA24). Я бы применил в качестве преобразователя ток-напряжение усилитель с токовым входом, от тех же AD (AD8000 и иже с ним), т.к. они имеют очень низкое вх. сопротивление по токовому входу и из-за этого менее чувствительны к помехам.

 

Далее, схему нужно упростить. Каскады на ОУ DA29 и DA35 представляются явно избыточными. Их удаление также благотворно скажется на помехоустойчивости схемы.

[Tanya 4]

ИМХО:

1. R147 не нужен (вреден).

......................

Да, мне тоже кажется, что наводки - из-за него. Однако, без этого резистора оперу может быть плохо, если импульсы тока имеют крутые фронты (из-за перегрузки входного каскада ОУ DA24). Я бы применил в качестве преобразователя ток-напряжение усилитель с токовым входом, от тех же AD (AD8000 и иже с ним), т.к. они имеют очень низкое вх. сопротивление по токовому входу и из-за этого менее чувствительны к помехам.

 

Далее, схему нужно упростить. Каскады на ОУ DA29 и DA35 представляются явно избыточными. Их удаление также благотворно скажется на помехоустойчивости схемы.

Про что и речь... 8065 имеет хитрый входной каскад (мелким-мелким шрифтом написано)- как только входное напряжение подбирается к плюсу питания на 1.5 вольта, так сразу входной ток меняется на много порядков (от пико- до микро-). Со всеми вытекающими последствиями на фронтах. При этом ничего не горит (это штатный режим), а только иголки лезут. И пролезают в другие места, хотя на шинах питания ничего страшного не видно.

А у автора (который потерял, видимо к этому интерес) стоят, наверное, 8066 - сдвоенные 8065...