[bullit 0]

Добрый день!

 

Посоветуйте схемотехнику под следующую задачу:

Измерение напряжений

1) Выбираемый диапазоны: 0…20 В, 0…5 В, минус 10…+10 В, минус 5… +5 В, 0 … 10 В;

2) Точность измерения напряжения и тока: не хуже 0,1%

 

Сигнал может представлять собой импульсы, синусоиду или просто медленно меняющийся сигнал (одним словом очень разного вида) и т.д. Спектр сигнала превышающий 3 кГц не интересен. Источники сигналов могут располагаться как в метре так и в 30 метрах(но тут уже интересна будет больше форма сигнала на временной шкале).

С помощью аналоговых ключей (управляемых мк) предполагается переключать диапазоны входных напряжений, т.е. канал универсален для всех входных диапазонов.

Использование механических переключателей недопустимо по ТЗ.

Питание возможно двуполярное, но не превышающее |5| вольт.

АЦП хотелось бы выбрать однополярным, так как выбор более широк.

Входное сопротивление канала не менее 50 кОм.

 

Весь канал гальванически изолирован DC/DC и ISO-шками. На плате не менее 3-5 таких изолированных, друг от друга и остальной схемы, каналов.

Диапазон температур от -10 (-30) до 50(85) С.

Вокруг достаточно много мощных источников индустриальных помех (токовые шины 50 Гц и д.р.).

 

Вот думаю, какую схему реализовать, см. атач.

Как вариант:

1 каскад - делитель напряжения на 4, на резисторах

2 каскад - буфер не инвертирующий

3 каскад - масштабирующий усилитель (с однополярным питанием) со схемой сдвига (для одноплярного ацп).

4 каскад - ацп (с последовательным интерфейсом)

Смущает делитель и схема масштабирующего усилителя со схемой сдвига.

Вроде как нужно и сдвиг делить согласно усилению?

Делитель не слишком ли большой (антенна), и не слишком ли маленький для внесения погрешностей от источника сигнала? Да и подавлению помех тут ничего не сопутствует.

 

 

Хотелось бы сделать красиво и хорошо, а получится как говорится "само плохо".

[Plain 194]

К чему такие сложности, достаточно одного входа на ±20 В, а если есть окно для калибровки, то под делитель годятся любые самые паршивые резисторы.

[vervs 29]

Сигнал может представлять собой импульсы...

Спектр сигнала превышающий 3 кГц не интересен...

не хуже 0,1%

- несколько противоречиво звучит

Смущает делитель и схема масштабирующего усилителя со схемой сдвига.

динамический даипазон небольшой, усилитель не потребуется, при соответствующей разрядности АЦП

и в вашей схеме сдвиг зависит от усиления

и в 30 метрах

на входе лучше применить диф. усилитель (с фильтром, если полоса действительно не больше 3кгц)

ПС 0,1% это необходимость? и это приведенная или относительная? в любом случае придется запастись хорошими резисторами.

 

[bullit 0]

достаточно одного входа на ±20 В

Ну наверное действительно проще взять ацп 16 бит, и его хватит. Но как-то одна мысль, что ацп будет использоваться, по большей части на 1/6 или 1/8 (5 вольт из диапазона -10(-20)..+20) от диапазона - не привлекает, но при этом ничего страшного.

если есть окно для калибровки, то под делитель годятся любые самые паршивые резисторы

Да с резисторами то как раз проблем нет. Есть российский производитель, отзывы хорошие!

 

на входе лучше применить диф. усилитель

Типа как на схеме ниже? Тогда не понятно как быть с делителем.

 

Сейчас схема прототип на инструментальном усилке AD8226 - видит большую диф. составляющую 100 Гц на столе. Входы к земле по 2 кОм! Пока один из входов не приземлил - наводка не ушла.

 

[Tanya 4]

Сейчас схема прототип на инструментальном усилке AD8226 - видит большую диф. составляющую 100 Гц на столе. Входы к земле по 2 кОм! Пока один из входов не приземлил - наводка не ушла.

Что у Вас за стол такой чудесный? И схема не для ИУ нарисована. Для самодельного ИУ на ОУ.

Не должно так быть... Попробуйте тогда с допустимым сетевым синфазным. Есть у TI - http://www.ti.com/ww/ru/analog/ina149_diff...d_pod4=38742821

и у AD.

[MrYuran 21]

1) Выбираемый диапазоны: 0…20 В, 0…5 В, минус 10…+10 В, минус 5… +5 В, 0 … 10 В;

2) Точность измерения напряжения и тока: не хуже 0,1%

Неправильная постановка вопроса.

Диапазоны должны подчиняться геометрической прогрессии.

То есть, каждый последующий в К раз шире предыдущего.

Возбмем К=10.

Тогда будет примерно так:

0-20

0-2

0-0,2

0-0,02

ну итд.

Идея переключений такая: сначала измеряется грубо на максимальном диапазоне, затем точно на нужном.

[bullit 0]

Диапазон устанавливается жёстко, т.е. диапазон от источника сигналов известен!

Поэтому "бродить" по диапазонам не нужно. Достаточно выставить один диапазон.

Или Вы это всё в динамике предлагаете делать?

 

Ну тогда наверное стоит поставить вопрос о схемотехнике первого каскада.

Использование "особенных" ОУ (по типу тех что предлагает уважаемая Tanya) нет желания, потому как выбор не широк.

Хотелось бы подавить все синфазные помехи.

 

Ещё вопрос: так как выбор частоты дискретизации регулируемый (предположем шагом 10 мкс), получается помеху 50 Гц в любом случае цифрой придётся давить?

 

[Tanya 4]

Ну тогда наверное стоит поставить вопрос о схемотехнике первого каскада.

Использование "особенных" ОУ (по типу тех что предлагает уважаемая Tanya) нет желания, потому как выбор не широк.

Хотелось бы подавить все синфазные помехи.

 

Ещё вопрос: так как выбор частоты дискретизации регулируемый (предположем шагом 10 мкс), получается помеху 50 Гц в любом случае цифрой придётся давить?

Придется перебороть свои желания. А про широкий выбор... Он шире, чем Вам кажется. А зачем нужна широта выбора?

Если есть синфазные помехи, которые приведут к зашкалу первого каскада, то все, что стоит потом, уже никак не поможет. Никакая магическая цифра...

Есть еще пассивные синфазные фильтры. А Вы действительно пробовали именно то, что было нарисовано? Соберите нормальную схему и попробуйте еще разок. Если да.

[Plain 194]

Хотелось бы подавить все синфазные помехи.

А где они здесь? Провод-то один.

[bullit 0]

Всё же интересно как лучше: приземлить один вход ОУ(вход - делитель на резисторах), дифф усилитель как в 4 посту(без резисторов по входу, но питание - дотягивать до входного - гемор)?

С учётом того что наводки ужасные!

[Tanya 4]

Всё же интересно как лучше: приземлить один вход ОУ(вход - делитель на резисторах), дифф усилитель как в 4 посту(без резисторов по входу, но питание - дотягивать до входного - гемор)?

С учётом того что наводки ужасные!

Это у нас тут ужасные информационные наводки. Вы рисуете одно, а пишете о другом. Нарисуете схему? ИУ и ОУ - разные вещи.

[vervs 29]

пример ДУ с большим синфазным вам привели, если синфазное на самом деле не такое большое, как вы написали, и

Всё же интересно

собирать ДУ на рассыпухе, то R11!!R8=R9

в интегральном ДУ проблем со стабильностью и точностью резисторов нет меньше

 

Диапазоны должны подчиняться геометрической прогрессии.

не всегда, например, в осциллографах

Изменено 26 января, 2012 пользователем _Vova

[Tanya 4]

собирать ДУ на рассыпухе, то R11!!R8=R9

Вы ошибаетесь. Или мне это кажется?

[GetSmart 0]

Вы ошибаетесь. Или мне это кажется?

Включив телепатию с чёрной магией выдвину предположение, что имелось ввиду равность сопротивлений + и - входов устройства/ОУ. То есть R11 || R8 должны = R9, примерно.

[Tanya 4]

Включив телепатию с чёрной магией выдвину предположение, что имелось ввиду равность сопротивлений + и - входов устройства/ОУ. То есть R11 || R8 должны = R9, примерно.

Да. Если R7=R10. Только непонятно, зачем такое в данном случае. Автору нужно ослабить сигнал. Т.е. резистор в обратной связи должен быть меньше, чем резистор на входе. Добавлять туда резистор с большим номиналом на землю не стоит. R11 просто лишний.