仪表放大器干翻了我。。。

原创 云深之无迹 2023-10-27 02:31

我现在的心情怎么说呢?

开心!哈哈哈哈

困惑了好几天的东西有点眉目,也感谢工期的延长,也感谢看海大佬的指点,果然是老师傅有三板斧一下就知道什么毛病了。而且大佬愿意指点我,真的感觉很好。

那我这篇文章就对自己最近的疑惑和解决过程做一个总结,期间的精神涣散的地方也就随风而去了。

不过我还得反思一下,首先我眼高手低的毛病严重,阻挡了我的成长,其次现在我也变得越来越不要脸,下面来看看大佬点评。

对,数学没学明白,转行了

我的王老师也是批评我,就喜欢看理论,不喜欢拿笔算算,这个帐现在就要还。

好好,动手,直接上号


快有个什么用,大家又不听你BB,大家就看你做了什么

笑死,隔着屏幕被骂

当然学知识之余良好的皮一下也是可以的,毕竟学习已经很累了

这里也推荐一下老哥的新课程-运放圣经,我记得好像是去年看公众号刷到了老哥的文章,感觉写的平易近人又直击要害,妈的,好喜欢。之前他出过一个99的课程,直接无脑入手。

哪个课,当时没有开始一个项目,没有应用所以有很多的看不懂的地方,或者是难以和作者产生共鸣。现在搬了几个月砖来看,确实是老师傅的良苦用心了,大企业都有人带,创业公司没有,自己救自己,现在还算好,至少看见了正确的路。

我先来夸夸99的这个课吧,因为我现在文章也做不到一天一更了,所以我尽量在这个文章里面把所有的东西都说到。

看海老哥真的是教育界的一股清流

首先是一线下来的老师傅,讲的东西是有实战性的,就是看完就能用,概念不是那么遥远。而且也是真的想教人学会的,而不是圈钱,这个喷张飞电子,我虽然没有买过课,但是他们的文章都是到处copy,简直没有品味。

这个小课呢,正好是一个研发的小缩影

首先电源是电子设计的根本,老哥在这个课程里面简单的讲了讲。

好好,所以又可以去买他的双电源

坐等电源回来给我电路赋能

在4个运放电路里面讲了4个,其实是五个电路,有一个退化的电路是缓冲器,妈的,被害惨了。

然后也辅助一些小Tips,看着是个Tips,你要是不做,反正也就是个Tips,如果你做了,就知道是个坑了。

比如这个

所有的仪放都是有说这个的,但是做电路的时候还是会忘

在课程里面是有讲到这个的,比较形象,但是我觉得这个名字不对,低通照样没有回路还是不行。

在杨老师的书里面有介绍

我的传感器就是第三个了

首先这个是一个毛病

补一下电容的作用

接地,双电源供电,低通滤波

这个哥们儿的电路其实和我的差不多,遇到的问题也和我一样,后面再说。但是是喷一下这个电路,对称是一点没有,跟受了地心引力一样,直往下掉。

得亏老哥脾气好,要是我,直接看不懂

就像提问的艺术一样,一个直观的原理图和必要是场景描述很重要,其实我也好像没有做到,下次改。

这个电路是后面修改过后的电路,在第一个框的时候我煞有介事的接地了,但是没接以前也还是可以用。

但是我看着还是没有直流进去

嗯,舔个脸再去问问

杨老师的书里面写了三运放的回流,我觉得很直观。

这个就是电流迷失了自我

这个是找到了出路

这个是叫全差分好像是,就可以不管回流,后面可以流

再看个经典案例:

这篇文章我时不时的可以看见,这个呆逼工程师就是被拿出来讲课了

看最后一句话。

看里面的电阻

放大的差模信号Vdiff是两个输入端以地电位为参考的电压之差。也就是说,没有给回流的时候,就是没有信号的地,下面的公式的前一个项就没有。

就先简单的这样看

有了回路

看看这个运放呗~以及看看这个工程师想做的东西。

在许多应用中需要调节±10v信号。然而,今天的许多adc和数字ic在低得多的单电源电压下工作。此外,新型adc具有差分输入,因为它们在低电源电压下提供更好的共模抑制、抗噪性和性能。将±10 V的单端仪表放大器连接到+5 V的差分ADC可能是一个挑战。

将仪表放大器连接到ADC需要衰减和电平移位。

这个好像写的不太对

在该拓扑中,OP27设置AD8221的基准电压。仪表放大器的输出信号通过OUT引脚和REF引脚接收。两个1 kΩ电阻和一个499 Ω电阻将±10 V的信号衰减到+4 V。

一个可选的电容C1,可以作为抗混叠滤波器。AD8022用于驱动ADC。这种拓扑结构有五个优点。除了电平移位和衰减之外,对系统的噪声贡献很小。来自R1和R2的噪声对ADC的两个输入都是常见的,很容易被抑制。R5增加了三分之一的主导噪声,因此对系统噪声的贡献可以忽略不计。衰减器将噪声从R3和R4中分离。同样,它的噪声贡献可以忽略不计。该接口电路的第四个好处是AD8221的采集时间减少了1 / 2。在OP27的帮助下,AD8221只需要提供全摆的一半;因此,信号可以更快地沉降。最后,AD8022稳定速度快,这是有帮助的,因为稳定时间越短,ADC采集数据时可以解决的位就越多。这种配置提供衰减、电平移位和与差分输入ADC的方便接口,同时保持性能。

真牛逼啊

可以看到,系统采集考虑了电压的缩放范围,参考是2.5V,也就是信号+2.5V的偏置,接着是一个简单的电阻分压电路。2.5v是ref,10V是OP27的一个输入,也就是R1,R2上面的电源。妈的,有点算不明白了,明天仿真一下。

怎么就两个运放采集时间少了一半?看不懂了,以后我看懂再来还愿。

继续说,上面出现了抗混叠的东西,看海的课程里面也有介绍

在后面有个心电的采集框图,虽然是参考设计,但是为了学习的方便还绘制了框图和按照国情换了一些低端的运放,在设计系统的时候还要考虑这些关系,比如LM324的输出有限。

后面就是调试技巧

我也没有人教过这个

其实现在想起来,哪天我也没有测试对,但是慌乱之下有人指出怎么学,有个方向就是好的。

为什么不对呢?是地的问题,是电源的问题。

在后面你可以可以看到我的对地的理解和使用

课程里面也有小小的解释

下面就是他最近出的课程,一套想让你学会的课程:

出来挨打, 那我连菜鸡都不算

我去垃圾桶呆着

67个课,课课都是日常百思不得其解的问题

每个仿真都是手工搭建

如果有幸你能看到这套视频和我说的书,你会知道我在说什么

好好好

毕竟我是有建国老师签名的书

笑死,看看大师做法

感谢ZUB同学给我要签名哇!!!

好好好,当官了

另外课程里面有些奇奇怪怪的比喻,还是挺上头的

对,这些细节的问题就是设计有问题的,好像所有的运放默认都是双电源,除非它说了单电源的事情

最后再呼喊一次,快来和我一起学习

这个是他做的电源

小巧,一口一个

看范围

看纹波,小的惊人

可以调节

这个是上面的地的回答

还是有点手脚在里面的

纹波属于是交流成分,所以“通道耦合”方式应该使用交流耦合方式,从而限制直流信号的输入。另外,示波器的垂直档位可调范围是有限制的,所以当直流信号过大时可能会导致无法看到纹波。选择交流耦合可以只显示交流纹波信号,方便观测波形。

也在上面的课里面讲了这个

要接地的弹簧测量

本来想试试的,可惜不是这个探头的,明天找找别的

普通的数字I/O:电源的纹波噪声容限比较大,100mV左右都没问题;
继电器输出、光耦输出的电源:可容忍达100mV的纹波噪声;
工业通讯端口的供电:像RS-232、RS-485、CAN等总线型的电源,本身是数字信号,像RS-485、CAN还是差分形式传输,对电源的纹波噪声不那么敏感,电源的纹波噪声一般控制在75mV左右即可;
低速、低精度的数据采集系统:对精度和速度要求不高,纹波噪声控制在50mV一般都能满足数据采集的需求;
给低压CPU供电的电源:像类似于1.2V、0.8V的CPU供电系统,对电源的纹波噪声比较敏感,纹波噪声大时容易影响CPU的正常工作,甚至烧坏CPU,一般要求控制在30mV以内;
高速、高精度数据采集系统:对精度和速度都有较高要求,对电源的纹波噪声及其敏感,除要求电源的纹波噪声小外,还需选用一些高精度、共模抑制比大的运放来配合,电源的纹波噪声一般都需控制在10mV以内。
看海giegie的电源模块好像正好是可以的。

我电路图的其它问题就是电源问题

下面是仿真的结果。

可以在这里设置管脚的名称要不要显示

这个是里面的信号发射器的接法

50倍放大

我发现,信号发生器输入示波器的位置不一样,就会有一些时延

这次是接在信号发生器的正极,而且这个通路上面的信号是接地的。

时间是差这么多


而且看挡位,这个数值其实已经很小了,就是已经接近地了,回流的感觉

地在靠近输入的地方,最靠近

但是在电阻前面就没有信号了

跨在信号源上面,上面是输入的。下面是输出的,暂且就认为它是能量被消耗了吧

发生源

1k的时候50倍

2mv-100mv 好用

100欧姆的时候,输出是1v吗,输入还是2mv,大概是518.41倍

250欧,是200

50欧,1000倍

25,2000倍 3.926V,妈的,极限在哪里

10欧的时候,5k倍,终于看到了销波的现象,也就是说,到电源轨了

看这个正负5V的输出,看右下角,是符合仿真结果的,极限就在这里了

接着再研究,4.101v是极限,看看数据手册啥的。

电源的话还是可以加大的!

当换成6V的时候就看到了这个,极限在5.7V这个是什么情况呢

样子如此

电源换成15的时候输出确实很大

感觉可以到这里, 这个运放就画了电源,我觉得是因为地方大吧?

接下来换成2.5的电源

这个摆幅在1.5v的样子

0.2V,还有多少7.5倍

50欧的 1000倍,极限是1.6v

双电源固然好,但是不如在REF上面探索一番,看看单电源的工作情况。

2.5V的ref

直接就给我个不好看,想想的事情没有发生

我真吐了,都是我写的,又不完全懂

我不知道看到这里的人有多少,但是这里才是这个文章的干货所在,甚至我都不知道能不能回答好这个问题。

首先双电源供电确实是好,可以省去很多问题,但是现在的设备单电源居多,就算用了双电源,我也没有信心可以在Layout的时候可以把纹波搞到看海的那么低。

那么这个问题就是一个看起来简单,但是执行起来蛋疼的问题。

这个图是TI的老图了,几十年没有变

仪表放大器的REF引脚的作用

仪表放大器的REF引脚的作用.补篇

我也以前写过,好像就是+REF就是可以把信号抬高一个直流信号那么大。

没有想象的信号抬起来,而是直接REF输出了

首先是短路了

我的电路是这样的,是不是和参考电路看起来差不多,就是多了两边的东西.

我写不说为什么,先说咋做的。

电路来自TI的一个ECG芯片:

这个是大概要用的引脚

心电

这个电路有个响亮的名字:心电跟随器前端

可能是把?

用了电路就出来了

我都不好意思问改哪里了

就成功了

问题的

第一个问题是:电极上面有一些杂散的电压,如果第一级的放大太多了,会让后级饱和。会削波,失真,低频极化干扰。

ECG/EEG/EMG 系统中的生物电势电极传感器 以前写过

二:抑制,高频会通过系统,低频通不过

三:低端运放的输入失调电流大-100nA X 2M = 75 mV的电压,会放大,会反向共给上面的RC的R,形成一个大电压。电压除以这个电压=20倍

四:为什么要电压抬升,是因为采集的电压要在直流之上,所以在输入端就要抬升

一个问题

我看看怎么个事情

我怀疑这小子不懂运放,问个这问题

也就是说,他没有把输入的信号抬起来

电容的作用是把前面的信号耦合进来

然后+一个直流的偏执,整体的抬了起来


说实话我看不出来电压的变化

看我这个就懂了

探头在电容后

这次就OK了,就直接抬起来了

这个抬升是一个数值+小信号,相当于

好好好,睡了

问题就在单电源的共模电压问题,加一个直流偏置以后偏移到正常位置。

https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ad8221.pdf
http://news.eeworld.com.cn/mp/EEWorld/a106321.jspx

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