传感器放大电路解读

只看该作者 · 2017-8-25 11:01

zyj9490 发表于 2017-8-24 23:19
这样电路基本上没有问题，有一个小问题就是工作电极与参比电极为何都是2.5V，这样的是否能够工作，因为产生 ...

工作电极与参比电极（RE）的电压是否来源于恒压源运放的正端加的电压，工作电压也是相对应的运放正端加的电压。这两个电压都是Vref（2.5V）。不知道理解对不对，特咨询一下。

还有就是说电化学传感器的偏置电压，是否也就是工作电极（WE）与参考电极（RE）之间的电压？

1万 · 2017-8-25 11:52

muzimaye 发表于 2017-8-25 11:01
工作电极与参比电极（RE）的电压是否来源于恒压源运放的正端加的电压，工作电压也是相对应的运放正端加的 ...

是的，

1万 · 2017-8-25 11:57

muzimaye 发表于 2017-8-25 11:01
工作电极与参比电极（RE）的电压是否来源于恒压源运放的正端加的电压，工作电压也是相对应的运放正端加的 ...

常规来说，工作电极的电位是虚地，工作参考电位加在上面Op的正端，调节CE电极电位使参比电极近似于工作参考电位。这样工作电极与参考电极之间有一个促使电化学反应的电位。这是化学特性（双电层）决定的，参考电极到CE电极的电位差是由于有电阻性引起的，作为补偿电压。这就是三电极体糸的应用原理。

只看该作者 · 2017-8-26 14:00

zyj9490 发表于 2017-8-25 11:57
常规来说，工作电极的电位是虚地，工作参考电位加在上面Op的正端，调节CE电极电位使参比电极近似于工作参 ...

请教一下：工作电极的电位是虚地，这个怎么理解？
还有，WE的电流有正、有负，能否进一步解释一下。

1万 · 2017-8-26 21:04

muzimaye 发表于 2017-8-26 14:00
请教一下：工作电极的电位是虚地，这个怎么理解？
还有，WE的电流有正、有负，能否进一步解释一下。 ...

IV转换电路地电平加在输入电流流大器的正极，根据虚短原理，负极近似于地电平。第二个问题跟电化学特性有关，通常是直流上叠加交流信号或三角波或锯齿波，电流方向不改变。

只看该作者 · 2017-8-27 00:25

这里面有几个问题，回答完这这几个问题，基本上就没问题了
1 U4A的作用
2 R10所在电阻网的作用
3 i/v转化？电压放大？倍数？
4 R7 8 9等作用
5 R1作用？
6 u2作用？
7 放大范围？
8 传感器原理？
9 重新设计（放大器选型及参数）
10 优化参数

1万 · 2017-8-27 09:55

标注下

只看该作者 · 2017-9-1 11:39

zyj9490 发表于 2017-8-26 21:04
IV转换电路地电平加在输入电流流大器的正极，根据虚短原理，负极近似于地电平。第二个问题跟电化学特性有 ...

不同类型的传感器，有的是从U2的正端输入信号，有的是从负端输入需要调理的信号，这两个有什么区别。

经常提到的信号调理，具体指的是什么，望解释一下，谢谢。

1万 · 2017-9-1 18:26

muzimaye 发表于 2017-9-1 11:39
不同类型的传感器，有的是从U2的正端输入信号，有的是从负端输入需要调理的信号，这两个有什么区别。

经 ...

一个是同相放大，一个是反相放大，最后都变成适合AD范围。

只看该作者 · 2017-9-7 14:02

zyj9490 发表于 2017-9-1 18:26
一个是同相放大，一个是反相放大，最后都变成适合AD范围。

目前碰到O3传感器电流的方向为负，查看资料所测气体的浓度和电流成反比，这种情况不知以前遇到过没有，对这种成反比的情况应该如何处理，从运放的角度而言从反相输入端入，是不是也是按照一定的增益在放大，请解释一下，谢谢。

1万 · 2017-9-7 16:18

muzimaye 发表于 2017-9-7 14:02
目前碰到O3传感器电流的方向为负，查看资料所测气体的浓度和电流成反比，这种情况不知以前遇到过没有，对 ...

这跟传感器电流方向没有关糸，大不了加一个偏置电流（反向放大再好做），在反向电流最大时，输出是正电位（单端电源条件下），说白了，保证输入共模电位与输出共模电位在上下电源轨间即可。

只看该作者 · 2017-9-8 15:31

zyj9490 发表于 2017-9-7 16:18
这跟传感器电流方向没有关糸，大不了加一个偏置电流（反向放大再好做），在反向电流最大时，输出是正电位 ...

看到你的回复，做了好几个小时的功课才有所了解，说实在话对运放实在是比较头疼，总算入了一点们。从传感器出来的放大源，有正电流（对应正电压）和负电流（对应正电压），在第一级运放的正端加的是1/2Vcc，这应该是所谓的偏置吧，同时在反相端的输入上加了一个略小于Vref的电压（通过一个1M的电阻），这个是否可以理解为同相和反相分别加了偏置。等于把输入信号叠加偏置后进行放大处理。

只看该作者 · 2017-9-8 15:35

紧接着上面的问题：
心里有一个很大的问题，对于反向电流（负电流），对应的负电压，经过偏置之后，是否在Vref的下方，相当于用Vref去减掉了负电压的绝对值？
如果是这样，负电压越大，得到的绝对值是否越小，最终的输出就越小。这就是我前面问到的对于输出为负电流的传感器，采用这个电路，是否测量值与实际值呈现一个反比的可能性。
问题有点绕，还请不厌其烦给解答一下，真是谢谢了。

1万 · 2017-9-8 17:02

muzimaye 发表于 2017-9-8 15:35
紧接着上面的问题：
心里有一个很大的问题，对于反向电流（负电流），对应的负电压，经过偏置之后，是否在V ...

如果运放输出的动态范围是0-VCC，偏置电压为最好是0.5VCC，最意味产生的负电压（幅值）必须0.5VCC，或者知道传感器的产生的电压只有负电压，直接把偏置电压设定在近VCC（或根据OP的动态参数决定），这样产生的负电压在0-VCC间，OP输出的电压保证在正电压，只要保持线性，经过AD转换，交MCU处理的问题了。

只看该作者 · 2018-7-12 10:33

楼主你好，想请问你一下，关于U4的解释，没有看太懂

只看该作者 · 2018-7-22 13:51

电路已经做好，做了2版，调试了一段时间，输出信号不稳定，输出信号的波动比较大，有时候会出现瞬态变化，为了解决第一版本的问题，重新做了第二版，把数字地和模拟地做了分割，结果发现效果反倒没有以前第一版好，对比后发现，在没有加传感器的时候，第二版运放电路的输出在波动，信号有跳变，第二版为了解决电源稳定性问题，特地增加了TSA8001来做电源的整形，结果事与愿违，效果反倒比较差。

1万 · 2018-7-22 14:44

muzimaye 发表于 2017-8-23 15:42
几个疑点，烦请解答一下：
1、由于每次传感器进入工作状态，都需要大量的时间等待负反馈调节完毕，所以在 ...

1、由于每次传感器进入工作状态，都需要大量的时间等待负反馈调节完毕，所以在不使用的时候将Ref和Sense端短接以减短负反馈调节的时间。
关于负反馈的调节需要一个时间，这一点不太理解？--你查一下传感器的等效电容,c7应该和他差不多才行.c7上电荷的放电时间计算一下.

1万 · 2018-7-22 16:21

还是干扰的问题，如电化学测量的电路基本上电流小信号，UA级的阻抗比较大，很易引进埸干扰及电源的传导干扰，对于前级的电源要进行优化，反正前级的电路是低压小电流的，要有单独的前级电原，及相关的布线（一点地）隔离布线，外壳屏BI ，相位补偿，环路增益比较大，带宽要限制小的。以上只有不断调试得到最佳的参数，从搞稳定了，再向提高响应速度方向前进，达到稳定又快速响应，电路可以说有实用价值。

只看该作者 · 2018-7-22 23:37

zyj9490 发表于 2018-7-22 16:21
还是干扰的问题，如电化学测量的电路基本上电流小信号，UA级的阻抗比较大，很易引进埸干扰及电源的传导干扰 ...

进一步咨询：
1、前级的电源优化怎么做，有什么具体方法和建议，请指导一下；
               目前电路中电源方案为：数字5V电源经过TI的TSA8001 电源整流芯片后给整个运放采集部分供电，参考电压2.5V由TI的ref5025提供。运放的输出接入到AD转换芯片ADS1256中，由ADS1256转换成数字量送CPU处理。  ADS1256的参考电源2.5v也是由REF5025生成。
   电化学传感器有四路，5v电源进入每一路则用磁珠进行了滤波隔离。
   请给分析一下，进一步优化怎么做，谢谢。
2、一点接地，也做了，不知道合理否。随后会发具体设计。
3、相位补充部分，请给出具体建议，谢谢。

只看该作者 · 2018-7-22 23:43

zyj9490 发表于 2018-7-22 16:21
还是干扰的问题，如电化学测量的电路基本上电流小信号，UA级的阻抗比较大，很易引进埸干扰及电源的传导干扰 ...

补充；
相位补偿，环路增益比较大，带宽要限制小的。具体调试的时候，发现很困难，用示波器测量，对信号本身影响比较大，特别是示波器在测量运放的正负输入端和输出端时，对电路的影响比较大，如何用示波器来调测运放，具体调试方法也请指导一下，不胜感激。

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