待测信号为高输出阻抗，模拟前端怎么设计？

登录 · 发表于 2017-6-24 21:26

我最近在做一个测量系统，待测信号输出阻抗很高，约为400K欧姆，输出频率40KHz，最大输出范围±50V。我用10M欧姆电阻分压，再用运放跟随进行测量，测得直流分量衰减约5%，交流分量衰减很大，约80%。
我分析是输入有交流信号时，输入电阻上产生了并联的电容效应，使得整个输入阻抗降低，输入阻抗上的压降变低。
所以想请教各位高人，我这样分析是否合理？有没有什么好的方法测量这种输出阻抗很高、同时信号频率也比较高的信号？
先谢谢啦！

发表于 2017-6-24 22:30

C10最多放几个PF，那么C2就最多几百个PF。不放这两个电容应该也行。

发表于 2017-6-26 15:59

king5555 发表于 2017-6-24 22:17
你自己造成的，用10M及100k分压，是不必再其上并联电容，若要并联电容也要按照电阻比例，10M并100pF，則100 ...

非常感谢您的热心回复！对于您提的建议，我做一些说明：
分压电阻如果不并联电容的话，使用信号发生器输入时（输出阻抗很小），都会产生衰减。
并联电容的大小、比例是根据分压电阻来的，电阻比例是1:100，电容比例是100:1。
这个问题我觉得还是因为待测信号的输出阻抗大，结合频率、电容，共同导致了衰减。
希望能和您共同讨论，谢谢！

发表于 2017-6-26 16:21

nethopper 发表于 2017-6-24 22:30
C10最多放几个PF，那么C2就最多几百个PF。不放这两个电容应该也行。

非常感谢您的回复！
分压电阻上还是要并联电容的，不然都会衰减。
电容小一点，只要比例不变，效果是相同的。
所以我考虑主要还是因为被测信号的输出阻抗太大，结合电容、频率，共同导致了衰减。
但是不知该怎么解决，郁闷。。。

发表于 2017-6-26 16:32

现在有两种不同的“信号源”，其差异主要体现在其内阻上。
而测量系统应该对此不敏感，即不同的内阻在测量系统的输出不应有显著的差异。
所以解决的方法大体有两种：
1. 用两种不同的“探头”对应两种不同的信号源；
2. 测量系统的输入阻抗足够大（比如/类似仪表放大器），使得两个不同内阻的影响低到可以忽略不计。

发表于 2017-6-27 00:29

运放跟随一下就行，高压运放LTC6090，省却一切烦恼

发表于 2017-6-27 00:31

或者用可调电容，想示波器那样，仔细的做阻抗匹配使得全频带相应一致，但是想想的觉得很麻烦，而且精度捉急，1%精度就顶破天了，一般也就5%

发表于 2017-6-27 15:48

根本不是那么回事。
你10M上并联的电容太大了，你没算算100pF电容在40kHz的时候，容抗多大？才40k欧。和内阻分压才剩多少。
而你源输出400k欧内阻上可没帮并联一个2500pF的电容哦。
你的问题不是分压比准不准的问题。而是高内阻，高频率和输入电容之间的矛盾。所以输入电容越小越好。即便有，也是最好是能和你那个400k欧的分布电容匹配。
这样算来，你的10M电阻上并联1pF电容都嫌大。

发表于 2017-6-27 15:53

另外，你为何前面将信号缩小，后面又放大呢？
绝大多数时候，在输入允许的范围内，信号输入幅度越大，所需放大倍数越小，失真和误差也越小。

发表于 2017-6-27 16:55

加一级运放跟随啊。让输出阻抗变小

发表于 2017-6-27 19:05

学习

发表于 2017-6-28 09:33

xuplastic 发表于 2017-6-27 00:31
或者用可调电容，想示波器那样，仔细的做阻抗匹配使得全频带相应一致，但是想想的觉得很麻烦，而且精度捉急 ...

您前面提的高压运放是一个好办法，但是在我的系统里电源是个大问题，因为只有5V电池供电，很难做±70V的电源。
所以我就考虑参考示波器的方案，我查了些资料，示波器的调理电路和我的电路差不多，您有没有详细的方案呢？

发表于 2017-6-28 09:39

QuakeGod 发表于 2017-6-27 15:48
根本不是那么回事。
你10M上并联的电容太大了，你没算算100pF电容在40kHz的时候，容抗多大？才40k欧。和内 ...

您说到点子上了！
但是我测试了去掉电容，衰减还在，请问有没有好办法，彻底解决这个问题？
已经卡在这个问题上好久了，郁闷啊。。。

发表于 2017-6-30 09:31

金光发表于 2017-6-28 09:39
您说到点子上了！
但是我测试了去掉电容，衰减还在，请问有没有好办法，彻底解决这个问题？
已经卡在这个 ...

您好，我也搞过这种电路，类似示波器模拟前端。输出±300V，频率10M以内。也是R1C1+R2C2分压，使得R1C1=R2C2即可。但是你这个信号源阻抗好大啊，仿真了一下确实有80%以上衰减。。我先想想有什么对策

发表于 2017-6-30 09:42

建议先将信号源用示波器看一下，是不是真的有400k内阻，频率是否对应?

发表于 2017-6-30 19:36

金光发表于 2017-6-26 16:21
非常感谢您的回复！
分压电阻上还是要并联电容的，不然都会衰减。
电容小一点，只要比例不变，效果是相同 ...

OPA2313 等效交流内阻可能有问题，你这样接成仪表放大器的话，建议你直接换成AD620试试（内阻10G），还有一个就是高阻值电阻高压的加载的问题（正规电阻都会标明电压范围），你需要串联5个左右的2M电阻试试，不要用贴片，用常规的插件金属膜电阻

发表于 2017-9-9 16:03

谢谢大家的回复！
最终采用了“xuplastic”的方案，使用了高压运放作为前端，但是±70V的高压还没解决，只做到了±40V的输入范围，后面继续改进。
这个问题先做个了结，再次感谢论坛的朋友们！

发表于 2017-9-9 16:23

电阻功率用大一点的，不要用M欧级电阻，本身的电阻自带电容干扰都很严重，运放用AD620

[电路/定理] 待测信号为高输出阻抗，模拟前端怎么设计？

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