打印

研讨一下为何PH计的输入电路出问题?

[复制链接]
楼主: zyj9490
手机看帖
扫描二维码
随时随地手机跟帖
21
walkerwk 发表于 2013-10-11 11:13
我觉得是噪声问题,共模抑制比还只是小问题

CMRR也是噪声的原因之一,噪声这个东西很难讨论,因为引入的可能性太多了。

使用特权

评论回复
22
walkerwk| | 2013-10-11 11:25 | 只看该作者
NE5532 发表于 2013-10-11 11:15
CMRR也是噪声的原因之一,噪声这个东西很难讨论,因为引入的可能性太多了。 ...

先暂不考虑信号源的噪声,就是信号源内阻就达到200M,热噪声大小可想而知。根据楼主的描述输出是乱跳的,也印证了说法。我们假设楼主的电路的CMRR无穷大,也无法避免噪声被放大输出

使用特权

评论回复
评论
zyj9490 2013-10-11 12:44 回复TA
热噪声,属于高频,功率譄是稳定的,输出信号乱只能说明漂移,或直流(低频)干扰,静态工作点失当导致。 
23
youluo235| | 2013-10-11 12:56 | 只看该作者
电路应该没有太大问题吧。觉得3个放大器可能出错的话直接用一个仪表放大器的了。内部结构和你这个一样的

使用特权

评论回复
评论
zyj9490 2013-10-11 13:04 回复TA
从偏置角度考量, 
24
zyj9490|  楼主 | 2013-10-11 13:06 | 只看该作者
原因是偏置不对,怎么做正确的呢,又能克服高阻的条件,提取出信号的电动势,又能正确偏置,让运放工作呢?

使用特权

评论回复
25
zyj9490|  楼主 | 2013-10-11 13:07 | 只看该作者
仿真是有问题的,结果不可信

使用特权

评论回复
26
corset| | 2013-10-11 13:59 | 只看该作者
信号源内阻太大,电路取到的信号应该较小。建议使用专用的仪表运放,它的输入阻抗较高。
另外,我怎么记得PH探头是高阻的电流传感器?

使用特权

评论回复
27
m564522634| | 2013-10-11 14:59 | 只看该作者
硬件不怎么懂的飘过

使用特权

评论回复
28
lgnativs| | 2013-10-11 15:05 | 只看该作者
输入信号没有电流回路吧.

使用特权

评论回复
评论
zyj9490 2013-10-11 16:07 回复TA
怎么修改呢? 
评分
参与人数 1威望 +3 收起 理由
zyj9490 + 3
29
jiabin1024| | 2013-10-11 15:45 | 只看该作者
估计就是LS所说的了

使用特权

评论回复
评分
参与人数 1威望 +1 收起 理由
zyj9490 + 1 1
30
tjjack| | 2013-10-11 16:02 | 只看该作者
ph计没那么复杂呀,一级阻抗变换,一级放大足够了。没有明白楼主要问什么概念。

使用特权

评论回复
评论
zyj9490 2013-10-11 16:05 回复TA
以上电路接复合PH电极的时,以差分信号能否工作。 
31
zyj9490|  楼主 | 2013-10-11 16:10 | 只看该作者
tjjack 发表于 2013-10-11 16:02
ph计没那么复杂呀,一级阻抗变换,一级放大足够了。没有明白楼主要问什么概念。 ...

你用过PH电极信号用差分放大的吗?

使用特权

评论回复
32
tjjack| | 2013-10-11 16:10 | 只看该作者
可以差分,但不是你上面的电路,你上面的电路可以说普通运放搭建的仪表放大器。

使用特权

评论回复
33
zyj9490|  楼主 | 2013-10-11 17:08 | 只看该作者
tjjack 发表于 2013-10-11 16:10
可以差分,但不是你上面的电路,你上面的电路可以说普通运放搭建的仪表放大器。 ...

目前的有没有改进的地方呢?

使用特权

评论回复
34
blackspider_e| | 2013-10-11 17:18 | 只看该作者
不太明白这种不共地的系统如何用差分
如果PH1 PH2间压差恒定,那PH1对系统地的电压是确定的么?
我用差分AD做5位电压表,如果把一个差分输入端接地,会测出几mv,两端都悬空才能得到0V

使用特权

评论回复
35
zyj9490|  楼主 | 2013-10-11 17:39 | 只看该作者
二端是接PH电极的,应是二端浮的,对糸统地是不确定的。

使用特权

评论回复
36
zyj9490|  楼主 | 2013-10-11 18:40 | 只看该作者
PH信号低频直流信号,其电动势是MV级的,内阻很大,几百M,其电动势与PH值成正比,是线性的,属于窄带放大器,后级完全可以用有源滤波器清除热噪声引发的问题。不考量输入接法,电路本身没有问题,以前用桥式测量的没有问题。现在核心是差了什么,引起直流漂移不定。

使用特权

评论回复
37
zyj9490|  楼主 | 2013-10-11 19:33 | 只看该作者
本帖最后由 zyj9490 于 2013-10-12 11:58 编辑

从大多数的人回复来看,仪放或三运放搭成的仪器放大器有一个误区,也就是在正相端没有必要给其偏置电流的回路或从一个正相端流回另一个正相端都 是错误的,认为电流是零,实际上,是有的,很小而已,因此必须要让它流回地或糸统,二个输入端的电流不可能从基极到基极的流向,这违反物理机理,因为正相端和反相端都是直接接输入级的基极或栅极,BJT是电流控制器件,这好理解,而JFET的也有电流要流出,实际上JFET输入级是个反向偏置的PN结,但还是有极微小的电流要流出。因此外接电路必须要跟糸统连结在一起。为何平时用差分电路或仪运不考量这个问题呢,其实桥式电阻就提供了偏置电流的回流通道,而本贴的输入接法是浮动电压源,没有提供回流通道 ,也就是运放工作点不正常,表现为直流无规则的漂移,怎么连呢,难道要在二个正相端接高值电阻下拉到地吗?理论上可以怎么做,但这样的高阻(只少100倍PH电极的内阻,G级的电阻很难买或者可能也没有生产),如果即几百M的电阻,显然变相降低了运放的输入阻抗,降低了提取的信号电压,(注意PH电极的电动势跟PH有关,而其阻抗也不是一个固定值,因此没有高的输入阻抗必会带来线性误差,必须远大于PH的阻抗,才能让输出信号接近于其电动势。怎样解决呢,即既能解决回流问题,又能维持高阻态,很简单,在一个引线上(最好连参比电极的引线)下拉一个10K的电阻,这样提供了回流通道,从二端看进去的输入阻抗又是一样,保证了近似于电动势的输出信号。这样做又有一个新的问题,对二个同相端的偏置电流的流过的等效电阻不平衡,一个是K级的阻抗,一个是几百M的阻抗,从而引发的有一个失调电压产生,(后级电路用调零消除,但不是好办法),为了尽量降低这个失调电压,必须要用极低低偏置电流的运放。只要以上这么做,PH的前级差分电路可以正常工作。下图是解决办法的示意图,标明二个偏置电流的回流途径,从而产生一个失调电压。

未命名.jpg (130.17 KB )

未命名.jpg

使用特权

评论回复
评分
参与人数 1威望 +2 收起 理由
jiabin1024 + 2
38
zyj9490|  楼主 | 2013-10-11 19:36 | 只看该作者
仪表放大器——可避免常见的设计陷阱

deyisupport 2012-10-26 23:14 0
作者: TI专家Bruce Trump

仪表放大器(IA)是运算放大器和反馈电阻的结合,用于精确地获取和放大信号。 使用这些通用放大器的一个常见错误是没有为输入偏置电流提供一条通路。25年以来,我们一直在向人们展示一幅图表,强调正确运行所要求的必要输入偏置,但广大设计人员似乎都没有注意到这一点。之所以会这样也许正是因为它的名字——仪表放大器。它听起来像是实验室仪器,例如:示波器或者频谱分析仪等,包括一些随时可用的输入。好吧,差不多是这样,但仪表放大器需要您更小心一些。 每个输入都直接连接至双极晶体管基极(请参见图 1a)或者 FET 栅极(请参见图 1b)。双极晶体管要求基极电流工作。浮动热电偶电压源不提供该电路通路。没有该电流通路的情况下,输入会出现饱和,从而形成无效输出电压。



即使是一个极低输入偏置电流的 FET 输入 IA(例如:INA116)也要求一条偏置电流通路。 尽管首次上电时图 1b 所示 AC 耦合电路可能会看似正常工作,但输入电容会通过微输入偏置电流缓慢充电,并且输出好像会不稳定或者偏离其起始值。每个输入的接地电阻器会对该电路正确偏置,同时在 FET 输入的输入偏置电流极低的情况下 10MΩ 电阻会非常有效。 请注意,许多电路均不会要求采取特殊的预防措施。如果差动输入电压源能够提供输入偏置电流,并且其参考导电通路接地,则无需特殊预防措施。请参见图 2。





图 3 显示了正确偏置 IA 输入的三个例子。所选应用和 IA 的特性不同,图中所示电阻器值可能也会不同。





在如何提供这种电流通路方面,存在许多差异。图中仅显示了三种通用案例。只需一点点创造性,您便可以找到一种适合您应用的方法。如果您对我们的高精度放大器有什么建议,请访问我们的论坛。 我又一次想到了这种放大器的名字:仪表放大器,这可能就是它经常被人忽略的原因。顺便说一下,在处理运算放大器输入时我们也可能会犯同样的错误。至于原因,我认为无需解释,不是吗?

原文请参阅: http://e2e.ti.com/blogs_/b/thesi ... common-pitfall.aspx

使用特权

评论回复
39
zyj9490|  楼主 | 2013-10-11 19:45 | 只看该作者
核心要点是差分电路或仪运不能接浮动电压源的。这就是差分电路或仪运听名字误解的地方。

使用特权

评论回复
40
gregy_cn| | 2013-10-11 20:12 | 只看该作者
台式6位半万用表能准确测量吗?

使用特权

评论回复
发新帖 我要提问
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则