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微小信号检测

user1140308
Intellectual 316 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA657, OPA827, OPA1622, OPA1612, OPA2348, OPA188, LM211, INA118, INA128, OPA141, OPA376

大家好好，我在设计针对微小电流信号的放大，经过精密电阻完成电流电压变换后，输入信号范围大概在10~50uV左右，输入信号频率范围是20Hz~20kHz，想经过两级放大最终放大1000倍。能否在前一级放大时采用用OPA657，第二级放大的时候同样用OPA657？或者前一级放大采用OPA657后一级选用OPA827做两级放大呢？还是OPA827完全可以胜任两级放大的任务？谢谢

  • 0
    Guru 94471 points

    亲；这个项目的关键参数是输入失调电压；频带只要高过10M就没有问题。高频运放普遍失调大，不建议选用。

  • 0 回复 KW X
    TI__Expert 3330 points

    楼主说20Hz~20kHz，貌似音频信号，看似信号中没有直流成分，如是，则失调电压、失调电流就没关系了，噪声是关键。输入是电压信号，可能电压噪声更重要。建议考虑OPA1622，一级就可提供1000倍增益。

  • 0
    Intellectual 316 points

    可能浏览器有问题，没办法在大家回答的下面直接点击回复。首先谢谢大家

    OPA1622有两点不是很合适，一个是我们前端的触感器是单端输出的，如果差分输入需要再加个芯片转换一下；另外，这款芯片封装不好焊接，用回流焊怕次品率太高。

    我这两天查了一下，觉得直接用精密电阻不是很合适，应该用跨阻放大器做一个I-V变换，如果后面放大电路选择两级放大选择什么放大器合适呢？谢谢

  • 0 回复 user1140308
    TI__Expert 3330 points

    对不起，我本来是想说OPA1612来着，结果错打成了1622。OPA1612就是标准的双运放，可以接成I-V转换。请问下你的信号电流大约有多大？信号中是否有直流成分？

  • 0 回复 John11513
    Intellectual 316 points

    我在论坛上寻求帮助，你帮解决问题还这么客气！实在是太客气了

    我选择的传感器输出最大是5mA但是传感器检测的信号比较弱，导致输出估计在0.05mA左右，传感器输出没有直流成分。

  • 0 回复 user1140308
    TI__Expert 3330 points

    这信号已经很强了，且不要求直流性能很好。几乎随便找个1MHz带宽的运放都可以，具体选哪一个还要看你对于电源电压、输出电压、功耗等性能的要求了。作为一参考，建议你看看OPA2348双运放，其中一个放大器做I/V转换，另一个做电平调整及滤波。

  • 0 回复 John11513
    Intellectual 316 points

    您是说5mA的信号相对还是比较好处理吗？5mA是传感器的标称值，实际上因为信号比较弱，传感器输出会是0.05mA左右，还有个问题如果传感器输出再小一个数量输出电流信号大约为0.005mA这种信号是否好处理呢？ 另外，I-V转换最好不是用跨阻放大器吗，用OPA2348进行转换会有哪方面的影响呢？关于I-V变化后面一级的电压放大倍数，只要满足OPA2348的增益带宽积就可以是吗？

  • 0 回复 user1140308
    TI__Expert 3330 points

    我意思就是0.05mA信号已经足够强了，即使再小一个数量级至5uA也没问题，使用200k的跨阻就可将信号放大到1V，而输出噪声只有大约几十uV。如果这样的噪声水平您可以接受就可以使用OPA2348。建议主要由第一级I/V转换提供增益，第二级主要做滤波。这个电路影响性能的主要是第一级I/V转换，需要仔细考虑。如果做I/V转换的话，传感器的电容对于性能影响很大。如果传感器的电容比较大那就要十分小心了。

  • 0 回复 John11513
    Prodigy 180 points

        你好，我也是差不多的一个要求，用空心型电流传感器感应线路电流，我用的2K的电阻并联在传感器两端，转换后的电压大约几十mV，频率100HZ-10KHZ，最终传送给PLC监测线路是否工作正常。

       不过我有个疑问，第一级采用你说的方法，那共态噪声怎么办？不是应该用差动放大器或者仪放吗？我用的是INA118和OPA188前级滤除噪声并且实现滤除低频信号（参考资料里面的电路），然后后面加上低通滤波器，再加上后级放大，然后LM211波形整形电路驱动光耦发送0-24V的脉冲波给PLC。我的方案可以吗？急求答案！

  • 0 回复 zshua0226 hanfei
    TI__Expert 3330 points

    第一级若用跨阻放大器的话必须紧靠传感器放，否则性能会比较差（我前面也提到过传感器电容很关键）。这种情况下一方面是由于信号传输路径比较短，另一方面是由于两根信号线对地都是低阻抗，可以认为共模干扰很小。对于电流型传感器而言这种方式的线性度比较高，能够实现比较高精度的测量。但如果传感器距离比较远，这种方法的噪声、抗干扰性能会下降。您的方法实际上在电子式互感器里很常见，当然是可行的。

  • 0 回复 John11513
    Prodigy 180 points

    谢谢您的解答!不过大部分模拟信号端采用的是屏蔽线接入，那信号就有接地端了，但是我的接入端子只是普通的，那INA128两输入端就必须一个接地了，这样是不是就起不到抗干扰的效果了？我是不是最好用屏蔽线？

  • 0 回复 zshua0226 hanfei
    TI__Expert 3330 points

    当然最好用屏蔽线啦，实在不行就用双绞线吧。

    不明白为什么不用屏蔽线就必须INA128输入端一个接地？仪表放大器一端接地那基本上就等同于一个普通的运放了，没有任何CMRR而言了。建议不要这样做。

  • 0 回复 John11513
    Prodigy 180 points

    我本来也是INA128两端直接接入信号发生器，没有接地，但测试波形是这样的，所以我想是不是不接地的问题。

  • 0 回复 John11513
    Intellectual 316 points

    我想问一下，如果用跨阻放大器可以一级就放大1000倍吗？那反馈电阻是不是要用精密电阻呢？

    另外，如果想输出噪声再小一些，推荐哪款跨阻放大器呢？

  • 0 回复 zshua0226 hanfei
    TI__Expert 3330 points

    两输入端不能浮空，需要分别对地接一只偏置电阻。

  • 0 回复 user1140308
    TI__Expert 3330 points

    跨阻放大器的增益是电阻，不是倍数，不知你讲的1000倍是啥意思？反馈电阻用到200k是没问题的，就可以将5uA电流转换为1V信号了。至于电阻用什么精度的取决于系统要求了。

    此设计对于放大器的要求不高，能够满足的很多。如果希望噪声小些，如果是单电源5V或更低电压供电，可以看看OPA376，如果是+/-12V供电可以看看OPA141。

  • 0 回复 John11513
    Intellectual 316 points

    对对，我的意思就是通过跨阻将小电流变成比较大的电压，您说的我明白了！非常感谢您的帮助，谢谢！

  • 0 回复 John11513
    Intellectual 316 points

    不好意思，我还有个问题，最终我的这个微小信号检测，是否可以把精密放大器当做跨阻放大器用呢？

    如果可以将OPA376当做跨阻放大器，那么我完全可以用一个OPA376做I-V的变换，另外一个作为后一级放大的精密放大器是吧。

    如果不能将OPA376作为跨阻放大器，麻烦您再帮助推荐一款合适的跨阻放大器。谢谢您！

  • 0 回复 user1140308
    TI__Expert 3330 points

    opa376可以做跨阻放大器。这样用是可以得。