This thread has been locked.

If you have a related question, please click the "Ask a related question" button in the top right corner. The newly created question will be automatically linked to this question.

如何放大提取采样10nV的电压信号

Other Parts Discussed in Thread: INA226, LMP2022, LMP2021

下图中VCC是一个可调电源的输出,通过10mR的采样电阻分辨负载的电流,最小分辨1uA,这样通过1uA的电流就是10nV的压降。

虽然10nV的电压信号基本上在噪声以下,但这个问题对于大牛们还是有解决办法的。

我想问一下,后面选用怎么样的高精密运放或者仪表放大器?有没有推荐的?谢谢!

 

我用过INA226检测过,10mR的采样电阻产生的压差达不到要求,其最小LSB压差是2.5uV。

下面的电路示意,也可以是下端检测。

  • 亲;先不谈10nV信号放大,仅你的电流信号;是建立在0.6~15V基础上的。也就是说;你要在最大15V共模信号上检出10nV信号,你需要的共模抑制比为183dB。如果放大100倍,那需要的放大器共模抑制比就要达到223!另外;在10nV级别;任何不良屏蔽都是致命的!PCB布线相当考验设计师技巧。

    显然Rs目前取值本身对系统本省;就是设计错误。从另一角度;出于无损检测;插入电阻本身也是错误!大把无损检测方案。

    建议楼主再酌情思考下。

  • 如果亲一定要用,作为TI,有对应产品和方法。也很简单
    前级用LMP2022构建两级串联的比例放大器;置于恒温槽中,做前级悬浮放大,总放大倍数1000~10000倍。放大后信号经INA226至你的接口即可。
  • 感谢大牛的专业回答。续问一下下:

    1. 为什么要构建两级串联的放大? 使用一级放大不可以吗?还是为了减小噪声。

    2. 如果用3个LMP2022组成仪表放大,放大1000倍是否可行,使用0.01%的电阻。放大的信号进入INA226。

  • 你好,XP;
    您说的插入采样电阻是个错误,有很多的无损检测方案。能够给我推荐下无损检测方案,还有从成本上看是否比电阻检测要贵的多?
  • 亲;首先;实际运放的开环放大倍数和带宽是有限的。为保证精度和适度余留相应速度,运放的实际可用放大倍数在1~100.。如一款运放的带宽增益积是1M,当100倍放大时,运放理论可用带宽上限是10kHz,实际上;由于移相等原因;用到2kHz就不错了。

    其次;LMP2022是双运放,屋里结构决定了可以方便两级串联使用。当两级各放大33倍时;总放大倍数就达到了1000倍。

    以LMP2022为例;该IC信号开环增益约最小120dB;合100000倍,单位增益积5M。

    单级1000倍放大误差:1000/(100000+1)=1%,     带宽:5M/1000=5kHz

    换作两级;每级33倍,总误差:1-(1-33/(100000+1))^2=0.066%, 带宽:1/(1/5000000/33)^2=75.76kHz

    三级放大;亲可自行按法炮制。

    可以看到;两级精度和带宽已经满足绝大多数直流场合要求,三级提高性能有限。而三级;却需要多用一颗IC,通常没有工程必要也不符合工程价值观。

  • 亲;最常见的就是霍尔电流传感器了。完全绝缘测量。
    现成霍尔电流传感器额定电流都比较大,测小电流时;可以多绕几匝。假设绕的匝数为N,那么最大测量电流就会缩小到1/N。
  • XP,您好。再次麻烦您解释了。

    我用Multisim对LMP202x进行仿真,有以下的情况:
    1. 用2个LMP2021(或1个LMP2022)进行串行级联放大,每级放大倍数为33V/V,2级就是约1000V/V。
    1.1 使用双电源供电:
    1.2  使用单电源供电
    2. 用1个LMP2022和1个LMP2021组成仪表放大,放大倍数为1000V/V。
    现象:
    1. 使用2级串联放大,会尽可能的提供了较宽的带宽,但上面图中(1.1和1.2),将失调电压的误差放到很大,在无负载电流时,输出都比较大,温漂的影响应该也会较大,输出的信噪比也比较差,特别是单电源供电。
    2. 三个运放仪表放大器的输出就比较好很多,感觉对失调电压有了抑制,如果选择精度较高的电阻,这样输入级的差分也会对温漂有抑制作用。由于要是用在低端检测,共模电压抑制的要求的也会小些。
    我想请教的问题是:
    1.是否能够判定三个运放仪表放大器要比两运放级联的噪声特性要好?包括温漂的影响等等。
    2. 如果三运放的方案要好一些,根据LMP2021/2022的低噪特性,是否有现成的仪表芯片与LMP2021/2022相媲美?
  • 亲;已经在前面证明了;单级放大1000倍;问题多多。33倍是理想选择。
    另外;由于单电源工作时;LMP2022起始失调远大于常态,在精密电路里;最好用双电源工作。
    最后;如果需要;可以用两片LMP2022做四级放大。
    切记;单级增益不要超过100!