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[参考译文] INA819:由电机电流引起的输出失调电压。

Guru**** 2629085 points

Other Parts Discussed in Thread: INA819

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1584755/ina819-output-offset-due-to-motor-current

器件型号: INA819

image.png我使用 2X INA819 来读取 2 个负载单元。
该系统还包含一个电机、该电机安装在电路和 LC 附近。
我注意到、每当电机运行时、即使在低电流下、放大器输出端也会出现三角波、与 电机驱动器的频率相匹配 (~16kHz)+~200mV 直流失调电压。
我设法使用电容器 C9 和 C10 来滤除 16kHz 噪声、但没有帮助降低 200mV 失调电压。

目前我使用软件补丁来确保在电机运行时校准负载电芯 0 电平、因此我现在可以容忍它、但如果系统将在另一种不允许我这样做的模式下运行、我将来会看到可能的问题。  

您能提出任何解决方案或要检查的问题吗?

更多数据:
1 — 所有系统均由单个 24V 电源供电
2 — 此电路通过 24-12V 直流/直流转换器供电、然后通过 8V 线性稳压器供电 — 这向标有 Vin 的线路供电。
3 — 电机驱动器具有单独的电源和接地线,仅与系统的其余部分共用 P.S 端子。
4 — 最大电机电流为 10A、但即使电流很小、在无负载的情况下就位时、也会出现偏移。
5 - LC 电阻 — 10k。

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好 Alon、

    我在使用 C9/C10 进行滤波时要小心、因为解决方法有时会比问题更糟。 输出仅在具有高达 1nF 的容性负载时保持稳定、超过此值可能会导致电路出现稳定性问题。 下面是从数据表中摘录出来的内容。

    如果电机的开启导致 INA 输出纹波、则可能是以下原因之一。

    1. 电机导致电源纹波、从而导致与 PSRR 成正比的输入失调电压误差、然后是输出误差、该误差将是电源电压的变化除以 PSRR 再乘以 INA 的增益。  
    2. 由于布局相关问题、噪声会耦合到输入或输出中。  

    建议添加输入滤波、以帮助抑制输入噪声。 下面的论坛说明了此过滤器的用途。 在决定电容值时、模拟工程师计算器可以帮助计算滤波器截止值。 (https://www.ti.com/tool/ANALOG-ENGINEER-CALC)

    https://electronics.stackexchange.com/questions/360152/dm-and-cm-noise-filter 

    我会探测电源电压、看看电源上是否存在纹波。 如果它从其他地方耦合、我需要检查布局以寻找可能的噪声耦合点。

    如果您无法发布布局、下面是我要查找的内容。

    1. 检查敏感模拟迹线、INA 输入和输出的路径、并查看它们是否与任何噪声迹线(如电机驱动器)相交或平行于这些迹线
      1. 如果找到这些方法、请使用以下方法之一修复:
        1. 平行布线应在有噪声布线和敏感布线之间具有一个 GND 平面、最好使用拼接过孔以确保低阻抗 GND 连接
        2. 理想情况下、相交布线应由平面(通常为 GND)隔开、如果无法做到这一点、请确保布线以 90 度角相互交叉。

    此致、
    Gerasimos

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    非常感谢您的答复。

    我相信我的布局,它有你提到的所有功能,并且噪音电机线路不是它的一部分,所以我想我可以节省我们的时间上载光绘现在审查.

    我移除了大型输出电容器、并添加了与 R2 和 R5 并联的 1uF 电容器、如模拟工程师计算屏幕图中的 Cdif。 (在找到最佳值之前必须尝试一些值)。
    似乎可以消除噪声和直流失调电压。

    为 CCM 添加电容器没有任何变化、因此我想 这意味着这是差分噪声、而不是共模噪声?
    (只是问问,以便我将来可以进一步调查,目前电容器解决方案已足够)

    再次感谢您、

    Alon Goldstein

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    您好 Alon、

    很高兴听到这里有改进! 是的、这可能表明输入上产生了一定的差分电压。 这可能是在一个输入上引入一些单端噪声、也可能是共模噪声通过一些不匹配的输入阻抗转换为差分噪声。 后一个原因就是我们建议填充 CCM 和 Cdiff 的原因。 如果仅组装了 Ccm1 和 2、电容器的容差会向 INA 的输入端引入差分信号。 由于 INA 的主要目的是放大差分信号、因此这将表现为输出噪声或失调电压。

    只能在没有 CCM 的情况下组装 Cdiff、但建议同时组装这两者。 这是因为 Cdiff 会将差分噪声转换为共模噪声、并且仪表放大器的 CMRR 会在较高频率下随着放大器超出带宽而无法再补偿共模变化而降低。 因此、对于您在应用中看到的共模噪声、放大器具有足够的带宽、只需使用 Cdiff 即可正确抑制 CM 噪声。 但是、如果引入更高频率的 CM 噪声 (>1MEG)、输入放大器将不会有效地抑制该噪声。 请参阅 INA819 数据表中的下图、其中显示了 CMRR 随频率变化的情况。 添加 CCM 电容器将更好地抑制较高频率的 CM 噪声。 这可能不存在于您的系统中、但是、我只是想解开过滤器后面的“原因“、以防道路上出现任何问题!

    再次,很高兴你找到了一个解决方案! 如果您有任何其他问题、或者希望我进一步详细说明上述任何主题、请告诉我们!

    此致、
    Gerasimos

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    您好、Grassimus、
    非常感谢您的详细说明。
    我明白现在最好添加 CM 1 和 2、以便在运行条件发生变化时防止未来出现问题、但我不知道如何计算它们的值、因为我没有 RIN 1 和 2。
    我发现 Cdif 使用试错,但由于我看不到 CM 的影响,我不能试验,我必须提前计算它。 (输入连接到 10k 桥称重传感器)。
    您能提供建议吗?

    谢谢您、

    Alon

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    Alon、

    由于 INA 的输入为高阻抗、因此您可以在电桥单元的支路和 CCM/CDIFF 电容器之间添加一个外部串联电阻、而不会向电桥引入负载误差。 RC 截止频率只需根据您希望在电桥单元上记录的输入变化速度来设置。 如果您想以 10Hz 的频率进行采样、则可以在 100Hz 时将截止频率设置为略高于此值、然后这将滤除高于此频率的输入噪声。  

    否则、您将使用的电阻将是电桥电阻、这将设置 RC 滤波器。 但是、这将设置从电桥电阻器之前耦合到中的噪声的截止频率。 否则、如果噪声从输入布线/导线耦合、计算截止频率的 R 将是电容器之前任何布线/导线的单位电阻。

    此致、
    Gerasimos