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[参考译文] OPA2180:使用 OPA2180IDR 设计应变仪放大器电路

Guru**** 1812430 points
Other Parts Discussed in Thread: INA823, INA125, TINA-TI
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/1081835/opa2180-designing-a-strain-gauge-amplifier-circuit-using-opa2180idr

部件号:OPA2180
“线程”中讨论的其他部件:INA823INA125TINA-TI

大家好,团队
我想使用  运算放大器 OPA2180IDR 设计单电源应变仪桥接放大器电路。
应用说明 链接 非常有用。

连接应变仪的规格。

激励电压为12V。
输出电压为2mV/V
1)。 这是否意味着输出电压摆动仅为2mV,而不管激励电压范围是10 - 15V?
桥电阻为350欧姆。
2)。 桥电阻是指桥接器或单臂的总电压吗?
当我连接到12V 电源时,34mA 的电流流经应变仪。
3)。 这种高电流是否会影响应变仪的性能?
此外,当我使用阻抗限制器限制通过应变仪的电流时,输出电压摆动也会降低。

根据下面的电路图,



电流由12V 电源供电。
我的参考电压现在设置为2.5V。
当 Vref 被设置为中电压(6V)时,我的输出电压将约为7V,这将非常高于我的 ADC 输入电压范围 - ADS1220IRVAT。
在桥平衡的条件下,我的输出大约为2.9V,施加应力时,电压将增加到大约4V。
4)。 第二个光放大器输出电压是否有可能超过5V 范围?
5)。 您认为仪表放大器是否比这种运算放大器配置好?
如果是,请建议使用适合我需要的仪器放大器。





  • 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。

    Shibin 您好,

    我认为前三个问题应该向应变计的制造商提出。

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    Shibin 您好,

    请务必按照 Kai 的建议操作,并联系桥接器制造商以获得 有关桥接器的问题的答案:

    4)。 第二个光放大器输出电压是否有可能超过5V 范围?

    输出电压 Vo 是施加的共模电压(VCM)和增压的差分电压(VI2-Vi1)的函数。 如果总和超过5 V,则当电源电压为12 V 时,Vo 可以高于该电平。如果是这种情况,差分增益可以降低和/或 VCM 可以降低。


    5)。 您认为仪表放大器是否比这种运算放大器配置好?
    如果是,请建议使用适合我需要的仪器放大器。

    本指南中介绍的两个运算放大器仪器放大器(INA )可以提供高性能,但在很大程度上取决于电路所需的精密电阻器。 如果它们不精确,不准确,则会影响电气性能,例如增益误差和共模抑制。 备选3运算放大器配置通过集成 INA 内部的精密电阻器来消除大多数电阻器的不准确度。 然后,主要电阻器问题是一个外部 RG 电阻器。  

    INA823就是一个非常适合桥接应用的易于应用的3运算放大器 INA 示例:

    https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina823.pdf

    您可能需要查看其他 Precision Amplifier INA 产品:

    https://www.ti.com/amplifier-circuit/instrumentation/products.html#p358min=1.8;5.5

    此致,托马斯

    精密放大器应用工程

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    大家好,团队
    感谢你的回复。
    我尝试通过增加电阻 R9来降低 VCM,但当我这样做时,电压波动会降低。
    是否有其他方法可以减少 VCM?
    我计算的 VCM 为  
       VCM={[(Rbridge/2)+桥的一个臂的电阻]/(Rbridge+R8+R9)}*Vex
    在我的情况下, 电阻桥= 350欧姆
              R8 = R9 = 0欧姆
              VEX = 12伏
    桥的一个臂的电阻被认为是350欧姆(应变仪数据表中未给出,我希望猜测是正确的)
           VCM =((350/2)+350](350+0+0)*12 = 18。
    我的计算是否正确?
    如果是,如何降低系统的差分增益?

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    Shibin 您好,

    桥接电阻和腿部电阻相同。 只需计算一根桥的等效电阻,该桥包含四条支脚,每个支脚为350R。 你也会得到350R。

    看起来桥接器应连接到10VDC 的激励电压。 您应该询问桥接器制造商是否允许您降低此电压。 有些桥包含线性化和温度漂移补偿元件,从而导致额外的压降,并由此要求一定的最小激励电压。

    将激励电压增加到高于额定电压的程度也不是一个好主意,因为这样桥接器会加热太多,并显示相当大的温度漂移。

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    Shibin 您好,

    请考虑凯对两个运算放大器 IA 桥接应用的建议。 如果您认为您想要更改设计以使用三运算放大器 IA,我们可以根据需要提供支持。

    此致,托马斯

    精密放大器应用工程

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    Shibin 您好,

    讨论 INA125的这条线程可能会引起您的兴趣:

    https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1081856/ina125-wheatstone-bridge-based-pressure-sensor-output-shows-loading-effect

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    Shibin 您好,

     您是否拥有应用桥接放大器所需的全部信息?

    此致,托马斯

    精密放大器应用工程

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    大家好,托马斯,
    感谢你的回复。
    就我们而言,
    桥电阻为350欧姆。
    激励电压为12V。
    当桥接器平衡(无负载)时,每个输出的输出电压与地面的输出电压为6V。
    输出电压为2mV/V,即12V 时为24mV。
    参考电压设置为2.5V。

    使用2运算放大器模型,当桥平衡时,系统输出的电压大约为2.9V。
    当对传感器施加应力时,电压将达到4V。
    如果输出电压可能超过5V,则会导致 ADC 终止。
    如果 输出电压 Vo 是施加的共模电压(VCM)和增压的差分电压(VI2-Vi1)的函数。
    我计算的 VCM 为  
       VCM={[(Rbridge/2)+桥的一个臂的电阻]/(Rbridge+R8+R9)}*Vex
    在我的情况下, 电阻桥= 350欧姆
              R8 = R9 = 0欧姆
              VEX = 12伏
    桥的一个臂的电阻被认为是350欧姆(应变仪数据表中未给出,我希望猜测是正确的)
           VCM =((350/2)+350](350+0+0)*12 = 18。
    1)。 我的计算是否正确?

    我尝试通过增加电阻 R9来降低 VCM,但当我这样做时,电压波动会降低。
    2)。 是否有其他方法可以减少 VCM?
    3)。 如何降低系统的差分增益?
    4)。 使用 2个运算放大器模型,是否可以使用任何方法获得0到5V 的桥+/-24mV 变化的输出电压?

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    Shibin 您好,

    1)。 我的计算是否正确?

    在 SBOA247 VCM = 18 V 中应用 VCM 公式。您的计算正确。


    我尝试通过增加电阻 R9来降低 VCM,但当我这样做时,电压波动会降低。

    R9只能影响 VCM 电压。 它不是差压等式中的一个因素。 您在电路中使用了哪些运算放大器?

    2)。 是否有其他方法可以减少 VCM?

    两路运算放大器 INA 电路为仪表放大器功能提供最小运算放大器数,它具有诸如 VCM 范围之类的限制。 SBOA247中的 VCM 公式2设置了可应用的变量。  


    3)。 如何降低系统的差分增益?

     SBOA247中的方程式5提供了如何为特定差分增益建立 R11值的信息。


    4)。 使用 2个运算放大器模型,是否可以采用任何方法来获得0到5V 的桥+/-24mV 变化的输出电压?

    我已经为两个运算放大器 INA 组合了一个 TINA-TI 模型,以便您可以应用 SBOA247方程式 ,并了解 Vo 如何随 VCM 和差分增益变化。 由于您控制着自己的设计,我相信让电路做您所需要的事情符合您的最佳利益。

    e2e.ti.com/.../OPA192_5F00_2_5F00_OPA_5F00_Bridge_5F00_01.TSC

    此致,托马斯

    精密放大器应用工程