我正在构建一个物联网电路、使用开尔文的4线检测电阻变化。 我实现了一个恒流源、为我的两个串联连接的50mA 传感器供电、每个传感器的输出大约为15mV (我通过添加一个串联的20欧姆电阻器来引入1V 共模电压)。 现在、我已将两个传感器的两条电压输出导线连接到 INA2332的两个差分输入、并设置增益100、如原理图所示。
当我测量放大器 A 的电压输出时、它提供1.39~1.41V、这不是理想值、但没关系、而放大器 B 的输出仅为150mV。 我甚至像以前的一些职位所建议的那样，把这一提法提到地面。 有人能告诉我我出了什么问题吗？
尊敬的 Thomas：
问题已部分解决。 不过、我会向您提供我的模拟部分原理图。
您好、Kumar、
我的主要问题是、当输入电压升高(因为我增加了温度)时、放大器 A 的输出增加速度快于放大器 B、这违背了我使用温度补偿传感器的目的。
Thomas 将在本周剩余的时间内忙碌、我将尽力为您提供帮助。 请耐心等待我、因为我正在尝试了解您的询问。
如果我正确理解了您的问题、Rx 上的差分电压是测量的关注点、您希望补偿由于差分输入电压变化增加而导致的 Rx 中的温度变化。
此外、INA2332-A 的增益为1320.3/15.64 = 84.41816V/V、INA2332-B 的增益为1663.2/15.2=109.421V/V 您需要补偿由于 Rx 中的温度变化而测量的 INA2332-A 的 Vout。
可以通过多种方法来补偿 INA2332的输出测量。
1、计算 Rx 上的温度变化、加上/减去 Vout-A 上温度上升/下降引起的变化
2、如果 Rx 具有正温度系数、例如 α、那么您希望 Rcomp 具有负温度系数、例如 β。 您可以在 ADC 和 MCU 计算之后从 Vout_A 和 Vout_B 得出输出关系。
3、 如果 Rx 具有正温度系数、例如 α Ω、Rcomp = Rx 具有相同的负温度系数、则 Vout_A 和 Vout_B 的输出差可以推导出并与 Rx 或 Rcomp 处的温度变化相关联。
注意：INA2332的 Vout：Vout_A = GainA *(Vin+- Vin-)+ VrefA、其中原理图中的 VrefA=GND=0。
VIN+- Vin-= Iconst *(Rx + ΔR)、其中 ΔR 是随温度变化的电阻变化。
上述每种情况下的最终传递函数都是不同的。 如果您无法确定、请告诉我。
最棒的
Raymond
您好、Kumar、
INA2332-A 在 26°C 时的增益为1320.3/15.4 = 85.7337V/V； 测量值为：INA2332-A 在 45C 时的增益为1400.6/16.5 = 84.884V/V。
我不确定您是否有拼写错误或其他内容。 INA2332的增益不应随温度的变化而变化。 R1和 R2电阻器应使用低温度系数电阻器或无温度系数电阻器。 R1和 R2的温度系数应相同、应用容差为0.1%至0.01%。 换言之、电路增益不应随温度的变化而显著(数据表明、在26C 至45C 的温度范围内、增益变化了1.178%)。
在 R1和 R2中热系数匹配的情况下、R2/R1的比率变化应保持不变。 5 + 5 (R2/R1)的增益应保持恒定。 此外、您只想补偿 Rx 值或输入差分电压随温度变化的变化。
我们假设 INA2332-A 的电路增益为85.7337。 输入差分电压从26C 时的15.4mV 更改为45C 时的16.5mV。 如果 Rx 与温度无关、您应该会看到输入端生成15.4mV。 16.5mV-15.4mV 或1.1mV ΔT 是由于温度从26C 变为45C 或 Δ T = 19C。 ΔR 恒定电流 ICONT = y mA、因此 Rx 的温度系数为：(1.1mV/Yma)/19C 将是您的 Δ V/°C 变化(假设 Rx 与温度呈线性关系)。
ΔR 温度从26C 变化已知、您可以计算 Δ T 变化 ->您将知道 INA2332的输出发生了多少变化。 这是我在前一份答复的备选案文1中提到的。
让我对 INA2332-A 进行以下假设、以便我们可以执行其余的计算。
1.INA2332-A 的电路增益为85.7337V/V、26C 时的差分输入电压为15.4mV、其中 VoutA_26C = 15.4mV*85.7337V/V = 1320.299mV。
2、 INA2332-A 的电路增益为85.7337V/V， 在45C 时差分输入电压为16.5mV -> VoutA_45C = 16.5mV* 85.7337V/V = 1414.6061mV。
INA2332-B 与所述 的1663.2/15.2 = 109.421V/V (26C 时 )相同；INA2332-B 的增益为1662.2/16.3 = 101.975V/V (45C 时)。
此数据集可能有拼写错误。 根据您之前的描述、Rcomp 具有负温度系数、这意味着 Rcomp 的值应从26C 降低到45C。 在26C 至45温度范围内、输出从1663.2mV 降至1662.2mV、这是可以的、但输入差分电压从15.2mV 增至16.3mV。 如果 Rcomp 的电阻降低、则输入差分电压也应降低。 INA2332以线性 响应运行。
同样、电路增益不应随温度变化。 假设 INA2332-B 的电路增益为109.421V/V、输入差分信号从15.2mV 更改为16.3mV、从26C 更改为45C。 在45C 时、INA2332-B 的输出电压应为 109.421V/V * 16.3mV = 1783.56mV (这意味着 Rcomp 具有正温度系数、这不是真的)。
让我对 INA2332-B 进行以下假设、以便我们可以执行其余的计算。
3.INA2332-B 的电路增益为109.421V/V、26C 时差分输入电压为15.2mV、其中 VoutB_26C = 15.2mV * 109.421V/V = 1663.1992 mV
4.45 °C 时 INA2332-B 的电路增益为109.421V/V、差分输入电压为15.1909mV (1662.2mV/109.421)、其中 VoutB_45C = 15.1909mV*421V/V = 1662.20347 mV。
从 ΔVout μ_B 图中、您可以计算 Rx 或 Rcomp 时的 ΔC 变化。 ΔC 您知道 Rx 电阻器位置的 Δ V 变化、则应知道在45C 时补偿的 VoutA、其中26C 是温度参考点。
Rcomp 的 VoutB 与温度曲线可能不是线性的、因此可以节省 Rcomp 计算 出的 ΔC μ s 变化、并根据26C 参考图补偿 VoutA 系数。
如果 Rx 与温度响应也不是线性的、那么您需要描述 Rx 曲线的特征或从制造商处获得、在 Rx 与温度之间执行曲线拟合、并在高温下计算补偿的 VoutA (您还可以线性化 Rx 与温度之间的曲线、 但您必须使用对数标度或其他曲线拟合方法来简化关系。)
我希望这会有所帮助。 如果您有其他问题、请告诉我。
最棒的
Raymond
您好 Raymond！
我再次进行测量、增益仍在变化、我不确定原因。 我要附加在26°C、30°C、35°C、40°C、45°C 和50°C 下进行测量的结果 我还在附上电路板照片、供您查看、以防我错过 something.e2e.ti.com/.../Result121121.xlsx 
由于数据表中的 Vcm = Vs/2且我的 INA2332电源是 Arduino 提供的3.2V、因此我将一个20Ω Ω 电阻串联以引入1V 共模电压是否存在问题？
谢谢、
Kumar Sunilkumar Pawar
您好、Kumar、
INA2332的输入仅关心差分输入电压、因此 用于引入1V 共模电压的20Ω Ω 串联电阻器不是一个因素。
BTW、您的恒定电流是多少？ 1V/μ s = 20Ω。 RX 和 Rcomp 是否存在自发热问题？
从图中可以看出、Rx 和 Rcomp 的温度(电阻器上无电压)不会跟踪。 两个电阻器应随温度的变化而上下移动。 我看不到这个。
请查看以下列表。
RX 和 Rcomp 必须彼此相邻、以改善温度跟踪。
2.要求温度室有气流或循环空气。 如果这是一个静态烤箱、您将具有局部加热/冷却功能、并且温度的变化可能会很高。 RX 和 Rcomp 之间的温度跟踪不良。
3.使用6.5或7.5位便携式 DMM 并验证 Arduino 中的 ADC 是否稳定且可重复。 检查您的 LSB 过热情况。
4.确保 INA2332的配置在整个温度范围内保持稳定(我假定整个固定装置都放置在温度室内)。
5.确保电流源在整个温度范围内保持稳定和精确。
最棒的
Raymond
您好 Raymond！
1. Rx 位于前面，Rcomp 位于同一 PCB 的背面，就像这样
(这是前面)
2.是的，气候室有空气循环。
3.我会这样做。
4.只有传感器被放置在腔室内，电路被放置在室外。
5.我要这么做
如果出现问题、我会再给您回复。
谢谢、
Kumar Pawar
您好 Raymond！
我想我可能已经发现了这个问题。 请告诉我我的道路是否正确。
这一次、我忽略了 CMRR 可能是一个问题、因为我认为它可以在计算中得到补偿、但我忘记了一个小细节。 
Rcomp 和 Rx 上的共模电压 可按以下公式计算：
VRcompCM =(VRCOMP+VR+VRcm)/2
VRxCM =(VRx+2VR+VRCOMP+VR+VR+VRcm)/2
其中 VR 是导线上的电压、 VRcm 是 20Ω Ω 电阻器上的电压。
因此、当电阻因 任何原因而变化时、电压也应发生变化：
ΔRcomp→ΔVRcomp ΔRx→ΔVRx μ A
共模电压也会发生变化：
ΔVRcompCM =(ΔVRcomp)/2
ΔVRxCM =(ΔVRx +ΔVRcomp)/2
我想、 Rcomp 和 Rx 的增益 在不同温度下为何不同、这是因为这一点、也是因为我仅测量 ADC 的 INA 输出电压、并根据我对电阻值的第一次读数转换这些值。
现在、这可能是一个问题、对吧？
谢谢、
Kumar Pawar
您好、Kumar、
下面显示了 INA2332的 VCM 与 Vout 之间的关系、另请参阅随附的模拟工程师计算、您可以在其中下载并查看该计算结果。
只要共模 VCM 和 Vout 在边界内运行、Vout 与差分输入之间的关系就会是线性的。
https://www.ti.com/tool/ANALOGUE-ENGINEER-CALC
您的电流源是否随温度变化？
根据此方框图、您的电源电压大约为3.2-3.3V。 如果您从标有红色框的组件中添加所有电压、则不会超过电源电压。 请验证您是否有真正的电流源能够驱动随温度变化的负载。
RX 和 Rcomp 的值应该在短时间内发生显著变化(例如在采样周期内)、但我看到 Vout 在某些温度下(例如26C 和30C)会发生显著变化。 50C 数据看起来更好、至少在采样持续时间内没有显著变化。
如果您仍有问题、请提供 R、Rx 和 Rcomp 以及恒定电流图、我将在仿真中对此进行检查。
最棒的
Raymond
您好、Kumar、
我认为您的计算问题是存在的。
INA232中指定了 Vos、最高 可达±8mV (即参考输入或 RTI)。 由于 GAIN=100V/V、输出端看到的实际电压偏移在100中增益。 在仿真中、输入端的646.692mV/100 = 6.46mV (RTI)短路。
在 Arduino 处理器中、需要从偏移量中减去测量的 Vout、偏移量是 Rx 的实际 Vout_Rx = Vouted_Measured_Rx - Vout_offset_Rx、然后您可以在 Rx 和 Rcomp 之间对输出电压进行比值。 此外、Voffset 的温度系数也 为±5uV/C 如果您希望非常精确、还需要考虑温度漂移。
如果您有其他问题、请告诉我。
最棒的
Raymond
