主题中讨论的其他器件:OPA192、 LMP91200、 LMP7721、 LM2662
大家好、我正在尝试了解如何在 使用差分 ADC 输入(AIN-、AIN+)读取输出的同时、将偏置(失调)电压(Vref)(由精密电压基准 IC 生成)添加到单位增益同相运算放大器。 可以帮帮我吗?
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您好 ISM、
有几种方法可以实现这一点。 下面的电路使用同相加法放大器、我随意选择了 OPA192。
如果输出端与 ADC 之间存在差分、则可能必须将单端输出信号转换为差分输入信号。 THP210 可能是将单端输出转换为差分输出以用于精密 ADC 应用的理想选择。
e2e.ti.com/.../OPA192-summing-Amp-06052021.TSC
如果您有其他问题、请告知我们。
最棒的
Raymond
您好 ISM、
R2、R4分压器在这里执行什么操作?
这是同相加法放大器。 是的、R2和 R4类似于分压器。 您可以使用叠加方法来解决它。
接地 V2、Vout_1 =(1 +R1/R2)*0.5*Vref = Vref = 1.5V
接地 Vref、Vout_2 =(1+R1/R2)*0.5*V2 = V2 = 3V
3.添加 Vout_1 + Vout_2 = Vout = 4.5VDC。
左上角的电路是运算放大器的直流电源轨节点、与下面的电路相同。
我们无法将负极端子连接到 AIN-?
如果您只对单端电压测量感兴趣、则可以使用单端 ADC 配置。 当然、您可以将 AIN-接地、但您需要为接地备一个额外的 ADC 通道、这与单端 ADC 配置相同。 您不会利用差分 ADC 的优势。 也许单端 ADC 采集对于应用来说已经足够好了。
最棒的
Raymond
谢谢。 让我感到困惑的是、我的输入信号电压来自不同的化学传感器(如具有高阻抗的 pH 传感器)、它们具有自己的负极(我是指 pH 传感器的内部基准电极)。 我的意思是它们不共用同一个共同点。 如果它们共用公共接地(相同的参考电极)、则所有传感器的接地都将由该公共电极产生。
但我将连接内置传感器(作为内部基准电极和工作电极的耦合)。 它就像使用多个带差动 ADC 的 LMP91200。 顺便说一下、当我查看 LMP91200 www.ti.com/.../alt_snas571e.gif 的内部原理图时、我看到 VCM 缓冲器的输出连接到 AIN-和基准电极。 那么、如果没有使用 VCM 缓冲器、VREF 是否可以连接到 AIN-?
此外、VCM 缓冲器还是电压跟随器同相运算放大器?
您好 ISM、
让我们重新开始吧。 从开始、您应该会对当前查询提出疑问。 我没有任何想法,我应该详细询问这些问题。
问题:
您是否使用 LMP91200设计 PH 电极电路?
如 LMP91200数据表所示、在 差分 ADC 配置和测量中、Vocm 输出直接连接到 ADC 的 AN、Vout 连接到 ADC 的 A+。 您无需同时添加两个电压(Vout 测量以 VCM 为基准、例如通过 pH 电极测量1.5V)。
Vinp - Vocm (或 VCM)应在+/-500mV 范围内测量、其中 Vinp = VPH + VCM (或 Voffset = Vocm)。 因此、Vinp - Vocm = VPH + VCM - Vocm = VPH、处于+/-500mVdc 范围内。
pH 测量期间应对 pH 溶液进行温度补偿、但我看不到数据表中对其进行了描述、请参阅应用手册中的离散 pH 电极温度。 它必须在那里、否则您将无法进行精确的 pH 测量。
如果您要进行精密 pH 测量、我建议使用离散 pH 应用手册。 如果您要设计低成本 pH 测量、LMP91200可能适用。
我将在下面附上一份离散 pH 电极测量应用手册。 它更详细地介绍了应用和理论。
如果您有任何其他问题、请告诉我。 我将帮助您完成 pH 校准程序。 pH 测量的操作和理论等。
最棒的
Raymond
很抱歉、我不想使用 LMP91200 、因为它采用 TSSOP 封装。 但我尝试以 多种方式计算具有1.5V Vref 偏置电压的 LMP91200等相同电路。 在 AN-1852中、pH 传感器的参考电极接地、电路为单端电路。 我希望使其具有差分功能、因为我要同时将不同的 pH 传感器(这意味着每个传感器都有不同的参考电极)连接到同一个 ADC。 因此、如果我在单端模式下使用它们、所有接地参考电极都将相互影响。
顺便说一下、如果我向电路添加一个负电压源并使运算放大器的 GND 为负、那么我不需要1.5V 偏置。
您好 ISM、
您不必使用差分 ADC 来进行高精度 pH 测量。
在校准 pH 测量之前,通常先放置一个已知的 pH =7.00缓冲液,用于单点校准(检查已知的 pH 缓冲液)。 或者、您也可以使用已知的酸和碱性电解液 pH 缓冲液执行两点校准(检查已知的 pH 缓冲液、例如 pH = 7)。 通过 pH 校准、可以获得(ES - Ex)电位、这种电位应具有以下关系。(ES-Ex)的单位为 mV、显示在下图的垂直轴上。 在 x 轴上绘制 pH 值。
如果您使用双电源电压轨、则可以消除基准直流偏置电压。 无论如何、请检查以下曲线图与测量温度之间的线性度。
。
BTW、能斯特方程中的温度补偿非常重要。 您需要检查 pH 溶液中的温度精度、并确保 pH 传递函数得到正确补偿。
如果您有其他问题、请告诉我。
最棒的
Raymond
我使用 LMP7721作为具有双电源的缓冲运算放大器。 为负电源提供了 LM2662。 我将 AAA 电池连接到了输入端。 当我将电池的正极侧连接到 LMP7721输入、而负极侧连接到 AIN-时、工作正常。 或万用表提供相同的正确读数。 但是、当我反向使用电池时、它在 ADC 或万用表中提供0V 电压。 为什么? 我是否必须使用差分运算放大器来读取负信号? 电源为+5V、-4.8V。 AAA 电池电压接近1.6V。 两个电源都有100nF 的旁路电容器接地为零。 我无法理解。
您好 ISM、
我认为您的电源电压超过了 LMP72021的额定值。 否则、它应该起作用。
e2e.ti.com/.../LMP7721-pH-Electrode-06092021.TSC
所附为 pH 电极仿真原理图。
最棒的
Raymond
您好 ISM、
是否可以为 Vcc 和 Vee 使用电阻分压器?
VCC 和 Vee 应为低阻抗器件。 如果您为 LMP7721使用低电阻分压器、它可能起作用、但我建议您仅用于测试目的。 LMP7721中的电源电流约为1.3mA、因此分压器可以工作、但您需要确保分压器能够为应用提供所需的电流。
如果您想进行测试、可以在 Vcc 侧使用两节 AAA 电池、在 Vee 侧使用一节 AAA 电池。 或者、您也可以使用齐纳二极管来钳制总电压5.5Vdc (Vcc - Vee)的正负电压。 或者、您也可以在 Vcc 侧使用一节锂可充电电池(例如、3.7Vdc)、在 Vee 侧使用 AAA。 这些是比分压器更好的电源选项。
或者、您可以为应用使用单个电源轨。 可以从 pH 计算和校准中减去 Vbias 电压。 这不是单端 ADC 测量的问题。 您可能还需要 ADC 中的两个通道来采集数据。 选项包括:
1.在温度范围内测量所需的水溶液。
2.如果 Vbias 基准电压不稳定,请测量 Vbias 电压。 如果您这么做、您可以从 ADC 读数中减去它、因为它是一个固定的数字。
3.测量高于所需溶液的 Vout 并计算水溶液的 pH。
在任何情况下、您都需要使用 MCU 根据上述测量参数计算解决方案的 pH 值。 如果您需要额外的助手、请告诉我。
最棒的
Raymond