[参考译文] 精密信号放大和消除直流失调电压

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Other Parts Discussed in Thread: OPA354, OPA388, ADS8329

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https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/674351/precision-signal-amplify-and-remove-dc-offset

主题中讨论的其他器件：OPA354、 OPA388、 ADS8329

你(们)好

我有一个关于信号放大非常微弱的问题。这个信号 RIDS 在12V 直流偏移上。

该信号来自电感式传感器。传感器环境中的最小变化使输出传感器上的电压为20微伏。传感器输出信号沿 X 轴变化、在不同的恒定时间内呈指数变化、沿 Y 轴不变。

我想在0V 至5V ADC 输入范围内数字化该信号、而不使用电容器进行滤波并消除直流失调电压。

我从模拟器中放置了两张图片

和其他

这些图片显示了输出传感器的变化。

每个人都可以帮助我放大和调节该信号？

谢谢

此致。

8 年多前

0 admin 8 年多前

TI__Guru**** 2865900 points

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您好、Reza、

我对如何解决此问题有一些想法、但我需要先更好地了解您的传感器、然后才能提出建议。您能否提供传感器的数据表？如果没有、您能告诉我以下内容吗：
1) 1)传感器接口是什么？即2线/3线。一侧是否接地、另一侧是否需要12V 激励电压？
2) 2)传感器的阻抗是多少？
3) 3)该信号变化的速度以及跟踪该信号的精确程度如何？这将影响您所需的带宽和压摆率。
4) 4)您提供了什么电源电压、或者这种电压是灵活的？

0 admin 8 年多前

TI__Guru**** 2865900 points

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你(们)好

感谢您的回复。

我发送一个架构、您可以得到完整的答案

当脉冲打开 Q2和 L2改变时、输出线上的信号如过去所述沿 x 轴变化。

此致

0 admin 8 年多前

TI__Guru**** 2865900 points

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您好、Reza、

以下是一个可能适合您的概念：

e2e.ti.com/.../Inductive-sensor-OPA354-_2B00_-OPA388.TSC

我不确定您的传感器信号的边缘有多尖锐、或者脉冲有多窄、因此很难准确地说出您需要的带宽、但我认为这样的东西将通过对您的信号进行一些调整来完成您所需的内容。 OPA388配置为集成输出并将其反馈回 OPA354输入的积分器。请注意、相位反转会有效地产生这种负反馈。这样可以在不加载传感器的情况下去除直流偏移。与此相关的启动时间很长、具体取决于您选择 R1和 C1截止频率的位置。您希望响应时间相对较慢、以便滤除直流电压、并且不会使传感器信号失真。您可能需要调整参数以获得传感器的最佳响应。

0 admin 8 年多前

TI__Guru**** 2865900 points

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感谢您的回复。

在我的电路中、最长上升时间为70毫微秒。

我完成了您的电路并为您重新发送两个方案。请验证这些。

在方案1.TSC 中、我添加传感器并更改 R1和 C1 (积分器)、因为电路响应缓慢、当信号下降时、从基线开始传递较低值。

在方案2-SW.tsc 中、我移动200US VG1并添加一个开关、用于对信号基线进行采样。(我们可以添加任何 SPST)。您可以进行仿真。

我向您发送了两个原理图、请验证并提供您的观点。

1-哪种方案最适合？ (我为您发送的方案或方案)！

2 -如何将指数下降两个段除以并验证每个段？(我认为在放大该信号时、最大5V 没有足够的动态范围)。

3-如果我用 BAT86 (或低电压 schlocky_diode)更改 D1、D2，可以提供最佳动态范围。

谢谢

此致。

e2e.ti.com/.../1.TSCe2e.ti.com/.../0160.2_2D00_sw.TSC

0 admin 8 年多前

TI__Guru**** 2865900 points

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您好、Reza、

很抱歉耽误你的回答。我喜欢将积分器输入和输出的想法、以避免由于晶体管打开和关闭而导致的输入电压漂移问题。动态范围问题可能难以解决。一种方法是具有多个级：一个级以高增益运行、用于放大低信号电平；另一个级馈入差分放大器并从信号中减去基准电压、然后再进行放大。请参阅随附的粗略示例。如果您按比例缩放、则只有一个通道具有有效信号、而其余通道将饱和、因此您可以使用该值来确定所处的范围和实际信号电平。

e2e.ti.com/.../0160.2_2D00_sw-ZK.TSC

0 admin 8 年多前

TI__Guru**** 2865900 points

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你(们)好

感谢您重放

我有急事！抱歉。

我不理解您的写作。请再次说明。(请说明开关和晶体管)

我发送给您的这种方案可检测来自参数金属的铁磁性。

如果参数接近传感器、则在下降宽度减小时转换、如果传感器附近存在铁磁、则下降转换的宽度会更大。

我的问题是：

使用肖特基二极管替代 D1和 D2、可以获得更大的动态范围？(因为这些二极管以更低的电压导通)

2-I 为您发送方案。请告诉我哪种方案最适合？(这种方案或您的方案)

感谢您尽快回答问题。

此致。

e2e.ti.com/.../loop_2D00_negative.TSC

0 admin 8 年多前

TI__Guru**** 2865900 points

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您好、Reza、

我刚才评论了您选择将积分器输入和输出的情况。我假设您这样做的目的是、当晶体管打开时、积分器不会开始漂移、从而尝试响应晶体管打开导致的直流电压变化。

您是否获得更大的动态范围取决于您真正关心的测量。根据仿真、脉冲宽度似乎在很大程度上不受二极管选择的影响、因为 LR 时间常数保持不变、但它确实会影响峰值信号电平。如果您尝试最大程度地提高数字化信号电平、那么更大的二极管压降实际上会更有利。

在您连接的电路中、调节功能并不能完全实现相同的功能。您正在压缩信号并对其进行电平转换、而不是减去基准电压并对其进行放大、因此您实际上不会在读取中获得任何更高的分辨率。我还会尝试避免放大器的输出饱和、因为将放大器驱动到电源轨会有一些过载恢复延迟、这会使您的脉冲宽度偏斜。

0 admin 8 年多前

TI__Guru**** 2865900 points

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感谢您重放

1二极管 D2、当使用正向电压(VF)较低且开关晶体管导通时、其他二极管的压降较小。此区域没有信息(传感器电压包含有关指数下降段的信息，您可以在 TINA 中看到)，我们可以通过放大信号来获得更大的动态范围，并使运算放大器饱和，并删除其他段。

2二极管 D2、在 T1关闭时钳制 EMF 高电压。我的问题是：如果使用更低的 VF 二极管、更好的还是更高的 VF 二极管？该二极管在较低电压下导通最好还是在较高电压下导通？

3-我想数字化信号的下降指数段而不是整个段。 (我使用 ADS8329 1MSPS 和16位)所以需要提高下降段的放大程度(当放大器和运算放大器饱和时，下降段的宽度会更大；在这种情况下，如果传感器感应铁磁性，该宽度会更大，如果参数感应，则该宽度会更小，因为我的数字转换器每微秒采样一次，所以我需要放大该段。请提供最佳方法。

请简单填写。

谢谢

此致。