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[参考译文] INA121:使用多个 INA 在同步记录期间从放大器输入中消除了串扰

Guru**** 1472385 points
Other Parts Discussed in Thread: INA121
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/1348368/ina121-removing-cross-talk-from-amplifier-inputs-during-simultaneous-recording-with-multiple-inas

器件型号:INA121

您好!

我们在 DC 耦合生物电势记录中进行工作。 我们目前正在比较同时暴露在同一环境中的两种不同的电极类型、理论上应该将记录的相同信号返回。 我们正在使用仪表放大器来记录这些差动信号。  

当我们只使用一对电极和一个 INA 工作时、我们的电路设计效果非常好。 当在此添加第二对电极时、就会出现问题。

在上面的电路中、有两个 INA 放大器由隔离式直流/直流转换器供电、两者都相对于隔离式 AGND、而原始电源(相对于数字 GND)来自外部电源。 INA 输出连接到同一隔离式电源上的 ADC。 为了将放大器偏置到共模输入、在电极输入上添加了10M 欧姆电阻器。 图表中的星号表示不必添加此组件。 同样、当解决方案中只有一个放大器时、该电路能够很好地进行测量。 添加第二个之后、我们仍然可以记录信号、但由于20M 欧姆电阻将我们连接到 AGND 连接、信号的固有值会受到影响。 这将使 INA 泄漏电流从 PA 标度下降到100nA 标度。 其原因是、不同的金属电极类型在生物液体中具有不同的能斯特电位。 与 RE 电极相比、WE 电极可能具有500-1000mV 的直流偏置、因此会产生从 WE 到 RE 的电流。  

问题是、是否仍然可以记录这两种电极类型并保持放大器的必要共模偏置? 有什么方法可以规避这种情况吗?

  • 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。

    Patrick、您好!  

    我们正在努力了解这种情况。 您观察到的泄漏电流是否来自 INA、还是它是由 WE 和 RE 电极之间的1V 差值产生的液体本身的泄漏?  

    此致、  

    克里斯·费瑟斯通

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    Chris、您好!

    发生漏电的原因是放大器输入端的偏置电阻器、这会在 WE 和 RE 电极之间创建~10M 连接。

    此致!

    帕特里克

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    嘿 Patrick、  

    感谢您的澄清。 我目前正在调查此问题、将在2个工作日内回复。  

    此致、  

    克里斯·费瑟斯通

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    嘿 Patrick、  

    当我们侧有1V 时、我看到大约50nA。 高增益导致 INA 的输出电压轨输出。 有两种方法可以解决这个问题。 WE 电路可以使用较低的增益、也可以使用输入端的交流耦合。 似乎由于输入的性质、无法进行交流耦合。 您是否曾尝试降低 WE 电路的增益?

     e2e.ti.com/.../INA121.TSC

    此致、  

    克里斯·费瑟斯通

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    Chris、您好!

    感谢您花时间回答问题。 我已通过移除放大器输入端的所有10M 欧姆电阻接地来"解决"该问题、而是将 Vref 直接连接到 AGND、并通过第五个外部物理电极连接将其连接到解决方案。 这已经解决了主要问题、然而、有关如何准确地将这个 AGND 桥接到导电溶液的问题却留下了不同的奥秘、因为不同的(小的、<1mV) 直流偏压取决于连接材料以及这些材料是否由电阻器缓冲。  

    关于您的评论、增益被设置为1、因此增益端子上没有连接电阻器。  

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    Patrick、您好!

    [报价 userid="602148" url="~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1348368/ina121-removing-cross-talk-from-amplifier-inputs-during-simultaneous-recording-with-multiple-inas ]当我们只使用一对电极和一个 INA 工作时,我们的电路设计效果非常好。 在此处添加第二对电极时出现问题。

    是否有任何原因需要测量同一烧杯或电解液中的两个电极? 如果你比较每一对电极在一个单独的电解液,他们你的问题不存在。  

    我们目前正在比较两种同时暴露于同一环境中的不同电极类型、理论上应该将相同的记录信号返回。 我们正在使用仪表放大器来记录这些差动信号。  [/报价]

    WE 和 REF 电极之间的差异仅为 mV 或小于1mV、因此需要在 INA121中使用增益电阻器才能正确记录电压。 是的、如果您使引脚1和8保持开路、则增益= 1V/V。  

    我已通过移除放大器输入端的所有10M 欧姆电阻器接地而将 Vref 直接连接至 AGND 并通过第五个外部物理电极连接将其连接至解决方案来"解决"此问题。 [/报价]

    Chris 的建议是正确的。 您应该从测量中移除10m Ω 电阻器。 我认为这不是必需的、因为电解液的离子电导性很高、所以 INA121中不应该有输入偏置电流返回问题。  

    此外、我认为您可能不需要隔离式电源、所有测量节点都应以 AGND 为基准。 当然、您不应在应用和测量中使用开关电源轨。  电池电源或精密直流线性电源非常适合应用。 您可能需要将 Pt 或不锈钢箔片(非反应性和电化学稳定)放在电解质内壁或其周围、并将导体连接到 AGND、从而建立到 AGND 的输入偏置电流路径。 电极间的阻抗相当于您的10MΩ Ω 电阻器。   

    然而、对于如何将此 AGND 桥接到导电解决方案、仍存在许多难点、因为不同的(小的、<1mV) 直流偏置取决于连接材料以及这些材料是否通过电阻器进行缓冲。  [/报价]

    我不知道您的参比电极是什么样子。 我们谈论的是3电极系统中的半细胞、请参阅下面的水溶液 Ag/AgCl 基准电极示例图像。  

    在 Ag/AgCl 或其他参考电极结构的底部有琼脂糖离子膜。 我们将讨论 REF 电极和两个不同的电解电容器。 在3电极系统中、REF 和 WE 应彼此靠近放置、并且 CE 可以离 WE 更远。 由于半节电池的电势、WE 和 CE 之间始终存在电势差、但它们之间的电流可以忽略不计。   

    我不清楚为什么要以这种方式比较 REF1与 REF2和/或 WE1与 WE2。 您只比较电极在直流偏置电压中的差异或电极的结构差异(半电池电势)。 这只是单点直流测量、除非您正在进行电伏明型测量。 您是否按照上述配置进行交流测量?

    请告诉我您的总体设置详细信息、或许我能够为您提供一些想法。  

    此致!

    雷蒙德  

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