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我想设计一个信号电压在-1mV 到11mV 范围内的电路。 该信号电压应转换为4至20mA。 意味着当信号电压为-1mV 时,应将其转换为4mA。 当信号电压为11mV 时,应将其转换为20mA。 请推荐我。
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我想设计一个信号电压在-1mV 到11mV 范围内的电路。 该信号电压应转换为4至20mA。 意味着当信号电压为-1mV 时,应将其转换为4mA。 当信号电压为11mV 时,应将其转换为20mA。 请推荐我。
尊敬的 Naga:
正如 Mike 所说的、您需要为我们提供一些设计和精度要求。 我不知道您要查找的性能规格。
例如、这是一个电路。 它并不完美、但在准确度方面可能已经足够接近。 400mV 的电源 VA 可能能够通过分压器从3V 中获得。
e2e.ti.com/.../OPA387-_2D00_1mVto11mV--to-4_2D00_20mA - 03152024.TSC
如果您有其他问题、请告知我们。
此致!
雷蒙德
尊敬的 Naga:
电路输出电流(mA)与应变计电桥输入电压(mV)之间的关系。 [/报价]请向我们提供应变仪感应电路的设计要求。 我已在 下面添加了 INA333仪表应用手册。 您需要告诉我们您应用中应变仪的感应范围、精度、电源轨电压和电流。 仪表放大器能够放大差分 uV 至 mV 应变仪信号、然后放大的电压信号可以转换为电流信息。
TI 拥有非常广泛的仪表放大器选择。 如果您告诉我您的应变仪要求、我们可以为您推荐一款、包括成本和精度性能。
在上面的 I 与 V 关系图中、我认为 X 轴上的电压信号来自应变仪电桥、从-1.0mV 到11.0mV。
[/quote]4 -20 mA 模块输出电流的最低精度 应 ±0.1%。 [/报价]在上面的 I 与 V 关系图中、我认为 X 轴上的电压信号来自应变仪电桥、从-1.0mV 到11.0mV。 +/- 0.1%的要求是 V 到 I 转换要求、与应变仪传感要求不同。 这是重量测量应用吗?
如果这是电池驱动的低功耗感测应用、请说明。
此致!
雷蒙德
尊敬的 Raymond:
此要求不适用于电池驱动应用。
应变仪随稳压10V 直流电源提供。 X 轴上的电压信号来自应变仪电桥、范围为-1mV 至11mV。 此 mV 电压是 V 至 I 转换电路的输入。 -20 mA 输出电流的最小精度 应 ±0.1%。
有关应变仪的更多详细信息、请参阅以下内容:
称重传感器范围为0.0 mV 至10.0 mV、力范围为0.0 lbf。 至12,500磅力。 因此、1.0 mV 的变化对应于1250 lbf 的力变化。 需要能够在正极或负极侧测量一个额外的 mV 电压。 因此、-1mV 到11mV
尊敬的 Naga:
根据您的规格、输入应变仪在349.5Ω 和352Ω 范围内工作。 我选择了 INA818仪表放大器(IA)作为模拟前端。 IA 将 mV 信号放大为 V 信号、以进行 XTR111的 V 至 I 转换。 对于-1mV 至11mV 的差分输入信号、IA 的输出范围应配置为1V 至5V。 我们可以使用下面的传递函数来改变 IA 的增益和 Verf、以满足 IA 的输出要求。
由于输入差分信号范围非常小、因此您需要为您的应用校准应变仪输入与-20mA 电流。
如果我将两个电路放在一起、仿真如下所示。
应变仪的输入和输出关系如下所示。
这里是仿真。
e2e.ti.com/.../INA188-Strain-Gauge-_2B00_-XTR111-V2I-03252024.TSC
请注意,XTR111的 Vref 由于阻抗而无法驱动应变仪桥。 10V/10V 350Ω 驱动它需要大于28mA 电流。 此外、您可能需要更低漂移的10Vref 来驱动应变仪、尽管您没有指定这些要求。
您可能需要 REF5010 带隙+ OPA182 零漂移放大器作为缓冲器、以构建10Vref 精密基准电压来驱动应变仪。
如果您有其他问题、请告诉我。
此致!
雷蒙德
尊敬的 Naga:
XTR111未经汽车认证。 尽管 XT111的额定工作温度为-40°C 到+125°C、但其数据表性能的额定温度范围为-40°C 到+85°C、并能得到保证。 该器件会在额定温度范围之外工作、但其性能会有所下降、这可能超出数据表规格。
是否有其他 IC 可以满足我的要求,以及符合汽车标准或工作结温为-55到150度?
标准的汽车工业温度工作范围为-40C 至+125C。 -55C 至125C 被视为国防或航空级 IC 规范。 -55C 到150C 被视为高温工作范围、它通常具有不同的性能温度范围集。
例如、INA333-HT IA 适用于温度介于-55°C 至150°C 或更高温度范围内的换能器应用。 我不知道任何 V 至 I 转换器能够在-55°C 至150°C 的范围内承受 (不会降低性能)、除非您使用分立式高温 IC 元件设计 V 至 I 转换器。
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina333-ht.pdf?ts = 1712567019525
https://www.ti.com/amplifier-circuit/instrumentation/products.html#sort=1192;desc&
总之、每当我们谈论高温工作环境时、产品成本都会增加。 这些产品正在考虑特殊的操作 应用 、这些应用必须在超出标准温度范围的高温环境中可靠运行。
如果您需要进一步的帮助、请联系我们。
此致!
雷蒙德
根据 INA 188数据表、
输入电压:(V–)+ 0.1V 至(V+)–1.5V
对于10V 的单电源, 输入电压范围是0.1V 到9.5V。 这是否适用于 -1mV 至11mV 的差分输入信号?
此外、根据数据表、偏移电压为55uV、这也将增加/减少 -1mV 至11mV 的差分输入信号。 根据您的 INA188仿真增益为354.55V/V、该增益也会放大失调电压。 如何实现4至20mA 电流信号的0.1%精度?
尊敬的 Naga-San:
对于单电源10V, 输入电压范围为0.1V 至9.5V。 这是否适用于 -1mV 到11mV 的差动输入信号?
这是 INA188的配置以及输入和输出范围、与仿真一致。
我不理解"输入范围为0.1至9.5V "问题。 请说明。 下面是来自之前回复的仿真。
您可以通过以下链接下载模拟计算。
https://www.ti.com/tool/ANALOG-ENGINEER-CALC
如何使4至20mA 电流信号的精度达到0.1%?
INA188和 XTR111都是精密器件。 XTR111的 V 至 I 转换器应能够满足0.1%的精度而不会出现任何问题。 最坏的情况是、当 Iout 为4mA 时、误差为4mA ±4uA。
在4mA 处、仿真得到的 Vin 约为1.00021V、而且 INA188输入端的 Vos 总体误差似乎并不明显、请参见下图。 此外、如果这是关键应用或者校准后、我们也许能够消除 Vos 误差。
如果您有其他问题、请告诉我。
此致!
雷蒙德
尊敬的 Naga:
您能不能协助我进行模拟以及针对该要求推荐的汽车级运算放大器。
这是用于 V 至 I 转换的 Howland 电流泵。
e2e.ti.com/.../OPA197_2D00_Q1-Howland-Current-Pump-04292024.TSC
以下是相关的应用手册。
我为该应用选择了 OPA2197、价格合理。 有一些运算放大器(例如 TLV2197-Q1、OPA2192-Q1)、但我不知道这些运算放大器是否能够满足您的其他要求、请参阅以下链接。
如果您有其他问题、请告诉我。
此致!
雷蒙德
尊敬的 Naga:
我看不出问题、如果我将两个电路组合在一起、请看仿真。
e2e.ti.com/.../INA188-Strain-Gauge-_2B00_-Howland-Ipump--04302024.TSC
此致!
雷蒙德
感谢您提供仿真文件。 我将 根据我的应用调整 INA188的增益、基准电压。 当负载单元电压为-1mV 时、 INA188应将其放大到1.5V。 当称重传感器电压为11mV 时、INA188应将其放大至7.5V。 为此、INA188所需的增益为500、基准电压为2V。 根据 INA188数据表、对于500增益、所需的 Rg 为100.2欧姆。 当我仿真-1mV 称重传感器电压条件时,我看到 INA188的输出为1.53V ,同样11mV 条件下的 INA188输出为7.53V。 所以两种情况下都有30mV 的误差、为什么会出现这个误差、如何校准这个? PLZ 还为 INA188提供了 SPICE 文件。
尊敬的 Naga:
这些问题可能是由 Howland 电流泵引起的、其中 Rsense 和 RL 电压差值超过了电源电压10Vdc、并且电路上不是线性的。
Vdelta = 20mA * 375 + 20mA * 165 = 7.5 + 3.3 = 10.8Vdc > 10 Vdc。 总之、我将 Vs 增加到大约15Vdc。
e2e.ti.com/.../INA188-Strain-Gauge-_2B00_-Howland-Ipump--500Gains-05022024.TSC
上述直流输出特性必须在传感器工作范围内呈线性。
当我在模拟-1mV 称重传感器电压条件时,我看到 INA188输出为1.53V,同样在11mV 条件下,INA188输出为7.53V。 所以两种情况下都有30mV 的误差、为什么会出现这个误差、如何校准这个? PLZ 还为 INA188提供 SPICE 文件。
由于增益为500V/V、INA188的失调电压将起作用、因此需要校准 Vout 与 Vsensor 范围。 校准 Vos 错误的两种方法。
1.调整 Vref 以补偿 Vos 误差。
2. 校准从-1mV 到11mV 的 Vout 输入、并确定 Vout 的斜率、使用 CMU 补偿误差。
Howland 电流泵也具有误差、因此最好能够校准出-20mA 与-1mV 至11mV Vsensor 线性范围。
关于 PSpice 文件、它已经位于仿真中。 请右键单击 INA188 --> Enter Macro、您应该会看到.txt 文件。
也可以通过下面的链接下载。
https://www.ti.com/product/INA188#design-tools-simulation
如果您有其他问题、敬请告知。
此致!
雷蒙德
尊敬的 Naga:
第2个点称为系统校准。 由于我们处理的是线性曲线、因此我们可以校准输出和输入之间电路内的所有中间误差。
1.输入:力(假设它是力、重量或压力)与线性的-1mV 到11mV。
2. INA188以线性方式将-1mV 到11mV 的电压放大至 A--> B 电压。
3. OPA197线性地将 A->B 伏转换为4 -20mA。
4. ADC 再次将-20mA 转换为电压、即 Vout (线性)
假设在系统可接受的误差范围内充分了解温度、环境行为、影响变量和影响、您可以校准 Vout 与输入、其中 Vout 在最终 ADC 转换(CMU)中为0-3.3V、输入为-1mV --> 11mV 或第1步中的"力"。
由于这些是线性函数、因此您可以沿整体线性传递函数校准两个离散点、并以数学方式建立准确的线性关系、以描述 Vout 和输入之间的函数。 您可以始终使用附加输入参数来验证线性曲线、并确保线性函数关系有效。
如果您有其他问题、请告诉我。
此致!
雷蒙德