Диапазон измерения на ОУ

md750
Offline
Зарегистрирован: 30.03.2017

День добрый. Необходимо измерить напряжение районе 0-0.1 вольт. Напрашивается использование операционного усилителя. У меня есть ОУ OPA704PA.

Как я понимаю, по даташиту на ОУ на выходе я получу сигнал в диапазоне (0)+0.1V < VO < (Vref)–0.1V или (0)+0.075V < VO < (Vref)–0.075V и это зависит от нагрузки Rl. Каку нагрузку принять, если выход подключен ко входу Atmega8?

Соответственно, от результата выдаваемого микроконтроллером на аналоговом входе нужно будет отнимать 0.1 или 0.075 вольта?

 

ЕвгенийП
ЕвгенийП аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.05.2015

Вот Вам краткая шпаргалка, там есть формулы для расчёта резисторов. Вычитать ничего не надо - это реальное напряжение.

md750
Offline
Зарегистрирован: 30.03.2017

Спасибо, но кажется я пока не вышел из запутанного состояния. Как считать резисторы, проблем не возникает. Вопрос в том, с какого момент на выходе ОУ будет реальный сигнал, а до какого "фэйковый". Ок. Вычитать не нужно. Это сообразил.

Если я правильно понимаю, выходной сигнал на ОУ ни когда не приблизится к нулю на некоторую величину, и точно так же ни когда не приблизится к напряжению питания, тоже на некоторую величину. Как я понял, для моего ОУ это величина 0.1-0.075 вольта, в зависимости (от какого то сопротивления, нагрузки).

Таким образом, если установить коэффициент усиления 50, то при входном сигнале менее 0.0015, на выходе ОУ я получу в лучшем случае 0.075 вольта, а в худшем 0.1 и соответственно не смогу измерить сигнал менее 0.0015 на входе?

dimax
dimax аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.12.2013

md750, вы неправильно интерпретируете технические параметры ОУ. Собирайте и не выносите нам мозг несуществующими проблемами.

md750
Offline
Зарегистрирован: 30.03.2017

Именно по вопросу правильной интерпретации и маюсь =)

Схему собрал и реально вижу на входе контроллера как минимум 0.075 гребанных вольт =)))

ЕвгенийП
ЕвгенийП аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.05.2015

md750 пишет:

Именно по вопросу правильной интерпретации и маюсь =)

Вот Вам чуть менее краткая шапргалкаещё одна), там написано немножко теории, особенно в первой, поймёте как он работает. вопросы снимутся сами.

Гриша
Offline
Зарегистрирован: 27.04.2014

ЕвгенийП пишет:

md750 пишет:

Именно по вопросу правильной интерпретации и маюсь =)

Вот Вам чуть менее краткая шапргалкаещё одна), там написано немножко теории, особенно в первой, поймёте как он работает. вопросы снимутся сами.

Меня этому целый курс учили (целенаправленно).  Сомневаюсь, что ТС  без помощи разберется в этих тонкостях. Суть его проблемы - смещение 0-0,1В на некую константу с вычетом оной по результатам вычислений (вечная проблема однополярного питания возле "0В" ). Рискну предположить :)))) там еще точно с 0,5 % резисторами, прецизионным ОУ и внешним АЦП потребуется.

md750
Offline
Зарегистрирован: 30.03.2017

Конечно 0.5% =). Прецезионных ОУ мне не нужно и уж тем более внешних АЦП (хотя на столе валяется, от малины остался), пол лаптя по карте меня вполне устраивает, лишьбы результат был повторяемый и проверяемый. Тут вопрос действительно, вычитать из результата 0-0.1 или нет, но уже сказали, что не вычитать. Чтоб не маяться с ловлей блох у нуля, поднять усиление и вытащить нужные диапазон измерений в достпный для чтения. В общем плюс минус все понятно, кроме расшифровки даташита, осталось найти где написано про максимальный/минимальный коэффициет усиления. Из линков которые насоветовали, получается что даже не заморачиваться, хоть в тыщщи раз усиливать =))))

nik182
Offline
Зарегистрирован: 04.05.2015

Сгенерить, как в DSO138, небольшой минус для питания усилителя и можно не парится с любым усилением. По крайней мере 50 даст охренительную точность. 

Гриша
Offline
Зарегистрирован: 27.04.2014

по даташиту он нормально должен держать сигнал по входу

OPERATING  VOLTAGE
OPA703 and OPA704 series op amps are fully specified and
guaranteed from +4V to +12V over a temperature range of
–40ºC  to  +85ºC.  Parameters  that  vary  significantly  with
operating voltages or temperature are shown in the Typical
Performance Curves.
RAIL-TO-RAIL  INPUT
The input common-mode voltage range of the OPA703 series
extends 300mV beyond the supply rails at room temperature.
This  is  achieved  with  a  complementary  input  stage—an  N-
channel  input  differential  pair  in  parallel  with  a  P-channel
differential pair, as shown in Figure 2. The N-channel pair is
active  for  input  voltages  close  to  the  positive  rail,  typically
(V+) – 2.0V to 300mV above the positive supply, while the P-
channel pair is on for inputs from 300mV below the negative
supply  to  approximately  (V+)  –  1.5V.  There  is  a  small
transition  region,  typically  (V+)  –  2.0V  to  (V+)  –  1.5V,  in
which  both  pairs  are  on.  This  500mV  transition  region  can
vary 
±
100mV  with  process  variation.  Thus,  the  transition
region (both stages on) can range from (V+) – 2.1V to (V+)
– 1.4V on the low end, up to (V+) – 1.9V to (V+) – 1.6V on
the  high  end.  Within  the  500mV  transition  region  PSRR,
CMRR,  offset  voltage,  and  offset  drift,  and  THD  may  vary
compared to operation outside this region.

да и выход не плохой

RAIL-TO-RAIL  OUTPUT
A class AB output stage with common-source transistors is
used  to  achieve  rail-to-rail  output.  This  output  stage  is
capable  of  driving  1k
Ω
  loads  connected  to  any  point  be-
tween V+ and ground. For light resistive loads (> 100k
Ω
),
the output voltage can swing to 40mV from the supply rail.
With moderate resistive loads (20k
Ω
), the output can swing
to within 75mV from the supply rails while maintaining high
open-loop gain

все должно быть в норме... держите нагрузку ОУ выше 20к, там вроде даже 100к советуют, может выход перегружен???

а где сопротивление перед С1??? R2 тоже для него нагрузка, вы реально забыли поставить сопротивление на выходе ОУ и сразу посадили его на конденсатор?

md750
Offline
Зарегистрирован: 30.03.2017

Не то чтобы забыл ... я даже не догадывался о его необходимости =) Там есть рекомендация малоомный резистор поставить. Но я не проникся этой рекомендацией.

Наверное как изначально я написал, вход микроконтроллера как рассматривать? Как какую нагрузку?

For light resistive loads (> 100k Ω), the output voltage can swing to 40mV from the supply rail. With moderate resistive loads (20k Ω), the output can swing to within 75mV from the supply rails while maintaining high open-loop gain.

Гриша
Offline
Зарегистрирован: 27.04.2014

md750 пишет:

Не то чтобы забыл ... я даже не догадывался о его необходимости =) Там есть рекомендация малоомный резистор поставить. Но я не проникся этой рекомендацией.

Наверное как изначально я написал, вход микроконтроллера как рассматривать? Как какую нагрузку?

For light resistive loads (> 100k Ω), the output voltage can swing to 40mV from the supply rail. With moderate resistive loads (20k Ω), the output can swing to within 75mV from the supply rails while maintaining high open-loop gain.

что такое импеданс (общий случай понятнее) знаете? Я непомню импеданс для мк, полагаю высокий. Выходит параллеьное включение R OOC и RC не ниже 20к. С такими "слабоками" дела не имел, я бы поставил 10к-20к на выход ОУ и пересчитал RC под свою частоту. т.е. в ООС примено 50к, а потом поднимал. И обязательно блокировку по питанию, непосредственно на ноги питания ОУ

.....  Есть некоторые проблемы разделить питание ОУ, а они друг дружке довольно сильно мешают, а автор печатки организовать развязкукак-то не подумал. Думаю, здесь всё ясно, на фото даже комментарии есть. Просто паять прямо на ноги, без изысков. Только аккуратно!   .....

 

Alex_Ferrum
Offline
Зарегистрирован: 04.05.2015

Было бы неплохо, если бы вы указали характеристики источника сигнала (в смысле с какого источника формируется напряжение, которое надо измерять). А так я вижу несколько вариантов:

1. Подать измеряемое напряжение непосредственно на вход АЦП ATMEGA, при необходимости уменьшить опорное напряжение - так при опорном напряжении равном напряжению питания (допустим 5 вольт) - АЦП измеряет напряжение с точностью 5 мВ (на самом деле чуть меньше 5 мВ), при опорном напряжении 4.096 В (AD1584, MCP1541, REF3040) - с точностью 4 мВ, при опорном напряжении 1.024 В - с точностью 1 мВ.

2. Использовать схему включения операционного усилителя (так называемый инструментальный или измерительный усилитель, без входных буферов). Данная схема позволяет организовать смещение постоянной состовляющей на несколько десятков или сотен милливольт и тем самым преодолеть ограничения диапазона выходных напряжений вблизи 0 В (или земли, или GND). Основной недостаток данной схемы - относительно малое входное сопротивление (в принципе оно зависит от номиналов 4 резисторов и их значение можно увеличить, но тогда схема станет более чувствительной к помехам). В качестве операционного усилителя лучше использовать что-то типа AD8552 или AD8572.

3. Использовать внешний АЦП с большим разрешением, начиная от 12-ти разрядного MCP3201 и заканчивая 18-ти разрядным MCP3421 или даже 22-ух разрядным MCP3551.

Гриша
Offline
Зарегистрирован: 27.04.2014

Alex_Ferrum пишет:

 Данная схема позволяет организовать смещение постоянной состовляющей на несколько десятков или сотен милливольт и тем самым преодолеть ограничения диапазона выходных напряжений вблизи 0 В (или земли, или GND).

первый спойлер в посте 9 из даташита. Там только со знаками заморочка - везде "+" а по тексту иное.

ЕвгенийП
ЕвгенийП аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.05.2015

Мужики, я может сейчас глупость скажу, но чем бороться с нулём на 10 постов, может просто взять усилитель, который от нуля работает. Я не говорю про дорогие rail-to-rail, а самый простой рабоче-крестьянский усилитель, но специально заточенный под однополярное питание? Например, совершенно копеечный (рубль за корпус) LM358 отлично работает от 0В. И практика это показывает и даташит ("Output Voltage Swing: 0V DC to Vcc -1.5V DC")

Это плохое решение?

dimax
dimax аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.12.2013

ЕвгенийП, так у него и есть дорогой R-t-R, с микровольным оффсетом. Небось ОУ в возбуд ушёл, вот и мерит какие-то левые значения.

md750
Offline
Зарегистрирован: 30.03.2017

Рискую быть заплеванным =)

Началось все с того, что у мну был lm358n выяпаянный неизвестно откуда. У ноля был какой небольшой сигнал. Но это сильно не парило. Учитывая, что в одном корпусе 2 ОУ, решил приберечь его для какой нибудь другой поделки и купил в платане первый самый дешевый "дорогущий" ОУ за 3 рубля штука, а по сему взял 10 штук. Знал бы, что он доругщий, взял бы 100 =)))). К стати, сейчас они кончились =(. В итоге при измерениях у меня слишком далеко значение от земли, ну как слишком - 20-30 единиц при 5вольтах Vref на ардуине. По сравнению с результатами получаемыми с вольтметра, напрашивается вычесть эту величину из получаемых с ОУ данных. По этому и тема родилась.

Поделка, которую мучаю, обычная электронная нагрузка на мосфете. Надоело мне к ней мультиметр каждый раз подключать, затеялся сделать на атмеге8 с экранчиком измеритель тока, чтоб показывала, что нагрузка нагружает. Самое простое, что пишет инет, взять 0.01Ом резистор и померять падение напряжения на нем. Из того, что тут обсудили, похоже мне не стоит лезть в дебри и добиваться нуля. Откалибровать результат по мультиметру и радоваться =)

dimax
dimax аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.12.2013

md750, вы OPA704 брали по 3 рубля? Быть этого не может, в том-же платане он 330руб штука http://www.platan.ru/cgi-bin/qwery_i.pl?code=opa704

md750
Offline
Зарегистрирован: 30.03.2017

Бумажный чек выкинул. Но факт остается фактом. Я у них все сортирую по цене перед тем, как купить =)

dimax
dimax аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.12.2013

md750, А на сайте техаса эти ОУ по $1,5 при партии 1000 штук, я полагаю что платан сливал какую-то партию подделок. А вы сейчас нам выносите мозг почему там напряжение на выходе. Скажите спасибо, что оно там вообще есть :)))

md750
Offline
Зарегистрирован: 30.03.2017

Я не знаю, оно работает. Под мою задачу по идее должен подойти абсолютно любой ОУ. Подозреваю, что ни я не вы не сможете определить подделка это или нет  =)

У них там сейчас http://www.platan.ru/cgi-bin/qwery.pl/id=94424268 тоже подделка?

dimax
dimax аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.12.2013

md750, несомненно. На сайте аналога они $2.40 /шт за партию от 1000шт

md750
Offline
Зарегистрирован: 30.03.2017

По этой логике на сайте TI lm358 стоит от $0.33 при партии от 1000, значит их по 1 рублю покупать нельзя, т.к. это пдделка?

dimax
dimax аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.12.2013

md750, ну во первых не все подделки плохие, бывают вполне годные. Взять те же конвертеры USB-UART ft232rl. Пока производитель не выпустил дрова, которые делали неработоспособными эти чипы, -рядовые пользователи и понятия не имели что у них подделки. Есть подделки с едва заметными дефектами. Например у нас тут на форуме часто обсуждаются разные генераторы синуса на китайском модуле - синтезаторе частоты ad9850/ad9851 -все эти чипы 100% подделка. И никто не замечает что это брак, только опытные специалисты. Но бывают и с конкретными дефектами попадаются детали, типа вашего случая. Перемаркировки часто бывают. Как вариант брать в проверенных магазинах, тот-же чип-дип вроде палевом не торгует. Или как говорится "на свой страх и риск" :)

ЕвгенийП
ЕвгенийП аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.05.2015

dimax пишет:

md750, вы OPA704 брали по 3 рубля? Быть этого не может

В российских магазинах иногда бывает. Я как-то в чипе-дипе брал полевые транзисторы IRLU3714ZPBF по 9 рублей. Увидел цену, тут же заказал полсотни. Смотрю в заказ, а они там по 120. Охреневаю, звоню, отвечают, а у нас они по 9р кончаются - всего 16 штук осталось. Окей, говорю, давайте, мне хватит :) так 16 штук и взял.

Но самый крутой анекдот был с китайцами. Продавец, похоже, где-то стырил наборы транзисторов и не знал толком ни что это такое, ни реальную цену. Выставил набор 30 номиналов по 10 штук каждого за 98 рублей. Описание товара как обычно на али: "транзисторы триоды хорошее качество из светодиодов чёрные". Номиналы не указаны вообще. Спрашиваю "а что там за транзисторы-то?" Отвечает: "Они чёрные и у них три ноги". ну, блин думаю, раз чёрные, с тремя ногами, из светодиодов, хорошего качества, то 300 штук за 98 рублей - надо брать. Заказал два набора. Получил - пожалел, что не заказал больше. Подбором занимался явно профессионал - там от 50 до 1500 мА были девайсы на все случаи жизни. И частоты разные и комплементарные пары - ну, специалист подбирал. Полез ещё заказать - хрен там, нету уже. Вот так вот бывает.

ЕвгенийП
ЕвгенийП аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.05.2015

md750 пишет:

По этой логике на сайте TI lm358 стоит от $0.33 при партии от 1000, значит их по 1 рублю покупать нельзя, т.к. это пдделка?

Понимаете, это смотря кому. dimax'у можно, а нам с Вами - не стоит. Он специалист и найдёт как использоать девайс даже если у него ТТХ и не даташитные. А вот нам с Вами подавай, чтобы всё как в даташите и то нам трудно. 

md750
Offline
Зарегистрирован: 30.03.2017

Я не перфекционист. С достаточной степенью точности моя поделка заработает в любом случае =) Тему закрываем.

Гриша
Offline
Зарегистрирован: 27.04.2014

md750 пишет:

Поделка, которую мучаю, обычная электронная нагрузка на мосфете. Надоело мне к ней мультиметр каждый раз подключать, затеялся сделать на атмеге8 с экранчиком измеритель тока, чтоб показывала, что нагрузка нагружает. Самое простое, что пишет инет, взять 0.01Ом резистор и померять падение напряжения на нем. Из того, что тут обсудили, похоже мне не стоит лезть в дебри и добиваться нуля. Откалибровать результат по мультиметру и радоваться =)

немного проще, если параметры устроят, сам не пользовал :  1 ШТ./ЛОТ Зал Датчик Тока Модуль ACS712 20A модель для arduino

говорят, что работает.

dimax
dimax аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.12.2013

ЕвгенийП пишет:

В российских магазинах иногда бывает. Я как-то в чипе-дипе брал полевые транзисторы IRLU3714ZPBF по 9 рублей. Увидел цену, тут же заказал полсотни. Смотрю в заказ, а они там по 120. Охреневаю, звоню, отвечают, а у нас они по 9р кончаются - всего 16 штук осталось. Окей, говорю, давайте, мне хватит :) так 16 штук и взял.

Риск конечно хорошее дело, но я например перестраховщик.  когда что-то вижу сверхдёшево сразу думаю сколько нервов и времени потрачу,  если оно не заработает как надо, и окажется в итоге браком, вот  у ДИХалта был показательный  случай.   Ремонтники на форумах постоянно пишут про подделки.. В общем я бы купил по 120 :-)))

md750
Offline
Зарегистрирован: 30.03.2017

Гриша пишет:

немного проще, если параметры устроят, сам не пользовал :  1 ШТ./ЛОТ Зал Датчик Тока Модуль ACS712 20A модель для arduino

говорят, что работает.

Работает, у меня такой есть. По ощущениям он может нормально измерять 1, 2, 3....20А. Меньше 1А результаты отчаянно гуляют, решил не биться с ним для небольших токов.