मेरे इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर का लाभ गैर-रैखिक क्यों है?


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मैं एक AD8226 इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर का उपयोग एक सर्किट में पूर्व-amp के रूप में कर रहा हूं, जो गैस प्रवाह में ऑक्सीजन सामग्री को मापने के लिए एक माइक्रो ईंधन सेल ऑक्सीजन सेंसर का उपयोग करता है। पूर्व-amp को 5 वी आपूर्ति के साथ एकल समाप्त आपूर्ति मोड में कॉन्फ़िगर किया गया है। लाभ अवरोधक को ~ 80 का लाभ देने के लिए चुना गया था।

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इन-एम्पी का आउटपुट तब सक्रिय कम पास फिल्टर और एक माइक्रोकंट्रोलर एडीसी के माध्यम से पारित किया जाता है, लेकिन मुझे विश्वास नहीं है कि यह समस्या के लिए प्रासंगिक है। यहाँ चर्चा की गई सब कुछ preamp आउटटूट (आरेख में O2_PRE नोड) के साथ किया गया था जो तैर ​​रहा था और केवल एक मल्टीमीटर से जुड़ा था।

सेंसर के साथ इस सर्किट का परीक्षण करते समय मैंने पाया कि लाभ एक निश्चित बिंदु तक अच्छा और रैखिक था - जहां लाभ कम हो गया (यह बिंदु लगभग 20mV इनपुट / 1.6V आउटपुट पर था)।

सेंसर के साथ किसी भी मुद्दे को खत्म करने के लिए मैंने सेंसर को एक वोल्टेज डिवाइडर के साथ एक निश्चित रीइज़िस्टर और एक मल्टी-टर्न लीनियर से बनाया है:

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अवरोधक नेटवर्क के साथ मैंने वही समस्या देखी (टैंप आउटपुट के एक भूखंड के लिए नीचे देखें)।

आसपास के सर्किटरी के साथ किसी भी मुद्दे को समाप्त करने के लिए मैंने सीधे AD8226 तक वायर किया, वीच के रूप में मेरी बीकोटॉप आपूर्ति का उपयोग किया। यहां देखे गए सर्किट देते हुए:

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इस प्लॉट में जैसा व्यवहार देखा गया, वैसा ही दिखा:

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('मेनबोर्ड' आउटपुट को संदर्भित करता है जब मूल सर्किट को चलाने के लिए वोल्टेज डिवाइडर का उपयोग किया जाता है, तो 'ब्रेडबोर्ड' का लाभ थोड़ा कम होता है क्योंकि मैंने 630R लाभ अवरोधक का उपयोग किया था)

AD8226 डेटा शीट एकल समाप्त मोड में 0.1 वी से + वीएस in 0.1 वी के आउटपुट वोल्टेज स्विंग को निर्दिष्ट करता है। मैं आउटपुट को एक उच्च गुणवत्ता वाले मल्टीमीटर (यानी उच्च प्रतिबाधा) में माप रहा हूं, हालांकि मैंने 20 K के लोड अवरोधक को जोड़ने पर समान परिणाम देखे हैं। मैंने कई AD8226 उपकरणों के साथ परिणाम दोहराया है।

क्या कोई समझा सकता है कि ~ 20 mV के अंतर इनपुट से ऊपर का लाभ क्यों गिर रहा है जो मुझे लगता है कि मैं उत्पादन सीमाओं के भीतर अच्छी तरह से रह रहा हूं?


डीसी आउटपुट स्तर क्या है? इसके अलावा जब आप 20mv कहते हैं, तो क्या यह 20mv DC ऑफसेट है, या +/- 10mv वर्ग तरंग, या 20mv rms AC?
ब्रायन ड्रमंड

वह बिंदु जहां लाभ कम हो जाता है वह 20mV डीसी अंतर पर टैंप के इनपुट के बीच होता है (ध्यान दें कि नकारात्मक इनपुट मेरे वोल्टेज विभक्त परीक्षण में जमीन पर है)। यह आउटपुट पर 1.6V डीसी के बराबर है।
मैट बी

जवाबों:


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सबसे अधिक संभावना एक सामान्य-मोड वोल्टेज का उल्लंघन है। डेटाशीट के चित्र 15 देखें। दुर्भाग्य से यह आपको एक एकल बिजली आपूर्ति के लिए सीमाएं नहीं देता है, लेकिन आपको दिखाता है कि सामान्य-मोड और आउटपुट वोल्टेज सीमाएं हाथ से जाती हैं।

ऐसे कार्य जो आपकी समस्या का समाधान कर सकते हैं:

  • दोहरी बिजली की आपूर्ति का उपयोग करें।
  • जमीन के ऊपर इनपुट उठाएं।
  • कम लाभ सेटिंग का उपयोग करें।

संपादित करें:

जैसा कि डेव ट्वीड द्वारा बताया गया है, डेटाशीट में एकल-आपूर्ति के लिए सामान्य-मोड और आउटपुट वोल्टेज श्रेणियों की जानकारी है। डेटाशीट के पृष्ठ 10 पर चित्र 13 देखें (आपका मामला नीला त्रिकोणीय क्षेत्र है)। आपका सामान्य-मोड इनपुट व्यावहारिक रूप से जमीन है, इसलिए जैसे ही आपका आउटपुट लगभग 0.7 V से अधिक हो जाता है, सीमा पार हो जाती है, और आपका डिवाइस निर्दिष्ट व्यवहार नहीं करेगा। ऐसा तब भी होगा जब आप Vref को 2.5 V में बदल देते हैं: आउटपुट मोड अमान्य होने के लिए जमीन के सामान्य मोड इनपुट वोल्टेज के लिए 3.2 V होगा।

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चित्र 13 एकल आपूर्ति, G = 100, Vref = 0 के लिए सीमा दिखाता है। जब आउटपुट वोल्टेज लगभग 0.7V से ऊपर उठता है, तो इनपुट कॉमन-मोड रेंज में ग्राउंड शामिल नहीं होता है।
डेव ट्वीड

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Yup-- अपने 50K को सेंसर के उच्च पक्ष पर 2 25K ​​में विभाजित करें, दोनों तरफ से एक।
स्कॉट सीडमैन

डेटाशीट का पेज 20 अधिक विस्तार से बताता है कि आप इनपुट या आउटपुट रेंज से अधिक के बिना एम्पलीफायरों को कैसे क्लिप कर सकते हैं। +1
प्लेसहोल्डर

100% सही है। मैंने भाग का चयन करते समय अनदेखी की। सौभाग्य से AD8227 में समान प्रदर्शन है, लेकिन 0V आम मोड पर बहुत व्यापक आउटपुट रेंज है। स्कॉट का सुझाव भी बढ़िया काम करता है, लेकिन अंतिम डिज़ाइन (सेंसर को पूर्वाग्रह करने के लिए अतिरिक्त भागों को जोड़े बिना, जो पीसीबी को फिर से स्पिन करना होगा) को प्राप्त करना अधिक कठिन है।
मैट बी
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