Domanda:
Circuito per "ingrandire" le fluttuazioni mV di un segnale DC?
Marty
2019-04-18 02:24:51 UTC
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Ho un segnale che è di circa 0,2 V + fluttuazioni di rumore dell'ordine di 0,1-2 mV.Idealmente, voglio amplificare questo segnale in modo tale che le fluttuazioni in mV diventino circa 1V.In altre parole, voglio amplificare il segnale di circa 1000x.

Tuttavia, se amplifico completamente il segnale, il segnale totale diventa fluttuazioni di 200 V + 1 V, che non posso ragionevolmente leggere su alcuni DAQ da banco (intervallo 0-10 V).

Esiste una combinazione di elementi del circuito che può ricevere il mio segnale in ingresso di 0,2 V + 1 mV e sputare solo le fluttuazioni amplificate (ovvero fluttuazioni 0 V + 1 V)?

Dovrei dire che queste fluttuazioni sono controllate da me che schiaccio fisicamente un manometro, quindi non sono necessariamente ad alta frequenza.Fondamentalmente il segnale sale a 0,202 V quando stringo e a 0,200 V quando lascio andare.Voglio vedere che 0,002 V in eccesso aumentano fino a 1 V, ma potrei spremere e lasciar andare lentamente in generale.

Ti interessa il segnale?O il rumore?Non posso dirlo dalla scrittura.Normalmente presumo che tu non voglia la parte del segnale.Ma preferisco non dare per scontato.Invece, basta chiedere.
Cinque risposte:
evildemonic
2019-04-18 02:31:21 UTC
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I condensatori bloccano la corrente continua e passano la corrente alternata.

Puoi usare un condensatore in serie in un amplificatore operazionale con qualunque guadagno tu abbia bisogno.

Ancora meglio potrebbe essere un semplice filtro passa-alto RC ... Un condensatore (serie) e un resistore (a terra) davanti al tuo amplificatore.

In questo modo:

schematic

simula questo circuito - Schema creato utilizzando CircuitLab

R2 e R3 impostano il guadagno.C1 e R1 impostano il taglio delle basse frequenze.La formula che utilizzi per trovare il limite è:

$$ F \ text {(Hz)} = \ frac {1} {2 \ pi R C} $$

La ringrazio per la risposta!Se vedi la mia modifica: il condensatore bloccherà le fluttuazioni se non sono molto veloci (forse una rapida compressione / rilascio ogni 2 secondi)?cioè una differenza di tensione quando schiaccio un manometro (spremere vs non spremere è solo un segnale di ~ 1 mV aggiunto a 0,2 V CC)
Sì, dovrai scegliere C1 e R1 in base alla modifica più lenta che desideri vedere.La formula che usi per trovare il limite è: F (Hz) = 1 / (2 * pi * R * C)
Scusa, sto ancora cercando di capire come inserire le equazioni di bell'aspetto che altri usano qui.
Si chiama "MathJax".Ho aggiunto la tua formula alla tua risposta per mostrarti come si fa.Puoi saperne di più facendo clic sull'icona della guida nell'editor, seleziona "Aiuto avanzato" e scorri verso il basso fino alla sezione denominata "LaTeX", che ha anche un collegamento specifico a MathJax.C'è anche [questo post su meta] (https://electronics.meta.stackexchange.com/q/5565/11683), che fornisce collegamenti a una serie di riferimenti rapidi e altre risorse.
@DaveTweed Grazie mille per questo!Me lo chiedo da molto tempo e finalmente posso imparare come farlo.
Quindi, se volessi un guadagno di 1000 e un taglio di 1 Hz, i seguenti valori potrebbero funzionare?C1 = 100 uF, R1 = 1.5k ohm, R2 = 100k ohm, R3 = 100 ohm
@Marty Sì, l'hai inchiodato.
Grazie!Proverò e vedrò come va :)
@Marty nella maggior parte dei casi, preferirei aumentare la resistenza invece della capacità.Un valore di resistenza maggiore ha lo stesso prezzo e dimensione fisica di una resistenza piccola, ma un condensatore grande è fisicamente molto più grande e più costoso di uno piccolo.
Si noti che un filtro con una costante di tempo lunga può richiedere molto tempo per caricare il limite al livello DCbias.Aka, aspettati che il segnale raggiunga il massimo per alcuni secondi o minuti a seconda della frequenza di taglio e del guadagno.
hoosierEE
2019-04-18 07:04:49 UTC
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Ecco qualcosa di ispirato dalle prime 2 risposte.Crea un filtro passa basso di 10 secondi del segnale di ingresso e inseriscilo nell'ingresso non invertente di un amplificatore operazionale (+).Quindi prendi un filtro passa-alto da 1 secondo dello stesso segnale in ingresso e inseriscilo nell'ingresso invertente (-) dello stesso amplificatore operazionale.

Le fluttuazioni vengono sottratte dalla media e amplificate un lotto .Se è troppa amplificazione, un resistore in serie con C2 abbasserà il guadagno.Ciò inverte anche i segnali di fluttuazione.Se vuoi che non siano invertiti, segui questo con un guadagno di -1 stadio invertente.

schematic

simula questo circuito - Schema creato utilizzando CircuitLab

Grazie per il commento.In questo scenario il seno da 1 kHz verrebbe sostituito con il mio segnale da 0,2 V?Funzionerebbe se le "fluttuazioni" fossero pressioni del manometro a circa 1 hz (qualcosa come un battito cardiaco)?
Sì, ho dimenticato di sovrascrivere la frequenza predefinita del simbolo dell'onda sinusoidale nel simulatore di circuito, ma volevo che rappresentasse il tuo segnale a 1Hz.
Matt
2019-04-18 02:57:13 UTC
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Designer digitale qui, quindi non ne sono sicuro, ma ...

Le altre risposte presumono fluttuazioni ad alta frequenza.Invece vuoi sottrarre lo 0,2 V e amplificarlo.Puoi usare un amplificatore sommatore per sottrarre l'offset, se hai tensioni di alimentazione positive e negative.Penso che sia possibile utilizzare anche una configurazione invertente in cui l'ingresso non invertente è a 0,2 V anziché a terra.

Phil Frost
2019-04-18 04:28:51 UTC
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Certo, solo un normale amplificatore operazionale invertente può farlo:

schematic

simula questo circuito - Schema creato utilizzando CircuitLab

Ricorda che un amplificatore operazionale vuole rendere i suoi ingressi uguali. Quindi se metti 2V sull'ingresso non invertente e anche l'ingresso del segnale è 2V, l'uscita sarà 2V.

Ma supponiamo che l'ingresso del segnale sia 2,1 V. L'amplificatore operazionale vuole rendere anche l'ingresso non invertente a 2 V e dovrà portare l'uscita più in alto di 2 V per farlo accadere a causa dell'azione del divisore di tensione di R1 e R2. La selezione di queste resistenze imposta quindi il guadagno.

Tieni presente che qualsiasi impedenza della sorgente si aggiungerà effettivamente a R2, quindi se il tuo sensore non ha già un'uscita a bassa impedenza, potresti volerla tamponare.

Hai un paio di opzioni per realizzare V2, dal momento che probabilmente non vorrai trovare una batteria da 2V. Poiché l'impedenza di ingresso dell'amplificatore operazionale è piuttosto alta, non è necessario che sia una sorgente a bassa impedenza, quindi potrebbe essere semplice come un potenziometro sull'alimentatore. Ovviamente questo renderà il circuito in qualche modo dipendente dalla tensione di alimentazione e la corrente di ingresso piccola ma diversa da zero all'amplificatore operazionale introdurrà qualche errore, quindi se hai bisogno di alta precisione potresti trovare un regolatore di tensione regolabile più adatto. / p>

Charles H
2019-04-18 02:31:53 UTC
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Utilizzare un condensatore di accoppiamento prima dell'amplificatore.Il segnale DC verrà bloccato ma le fluttuazioni passeranno.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 4.0 con cui è distribuito.
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