高精度电压测量,请高手指点!
这两年做了一台仪表,实质就是一个电压表,最大电压正负5V,分辨率0.01mV,精度要求0.1mV。我的方案是M32+AD7703(20位AD)+ARZ521(2.5V基准)+AD706(高精度运放),从传感器来的信号经AD706缓冲,电阻分压,AD706缓冲,进入AD7703,单片机M32,每20mS读一次数据,采集的数据进行了软件滤波。
传感器电路是以前别人做好的,传感器由开关电源正负9V+7805后供电的,传感器信号经由ina114仪表运放放大1倍,ina114供电由开关电源正负9V提供。
目前的情况是:直接将基准2.5V接到输入,显示电压比较稳定,数值有0.01mV的变化(开机十分钟后),接一个TL431效果也很好。但是接传感器后数值变动较大,进过经过软件滤波,还是有0.05~0.1mV左右的跳动,这个问题还可以接受,关键是固定传感器,关机,过数小时再开机,数值会有0.2~0.8mV的变化,而且趋势无法预测,工作环境的温度变化低于5度。
不知道,这是为什么,如何能提高稳定度?
运放ina114、运放AD706的输入信号不变,供电电压变化,输出会有变化吗??
请指点,谢谢!不胜感谢! 1、器件有经过老化处理么?
2、再次开机时测量基准电压稳定么?
一般机器都要预热20分钟左右 高精度的对温度都有要求,那个变字应该就是杂散波引起的,加大滤波系数应该可以减少 Lengxue 发表于 2014-8-25 10:25
1、器件有经过老化处理么?
2、再次开机时测量基准电压稳定么?
一般机器都要预热20分钟左右 ...
1、器件没有进过老化
2、再次开机基准很稳定
我实验时有时候开机半小时以上。
另外,之前有类似产品,时间比较老了,需要加入新功能,但是当时的开发人员已经找不到了,现在参考他的电路弄,运放是OP27G,基准是MC1403,器件没经过老化,但是稳定度和精度都很好,接上传感器电压值跳动也很小!
我开始也用的相同器件,但数字跳动太厉害,后来选用的精度高的器件,不知道原来是不是算法特殊!? mcu5i51 发表于 2014-8-25 10:54
高精度的对温度都有要求,那个变字应该就是杂散波引起的,加大滤波系数应该可以减少 ...
我目前实验的环境温度变化不到,不超过5度,目前电路上没有滤波,开始我加了滤波,但是发现会出现数据向一个方向缓慢飘,比如现在是500.00mv,它会慢慢减小或增大,500.52,501.00,。。。。最后经过几分钟才会稳定,滤波器截止频率大约为1KHz,所以就取消滤波了 你用六位半的表测测传感器的输出,到底是他不稳定,还是你的adc采集的不稳定。 aureole 发表于 2014-8-25 18:28
你用六位半的表测测传感器的输出,到底是他不稳定,还是你的adc采集的不稳定。 ...
6位半表不在手头,之前测过,数据也是跳动的,但是没测开关机之后数据是否变化!
但是原来的产品数据几乎不跳动,非常好。
我在单片机内进行过集中滤波算法,接基准比较好,但是接传感器效果不好! calibration ......
{:lol:} 我觉得 LDO 用7805的 AD采集就不能算是高精度。建议上LT的LDO 。。那可是非常的稳定。
还有数值飘动,说明输入阻抗过高。或者为零。又或者是负载电容太大。硬件滤波系数太大,每个AD在采样的时候会对信号产生一个干扰, lixin91985 发表于 2014-8-25 19:59
我觉得 LDO 用7805的 AD采集就不能算是高精度。建议上LT的LDO 。。那可是非常的稳定。
还有数值飘动,说 ...
7805在传感器探头上,这个是不能动的
传感器输出阻抗8K
仪表的输入阻抗为1M
“硬件滤波系数太大”是什么意思?? 另外补充,传感器供电:之前版本使用市场上买的开关电源,示波器测噪声大概为60mV,我设计的是用PT1305,电源噪声20mV 那就是地线在画板的时候没有处理好了,对了,供电采用开关电源那就更要注意了 直接用AD7705的PGA,可以稳定做到10uV水平。
其他东西都不要,电压基准取好就好,校好零点,线性度还是可以的。
电源用干电池会好点,后级用LDO。 高精度的麻烦,器件温飘不好处理 本帖最后由 marshallemon 于 2014-8-25 23:52 编辑
按你要求的我大致算了一下,需要19.93bit的分辨率的ADC,你选个20bit的余量是不是有点小了,按照20ms读一次那这个意思是50次/S,这个速率这ADC才能做到啥指标?对于噪声问题这个不太好说,在说漂移问题,你这个需要确定到底是哪飘了,传感器?还是电路?OP供电电压会引起线性的变化。
另外即便使用34401对于噪声貌似也看不出来,因为它也是个慢驴,测噪声还是上示波器吧,当然要是高端的 jackielau 发表于 2014-8-25 18:22
我目前实验的环境温度变化不到,不超过5度,目前电路上没有滤波,开始我加了滤波,但是发现会出现数据向 ...
你的电路原件是会发热的,不止是环境温度,温度包括外接和自身,应该很容易想到的,
比如内部有个变压器,它附近温度会高些;
记得以前做温度计,温度测试结果会高几度,后来吧传感器从电路板上引出来就好了,电路板上并没有明显的发热元件,都有这么大的影响,高精度的场合下局部高温会有较大的影响,整版均匀的受热影响反而会小一些,因此要注意布局 昨天晚上实验:改变运放的供电电压,测量值的电压没有明显变化!
其实单单从仪表这块来说,从接入基准的情况看,已经满足要求了,但是仪表是要接入传感器的,接上传感器不行,就是否决。客户不管哪里的问题,只要有问题就是你的问题。传感器电路已经使用多年,不能变更了。所以,需要有仪表来解决所有问题。
原来的老版本解决的也很好!这才是让人头疼的地方1! 我也觉得是"电阻分压“用的电阻有飘移。尝试加校正吧,每过30分钟用继电器短接输入端来校正一下。 本帖最后由 liuerbin 于 2014-9-5 14:48 编辑
具体你还得量量是哪块电压波动,如果都不是,再看看是否采样率太高导致adc的有效位数降低。。。。。。 本帖最后由 EMC菜鸟 于 2014-9-5 15:26 编辑
又是一个“原来的开发人员找不到了” ......
象楼主做的这种级别的表,没点经验,就需要点水平了,多看看“原来的开发人员”的电路,也许能学到点什么吧,希望楼主能闯过这一关! 还是先弄个34401A测量看看,一级级测量过去哪里有问题 “运放AD706的输入信号不变,供电电压变化,输出会有变化吗?”
这个问题的回答是,运放都有一个指标:“电源抑制比”,还有就是如果你共模使用运放,输出应该不会(不能接受的)变化。。。 要测一下 放大前的信号 yigang 发表于 2014-9-9 15:04
“运放AD706的输入信号不变,供电电压变化,输出会有变化吗?”
这个问题的回答是,运放都有一个指标:“电 ...
老工程师厉害,以前没注意这个指标,研究一下!我手动改变运放的供电电压了,输出基本没变化,合格可以确定了!
现正在进一步测试,亿寻求解决手段,目前初步认为,测量仪器本身是稳定的,问题出在传感器上,虽然不管我管,但是我要解决问题!正在研究中。。。。 楼主进展的如何了? 传感器的稳定性用34401测量看看,估计不稳定的可能性大。
但如果测量传感器也是好的,就要注意连线了,注意地电位的处理,特别是长线时。 进来学习 学习一下。 占位,学习 像这样的精读要求不算高,布线时注意一下应该就能满足应用。建议楼主不要使用开关电源供电,开关电源电压的扰动很不好清除,最好用工频变压器供电,妥妥的。 一般精度稍高的仪器从开机到稳定工作是要一段时间预热的,这是正常的。另外建议楼主不要使用tl431做基准,这个精度已经不适合用431了。如果成本不是要求非常苛刻的话,还是上专用基准比较好。 MARK,学习一下 本帖最后由 jackielau 于 2014-9-22 20:57 编辑
farfar 发表于 2014-9-21 20:26
像这样的精读要求不算高,布线时注意一下应该就能满足应用。建议楼主不要使用开关电源供电,开关电源电压的 ...
移动设备,电池供电,工频变压器不可能
另外,我用的基准是ARZ521,431只是当做测量对象
编辑:我这个对成本不太敏感,目前整个电路+电池等成本在几百元左右! jackielau 发表于 2014-9-22 20:55
移动设备,电池供电,工频变压器不可能
另外,我用的基准是ARZ521,431只是当做测量对象
编辑:我这个对 ...
由於你的傳感器是由開關電源供電,所以存在一定的干擾在所難免,所以建議樓主在傳感器供電部份進行一定的處理,比如增加一級LDO穩定等措施。雖然該方法不能完全杜絕噪音,但是對抑制噪音還是有一定的效果的。 我倒觉得是不是你的前端输入阻抗匹配除了问题,很多传感器是高阻输出的 farfar 发表于 2014-9-23 08:23
由於你的傳感器是由開關電源供電,所以存在一定的干擾在所難免,所以建議樓主在傳感器供電部份進行一定的 ...
最早就注意到了,并进行了实验,就是提高开关电源电压,在经过稳压IC,(7808,7908) ,然后给传感器供电,效果不明显
zsdshuai 发表于 2014-9-23 09:06
我倒觉得是不是你的前端输入阻抗匹配除了问题,很多传感器是高阻输出的
传感器的X+和X-输出进入仪表运放,in114,然后输出,经过电缆到仪器测量 1. 建议先测一下传感器输出信号是否稳定
2. 使用标准的信号源(或者电池等等)作输入,看看结果有没有波动?
这样至少可以确认是传感器还是你仪表的问题。 +-5V分辨率0.01毫伏,6位半阿,高大上!! 支持一下 解决没?学习。。 传感器不要用开关电源供电,用相对稳定的电源供电 目前基本确定主要问题在传感器身上,仪器本身是比较稳定的,但是没有以前老的版本稳定,已经重新画仪器板,希望能够有效果!
另外,仪器的不稳定与原件关系很大,即使是同一批也会有有好有坏,这个我解决不了,慢慢来一步一步!
“传感器不要用开关电源供电,用相对稳定的电源供电”
为和老版本兼容,信号结构和供电电压是不能比那的,而正负电源的供电方式不用开关电源,就要加好多电池,这样对重量体积成本都带来问题,所有开关电源只能用。而且老版本仪器也是开关电源,是使用市场上买的开关电源,示波器测噪声大概为60mV,我设计的是用PT1305,电源噪声20mV,但是我的仪器不如老版本效果好。还是要在电路和算法上找出了,电源改进余地不大 本帖最后由 jackielau 于 2014-11-13 18:29 编辑
farfar 发表于 2014-9-21 20:26
像这样的精读要求不算高,布线时注意一下应该就能满足应用。建议楼主不要使用开关电源供电,开关电源电压的 ...
移动设备,电池供电,工频变压器不好上!
重复回复了,不好意思 ina114供电由开关电源正负9V提供开关电源供电是否有问题? farfar 发表于 2014-9-23 08:23
由於你的傳感器是由開關電源供電,所以存在一定的干擾在所難免,所以建議樓主在傳感器供電部份進行一定的 ...
我专门坐了一版本,开关电源出来加了7809和7909,然后为传感器供电,没有明显改善!
目前供电是开关电源+功率电感+电解电容+10欧电阻+电解电容,不知道这样合理不?加电阻我有点犹豫 有没有 试过电感 加 大容量的 陶瓷电容MLCC 开关电源+功率电感+电解电容+10欧电阻+电解电容
电解电容的地方加了10uF和0.1uF贴片电容 jackielau 发表于 2014-11-13 18:37
开关电源+功率电感+电解电容+10欧电阻+电解电容
电解电容的地方加了10uF和0.1uF贴片电容 ...
LZ的电路测量如何了?我也想参考参考高性能的宽电压测量电路。 xf331785508 发表于 2015-1-12 18:47
LZ的电路测量如何了?我也想参考参考高性能的宽电压测量电路。
电路本身算是基本稳定了,温漂还未实验,重新做了一次板子,还没到,到后继续测试! 是不是要测量传感器的供电电压然后补偿一下输出,或者把传感器的供电电压分压后作为AD的基准,或者传感器采用间断供电,或者用H桥给传感器供电消除热电势. cqfeiyu 发表于 2015-1-14 15:01
是不是要测量传感器的供电电压然后补偿一下输出,或者把传感器的供电电压分压后作为AD的基准,或者传感器采用 ...
按照ds的要求,应该用传感器的供电作为基准,但是如果传感器远离AD,这样就不太好做了
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