【讨论】微伏级直流电压的测量

老来多遗忘 · 发表于 2014-10-10 13:52:51

大家好：

现在需要采集微伏级直流电压，输入为5uv--2.4mV的差分电压，要求能分辨5uV电压，请问那款放大器比较合适？

电路设计有什么注意事项？是放大后滤波效果好，还是滤波后在进行放大？

总体方案上来讲，应该是采用精密仪表放大器放大后，用A/D转换完成模拟信号到数字量的转换，然后再送单片机处理、存储或显示。

这里有3个问题：1.精密仪表放大器带来的误差会不会很大，特别是会不会随温度或者环境改变而变化过大，造成放大误差会不会成为主要误差来源？如果可行那该选用哪种型号的芯片才能满足要求？2.A/D转换16位的好像不满足要求，可以选择24位的，但是好像A/D转换都需要参考电压，这个参考电压也是要影响转换精度的，不知道这个环节的误差有多大？3.参考电压既然要准确，那么如何设计或选用电源模块？

谢谢！

黑夜之狼 · 发表于 2014-10-10 13:57:48

路过，来学习学习

老来多遗忘 · 发表于 2014-10-10 14:03:56

查找相关资料，在滤波方面：先无源“粗”滤波，主要的避免大的干扰信号使后级放大器饱和或者损坏，然后放大，然后有源滤波；而且采用两级放大

jinfen · 发表于 2014-10-10 14:40:28

放大部分选择低温漂斩波自稳零运放，反馈电阻根据成本尽量选择低温漂，AD直接用24位低噪声

老来多遗忘 · 发表于 2014-10-10 14:43:17

jinfen 发表于 2014-10-10 14:40
放大部分选择低温漂斩波自稳零运放，反馈电阻根据成本尽量选择低温漂，AD直接用24位低噪声 ...

放大器我打算用TI的仪表放大器 INA128

jinfen · 发表于 2014-10-10 14:46:25

老来多遗忘发表于 2014-10-10 14:43
放大器我打算用TI的仪表放大器 INA128

INA128只用一个电阻设定倍率，要双电源工作

老来多遗忘 · 发表于 2014-10-10 15:21:52

jinfen 发表于 2014-10-10 14:46
INA128只用一个电阻设定倍率，要双电源工作

你好

刚开始打算用INA116，价格贵了点，所以放弃

要采集的电压为传感器输出的，此传感器供电方面有什么要求吗？需要低温票、低噪声的LDO吗？

还有后端的AD 参考源，是不是也需要低温票、低噪声的稳压源？这样，价格貌似都不便宜

Lengxue · 发表于 2014-10-10 15:47:23

前级运放采用AD8221或者类似低噪声低温漂的运放
采用分级放大，提高信噪比，减少噪声信号的影响，uV级信号放大1024 * 1024倍，采用4级每级放大32倍，mV级信号放大1024倍就可以
滤波采用2级Sallen-Key低通
ADC采用24位内置基准的即可

老来多遗忘 · 发表于 2014-10-10 15:50:47

Lengxue 发表于 2014-10-10 15:47
前级运放采用AD8221或者类似低噪声低温漂的运放
采用分级放大，提高信噪比，减少噪声信号的影响，uV级信号 ...

谢谢你

请问下 AD8221是单电源供电还是双电源？

jinfen · 发表于 2014-10-10 16:03:02

好的基准价格都不便宜，可以选择内置基准的AD芯片。
供电用原装普通的78，79系列应该没问题，如果电源噪声大可以加两级LC滤波。
还有就是uV级测量PCB布板很关键

老来多遗忘 · 发表于 2014-10-10 16:23:24

jinfen 发表于 2014-10-10 16:03
好的基准价格都不便宜，可以选择内置基准的AD芯片。
供电用原装普通的78，79系列应该没问题，如果电源噪声 ...

之前看到别人设计的电路，使用的是直插INA116，直接将信号飞到放大器输入管脚，

而且为了减小PCB与IC的漏电流，用了铁氟龙电容

见附图

jinfen · 发表于 2014-10-10 17:02:13

不是高阻抗的信号可以不用这样处理，那两个滤波电容选漏电小的就行

tangwubing1988 · 发表于 2014-10-11 11:43:20

路过，来学习学习

xiaoqinbo666 · 发表于 2014-10-12 01:44:23

Ad用ADS1247，内部低温漂基准

20061002838 · 发表于 2014-10-12 03:28:07

使用零漂的仪表放大器才是正解
普通的仪表放大器失调电压在几十个uV到几个mV之间，比输入信号大太多
零漂仪表放大最大失调电压10uV,例如LTC2053或者AD8230

另外可以尝试使用ADC直接采集，需要内部带有斩波功能的ADC，把ADC的失调误差降到最低，例如AD7190

fiddly · 发表于 2014-10-12 08:25:03

不光是信号幅度，还有输出阻抗，传感器的激励电压，基准可以考虑与激励电压关联，既然是直流，带宽应该不是问题，看看ads1232之类的带256pga的24bitadc是否满足要求！，

老来多遗忘 · 发表于 2014-10-14 10:42:05

还有一个问题请教大家，如果输入最大为±5mV的差分电压信号，如何将负电压信号放大采集？

【讨论】微伏级直流电压的测量

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