Frage:
Schaltung zum "Vergrößern" von mV-Schwankungen eines Gleichstromsignals?
Marty
2019-04-18 02:24:51 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ich habe ein Signal mit ungefähr 0,2 V + Rauschschwankungen in der Größenordnung von 0,1 bis 2 mV.Idealerweise möchte ich dieses Signal so verstärken, dass die mV-Schwankungen etwa 1 V betragen.Mit anderen Worten, ich möchte das Signal um etwa das 1000-fache verstärken.

Wenn ich das Signal jedoch auf Hochtouren verstärke, wird das Gesamtsignal zu Schwankungen von 200 V + 1 V, die ich auf einigen Tisch-DAQs (0-10 V-Bereich) nicht vernünftigerweise ablesen kann.

Gibt es eine Kombination von Schaltungselementen, die mein eingegebenes 0,2 V + 1 mV-Signal aufnehmen und nur die verstärkten Schwankungen (d. h. 0 V + 1 V Schwankungen) ausspucken können?

Ich sollte sagen, dass diese Schwankungen dadurch gesteuert werden, dass ich ein Manometer physisch drücke, sodass sie nicht unbedingt hochfrequent sind.Grundsätzlich steigt das Signal beim Drücken auf 0,202 V und beim Loslassen auf 0,200 V.Ich möchte sehen, dass überschüssige 0,002 V auf 1 V hochgeblasen werden, aber ich kann im Allgemeinen langsam drücken und loslassen.

Interessieren Sie sich für das Signal?Oder der Lärm?Ich kann es dem Schreiben nicht entnehmen.Normalerweise würde ich davon ausgehen, dass Sie den Signalteil nicht möchten.Aber ich würde lieber nicht annehmen.Fragen Sie stattdessen einfach.
Fünf antworten:
evildemonic
2019-04-18 02:31:21 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kondensatoren blockieren DC und leiten AC weiter.

Sie können einen Serienkondensator in einem Operationsverstärker mit der gewünschten Verstärkung verwenden.

Noch besser könnte ein einfaches RC-Hochpassfilter sein ... Ein Kondensator (Serie) und ein Widerstand (Masse) vor Ihrem Verstärker.

So:

schematic

simulieren diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab sup>

R2 und R3 stellen Ihre Verstärkung ein.C1 und R1 stellen Ihre Niederfrequenzabschaltung ein.Die Formel, mit der Sie den Cutoff ermitteln, lautet:

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

Vielen Dank für Ihre Antwort!Wenn Sie meine Bearbeitung sehen: Blockiert der Kondensator die Schwankungen, wenn sie nicht sehr schnell sind (möglicherweise ein schnelles Drücken / Loslassen alle 2 Sekunden)?d.h. eine Spannungsdifferenz, wenn ich ein Manometer drücke (Quetschen gegen Nichtquetschen ist nur ein ~ 1 mV-Signal, das zu 0,2 V DC addiert wird)
Ja, Sie müssen C1 und R1 basierend auf der langsamsten Änderung auswählen, die Sie sehen möchten.Die Formel, mit der Sie den Grenzwert ermitteln, lautet: F (Hz) = 1 / (2 * pi * R * C)
Entschuldigung, ich versuche immer noch herauszufinden, wie man die gut aussehenden Gleichungen einfügt, die andere hier verwenden.
Es heißt "MathJax".Ich habe Ihre Formel zu Ihrer Antwort hinzugefügt, um Ihnen zu zeigen, wie es gemacht wird.Sie können mehr erfahren, indem Sie im Editor auf das Hilfesymbol klicken, "Erweiterte Hilfe" auswählen und zum Abschnitt "LaTeX" scrollen, der auch einen speziellen Link zu MathJax enthält.Es gibt auch [diesen Beitrag auf Meta] (https://electronics.meta.stackexchange.com/q/5565/11683), der Links zu einer Reihe von Kurzreferenzen und anderen Ressourcen enthält.
@DaveTweed Vielen Dank dafür!Ich habe mich lange darüber gewundert und kann endlich lernen, wie es geht.
Wenn ich also eine Verstärkung von 1000 und einen Cutoff von 1 Hz wollte, könnten die folgenden Werte funktionieren?C1 = 100 uF, R1 = 1,5 kOhm, R2 = 100 kOhm, R3 = 100 Ohm
@Marty Ja, du hast es geschafft.
Vielen Dank!Ich werde es versuchen und sehen, wie es geht :)
@Marty In den meisten Fällen würde ich es vorziehen, den Widerstand anstelle der Kapazität zu erhöhen.Ein größerer Widerstandswert entspricht dem Preis und der physikalischen Größe eines kleinen Widerstands, aber ein großer Kondensator ist physikalisch viel größer und teurer als ein kleiner.
Beachten Sie, dass ein Filter mit einer langen Zeitkonstante ziemlich lange brauchen kann, um die Kappe auf den DCbias-Pegel aufzuladen.Aka, erwarten Sie, dass das Signal je nach Grenzfrequenz und Verstärkung einige Sekunden bis Minuten lang maximal ist.
hoosierEE
2019-04-18 07:04:49 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Hier ist etwas, das von den ersten beiden Antworten inspiriert wurde.Machen Sie einen 10-Sekunden-Tiefpassfilter des Eingangssignals und speisen Sie diesen in den nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstärkers (+).Nehmen Sie dann ein 1-Sekunden-Hochpassfilter desselben Eingangssignals und speisen Sie dieses in den invertierenden (-) Eingang desselben Operationsverstärkers ein.

Schwankungen werden vom Durchschnitt abgezogen und um ein Los verstärkt.Wenn die Verstärkung zu hoch ist, verringert ein Widerstand in Reihe mit C2 die Verstärkung.Dies invertiert auch die Schwankungssignale.Wenn Sie möchten, dass sie nicht invertiert werden, folgen Sie dieser mit einer Verstärkung von -1 invertierend.

schematic

simulieren diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab sup>

Danke für den Kommentar.Würde in diesem Szenario der 1-kHz-Sinus durch mein 0,2-V-Signal ersetzt?Würde dies funktionieren, wenn die "Schwankungen" Quetschungen des Manometers bei etwa 1 Hz sind (so etwas wie ein herzschlagartiger Puls)?
Ja, ich habe vergessen, die Standardfrequenz des Sinuswellensymbols im Schaltungssimulator zu überschreiben, aber ich wollte damit Ihr Signal bei 1 Hz darstellen.
Matt
2019-04-18 02:57:13 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Digital Designer hier, ich bin mir also nicht sicher, aber ...

Die anderen Antworten gehen von hochfrequenten Schwankungen aus.Stattdessen möchten Sie die 0,2 V subtrahieren und diese verstärken.Sie können einen Summierverstärker verwenden, um den Offset zu subtrahieren, wenn Sie positive und negative Versorgungsspannungen haben.Ich denke, Sie können auch eine invertierende Konfiguration verwenden, bei der der nicht invertierende Eingang bei 0,2 V anstelle von Masse liegt.

Phil Frost
2019-04-18 04:28:51 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Sicher, nur ein gewöhnlicher invertierender Operationsverstärker kann das:

schematic

simulieren diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab sup>

Denken Sie daran, dass ein Operationsverstärker seine Eingänge gleich machen möchte. Wenn Sie also 2 V an den nicht invertierenden Eingang anlegen und der Signaleingang ebenfalls 2 V beträgt, beträgt der Ausgang 2 V.

Angenommen, der Signaleingang beträgt 2,1 V. Der Operationsverstärker möchte den nichtinvertierenden Eingang ebenfalls auf 2 V einstellen und muss den Ausgang höher als 2 V ansteuern, um dies aufgrund der Spannungsteilerwirkung von R1 und zu erreichen R2. Die Auswahl dieser Widerstände stellt somit die Verstärkung ein

Beachten Sie, dass jede Quellenimpedanz effektiv zu R2 beiträgt. Wenn Ihr Sensor also noch keinen niederohmigen Ausgang hat, können Sie ihn puffern.

Sie haben einige Möglichkeiten, um V2 zu realisieren, da Sie wahrscheinlich keine 2-V-Batterie finden möchten. Da die Eingangsimpedanz des Operationsverstärkers ziemlich hoch ist, muss dies keine Quelle mit niedriger Impedanz sein, sodass sie über das Netzteil so einfach wie ein Potentiometer sein kann. Dies macht die Schaltung natürlich etwas abhängig von der Versorgungsspannung, und der kleine Eingangsstrom des Operationsverstärkers ungleich Null führt zu Fehlern. Wenn Sie also eine hohe Präzision benötigen, ist ein einstellbarer Spannungsregler möglicherweise besser geeignet.

Charles H
2019-04-18 02:31:53 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Verwenden Sie vor dem Verstärker einen Koppelkondensator.Das Gleichstromsignal wird blockiert, aber die Schwankungen werden durchgelassen.



Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 4.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
Loading...