Restar Diff-Signal (rango de milivoltios) en la parte superior de la tensión de modo común (voltios) con opamp - muy inexacto

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Construí un circuito de sustracción como se muestra aquí con 10k cada resistencia. Ahora quiero medir la corriente usando una derivación entre las dos entradas y dejar que la corriente fluya a través de ella, consulte aquí , figura 4, la única diferencia es que mi voltaje de referencia no es GND sino 8V.

El voltaje en la derivación está en la región de 10 mV, el voltaje en modo común cambia de GND a aproximadamente 20V.

Idealmente, esto debería suceder: por ejemplo, (Corriente de 10 mA, resistencia de derivación de 1 ohmio) 10 mA x 1 ohmio = 10 mV en derivación. Deje que R_Load sea de 100 ohmios > 100 Ohm x 10mA = 1V. Entonces tendríamos en el extremo inferior de la derivación 1V y en el extremo superior 1.01V, la diferencia es de 10mV. Dado que todos los Resistores en el amplificador de diferencia (DA) son iguales y la referencia es 8V, deberíamos obtener en la salida 8V + 10mV, ¿verdad? Si cambiamos la carga a 1k, tendríamos un voltaje de modo común de 10 V a 10 mA y la salida del DA debería ser igual, 8,0 V, ¿verdad? Pero este no es el caso, pero diferentes CommonModeVoltages (CMV) dan como resultado voltajes de salida drásticamente diferentes (es decir, la diferencia en la derivación no se multiplica por uno para todos los CMV, sino que se altera considerablemente).

¿Por qué es eso?

Sospeché, que el rechazo de modo común del Opamp no era bueno, pero: Usando un TL082 tenemos 80dB CMRR, significa 10 ^ 4 = 10000, lo que debería significar que un voltaje de modo común agregado a la señal de diferencia debería tener un efecto de 2mV para un CMV-Swing de 20V, ¿verdad?

Sin embargo, la diferencia en la salida es mucho más grande (inútilmente grande). ¿Alguien tiene una explicación para eso?

Cuando utilicé un amplificador de instrumentación INA122, el problema se resolvió totalmente. Todavía no entiendo el problema.

    
pregunta jjstcool

1 respuesta

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Considere el efecto de una pequeña falta de coincidencia entre los valores de la resistencia (en realidad, la falta de coincidencia entre dos relaciones de resistencia es lo importante).

Si usó resistencias del 1%, la entrada que no se invierte puede estar 1% fuera del peor de los casos, y la retroalimentación también, por lo que podría ver un error de hasta el 2% del voltaje en modo común. A 20 V, eso es 400 mV, o 40 veces su señal de escala completa. Es probable que sea algo menos en la práctica, pero probablemente con un error de más del 1000%.

Mientras que podría comprar redes de resistencias de 0.01% muy caras, todavía tendría un error del 4% e incluso un pequeño cambio con la temperatura causaría un gran error en la salida. Es por eso que este tipo de amplificador diferencial generalmente no se usa cuando la señal es pequeña en comparación con el voltaje de modo común; la sensibilidad a las tolerancias de los componentes es demasiado grande.

Puede usar la configuración clásica de amplificador de entrada de tres amplificadores y evitar comprar una parte comercial. La clave es para tener suficiente amplificación en la primera etapa (R1 / Rgain) que las relaciones de resistencia en el amplificador de salida no son demasiado críticas. Además, vigila la saturación.

Además, esto no es una gran fuente de error, pero tenga en cuenta que las entradas del amplificador tienen un consumo de corriente. Si coloca la inversión en el lado inferior de la derivación, la carga se ve como 20 K al suelo (1 mA), por lo que medirá esa corriente (pero no el 1 mA que dibuja la otra entrada, ya que no pasa por la derivación). Los amplificadores de instrumentación tienen entradas de alta impedancia, por lo que la corriente de error probablemente será de 5 a 7 órdenes de magnitud menos.

    
respondido por el Spehro Pefhany

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