Construcción del amplificador de voltaje (nano voltios a milivoltios)

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Quiero medir nano voltajes (del orden de 10 ^ -7) para una configuración transitoria de alambre caliente para medir la conductividad térmica de los nanofluidos. La configuración que estoy usando es una con un cable de platino incorporado en un Wheatstone La configuración del puente y el cambio de resistencia a lo largo del tiempo se miden para la medición de conductividad térmica requerida. No tengo un nanovoltímetro conmigo para medir las mediciones de voltaje del puente a lo largo del tiempo, pero sí tengo un osciloscopio digital en tiempo real Tektronix TDS220 que puede medir la región de milivoltios y se puede usar como registrador de datos. Así que estoy planeando construir un amplificador de voltaje usando opamp y la salida amplificada debe ser al menos 10K veces más alta que la entrada, también estoy planeando usar el opamp IC741. Entonces, ¿es posible construir un amplificador de voltaje con tal Parámetros? Además, tengo Keithley 487 pico amperímetro conmigo y ¿puedo usarlo de alguna manera? Realmente aprecio la ayuda de cualquiera.

    
pregunta RkDAS

2 respuestas

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Un 741 es completamente incapaz de hacer nada útil a ese nivel. La deriva y el ruido son órdenes de magnitud demasiado alta. Fue algo muy bueno en 1968, no tanto ahora.

Puede usar un amplificador chopper de "deriva cero" con una deriva de ~ 50nV / K, pero el ruido será relativamente grande, dependiendo del ancho de banda. Sospecho que 100 nV RMS (no P-P) debería poder alcanzarse a unos pocos Hz de ancho de banda.

Las técnicas de construcción deben ser muy buenas para estar a la altura del amplificador, lo que incluye, especialmente, minimizar los gradientes térmicos para reducir los EMF térmicos.

Si es posible, encuentra una manera de obtener más señal.

Los piamómetros y amplificadores de electrómetros en general tienden a tener un rendimiento de CC deficiente, ya que están optimizados para una corriente de polarización extremadamente baja. Como usted tiene, creo, una fuente de impedancia muy baja, tiene el problema opuesto.

    
respondido por el Spehro Pefhany
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Hace algunos años abordé un problema similar. En lugar de DC, usé la excitación de CA para el puente para que mi bloque de ganancia no tuviera que lidiar con los efectos de DC y la alta ganancia. El bloque de ganancia alimenta un transformador de toma central seguido de un rectificador síncrono para obtener el componente de CC; una salida diferencial del bloque de ganancia debería funcionar mientras se elimina el transformador.

No sé si esto sería aplicable a su sistema, pero podría ofrecer otra opción a considerar.

Editado para responder a un comentario: hay un error debido al autocalentamiento en el sensor si se utiliza la excitación de CA o CC para el puente. Bajo condiciones de conducción constantes y con una resistencia del sensor dada, habrá una potencia conocida disipada en el sensor. El aumento de temperatura resultante se puede ver como un desplazamiento que se puede calibrar. A medida que la temperatura bajo investigación varía la resistencia del sensor, la disipación de potencia cambiará, creando otra fuente de error. Tal vez esto puede ser descuidado. El EMF térmico mencionado en otra respuesta ya no es un problema cuando se utiliza la excitación de CA.

La sensibilidad de la cadena del amplificador, ya sea AC o DC acoplada, tendrá que ser la misma. Es solo que la versión acoplada de CA no tendrá que lidiar con el error causado por el desplazamiento de CC multiplicado por la gran ganancia.

Un rectificador síncrono puede introducir un error debido a las diferencias de fase entre el variador y la señal de entrada. La misma unidad se utiliza como la excitación de CA para el puente. Mientras el puente no tenga componentes reactivos, esto no causará ningún error. El cambio de fase a través de las etapas de ganancia causará un error, pero si el cambio es constante y la excitación es constante, entonces se manifestará como un desplazamiento en el DC fuera del rectificador. Por supuesto, esto es de alto nivel y, por lo tanto, no se amplifica por las etapas de ganancia ... es fácil de calibrar.

Si se usa un transformador, cualquier cambio de fase que introduzca también se mostrará como un desplazamiento de CC. Se puede reemplazar por un amplificador operacional con ganancia de -1 para crear la fase opuesta para el rectificador síncrono.

Sea cual sea el método que elija, lo invito a que determine un presupuesto de error y analice cada paso de la cadena de señal con esto en mente.

    
respondido por el AlmostDone

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