Ruido de Op-Amp que no invierte en la salida cuando se toca

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Estoy usando un circuito de amplificador operacional que no invierte (como se muestra a continuación) para linealizar la salida de varios sensores de fuerza analógicos. Este es el circuito recomendado por el fabricante en su documento de integración eléctrica .The el circuito funciona y puedo alternar entre los sensores conduciendo el GPIO bajo para los sensores activos y la alta impedancia para los sensores desactivados. Sin embargo, he observado una mayor cantidad de ruido y oscilación en la salida del opamp cuando aplico fuerza al sensor con mis propias manos. Este ruido es casi insignificante cuando aplico fuerza al sensor que cubre el sensor con un material aislante.

Descubrí que al aumentar la capacitancia de C1 de 47pF a 1uF, he podido eliminar el ruido y la oscilación. (¿Por qué es esto?) Sin embargo, esto tiene el costo de tener que aumentar el tiempo entre las lecturas del sensor hasta el punto en que no sea factible para mi aplicación. La razón por la que debo esperar entre las lecturas del sensor es que el capacitor grande mantendrá el voltaje del sensor anterior durante algún tiempo cuando alterno entre los sensores. Tengo las siguientes preguntas:

  1. ¿Cuál es la causa probable del ruido / oscilación (imagen de abajo)
  2. ¿Cómo puedo eliminar este ruido?
  3. ¿Cuál es el propósito de C1 y por qué el aumento de C1 elimina el ruido / oscilación?

    
pregunta user3095420

2 respuestas

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Al igual que con todos los problemas de ruido, su MEJOR solución es evitar que el circuito recoja el ruido en primer lugar. Como tal, ya tiene una solución, que consiste en aislar eléctricamente el sensor de los dedos indiscretos.

Como dijo el doctor cuando le dije ... "¡Me duele cuando hago esto!"

"Bueno, entonces, ¡no hagas eso!"

C1 en este circuito lo convierte en un filtro de paso bajo. La impedancia de realimentación se reducirá significativamente para frecuencias más altas en la señal. Como tal, cuanto más grande sea la capacitancia, menos "ruido" lo logrará. En frecuencias muy altas \ $ R_ {FEEDBACK} \ $ - > 0.

Sin embargo, para un circuito como este, la interferencia de los dedos significa que inyectará una cantidad significativa de baja frecuencia, zumbido de la red, ruido. Como tal, el capacitor tendría que ser bastante grande para eliminarlo.

Ya que está planeando multiplexar la señal de varios sensores, el efecto de una gran capacitancia aquí es problemático para resolver el retraso de tiempo como ha dicho.

Como tal, y si no es posible aislar y aislar adecuadamente el sensor de los dedos y el ruido de RF local, este no es un buen circuito para esta aplicación.

Por otra parte, el uso de los pines GPIO directamente para cambiar entre sensores también agrega un problema de interferencia entre canales y una incapacidad general para REALMENTE poner el extremo inferior del sensor a tierra. Además, cambiar así crea lo que pueden ser problemas problemáticos de respuesta transitoria en el amplificador operacional.

Sería mejor recibir cada valor de sensor individualmente, con el filtro de ruido adecuado, y luego seleccionar la salida apropiada para alimentar a donde sea que vaya la señal.

    
respondido por el Trevor_G
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Hice una simulación rápida de su sistema utilizando un opamp diferente en LTSpice, y agregar alguna capacitancia en paralelo con FlexiForce definitivamente hace que el sistema sea inestable. Esto tiene sentido, ya que la capacitancia corta la entrada inversa para ciertas frecuencias y dificulta que la retroalimentación encuentre el nivel correcto de manera que las entradas negativa y positiva coincidan.

La forma en que resolvería esto es simular el circuito, asegurarse de que la simulación y el dispositivo real coincidan relativamente bien, y luego buscar una solución. La buena noticia es que su sistema tiene una caída alrededor de 1 kHz, que es una frecuencia bastante baja, y el ruido tiende a ser de altas frecuencias (estoy viendo 100 kHz con una tapa táctil de 1u), así que creo que podría agregue un filtro adicional para deshacerse del ruido de alta frecuencia.

Puede aumentar el límite de realimentación y bajar la resistencia, para aumentar la estabilidad y mantener el ancho de banda igual. Esto reducirá la ganancia, pero puede aumentarla nuevamente con una segunda etapa. Es posible que desee comenzar con un búfer de ganancia de unidad muy estable y luego agregar ganancia. Esto es ligeramente más ruidoso, pero muy robusto.

    
respondido por el pscheidler

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