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未解决

双向电流采样电路运放输出波形居然为方波???

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yuan2020-20
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初级工程师
  • 2021-11-19 21:59:34
10问答币
求指教!!!设计了一个双向电流采样电路,采样信号为:电流为-300A-300A,经过0.24MR的采样电阻后,采样电阻两端电压为-75mV~75mv,由于是验证电路,于是是用电压源与电阻组合,模拟需要的信号:-75mV~75mv,采样电路如图1所示,


当R404不焊接时,该电路为标准的差分电路,若将IF+~IF-接正向电压0~75mv时,用示波器观看IF+~IF-两端的电压波形,波形如图2所示,波形有较大的干扰、纹波较大。

这波形感觉大事不妙,然后就用示波器直接去测运放的输出侧,果然波形超乎我的想象,居然不是我心念念的直线,而是类似与方波的高低起伏的波形,如下图所示。

作为新手小白,于是就问了经验丰富的学长,学长说是阻抗不匹配,然后就将运放的同相、反向输入端的电阻加大,但是还是无济于事。在参考一些电路之后,发现很多电流采样电路是把IF-接地了,然后参照该方法,我也将IF-接到了IAD_GND上,观察IF+~IF-的波形,此时波形为一个平稳的直线波形,纹波很小,用示波器查看输出端波形,波形也是直线,电压值也符合理论值。
得出猜想:由于输入电压很小,很容易受到干扰,而且没有地,一直浮动,但是接地后,整个输入有了一个参考地,不容易受到干扰。(希望各位能对我的猜想给予指正!!!)
由于想要一个能实现双向电流采样电路,根据数据手册,接上R404,此时R404=200K,R397=200K,R398=100K,输出电压Vo=(VI+-VI-)*R398/R396+Vref/2;如果电流为正向,输出电压会低于Vref/2, 如果电流为反向,输出电压会高于Vref/2, 这样就实现了正反向电压采样。电路如下图所示,


马上验证一波,然后又是似曾相识的一幕,输入端的波形跟图2一样杂乱,输出端也是一个类似方波,如下图所示,


感觉也是跟之前的同一个问题,输入波形受到了严重干扰,于是我就在IF+、IF-侧均加了磁珠,但是也无济于事,查找网上电路,发现了TI公司的INA199Ax的数据手册中有一个双向电流的推荐电路,如下图所示,关注到了VcM,感觉也是一个办法,于是为依葫芦画瓢,也加了一个2.5V的电源。

观看输出波形,也是类似于之前那样的波形。现在是束手无措了,不知道如何做才能让输入波形趋于平稳?才能实现双向电流采样电路?还望走过路过的大佬们不吝指教


电流采样波形.png
600R2.png
微信图片_20211119211001.jpg
600R5.png
MCP6002T 典型运用电路.png
微信图片_20211119210100.png
尚飨
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  • 2021-11-22 08:56:01
 
这个是共模电压设置有问题。你这个电路和分流器之间的问题。
你是单电源供电,即使你用一个电压源加电阻分压分到75mv,你是否把地接在一起?给输入提供一个合适的偏置?你用三个电阻分压,最下面的电阻和你的电路共地,采样中间电阻的电压,最下面电阻的地的另一端最好设置成运放电源的一半,可以再试试
yuan2020-20
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LV4
初级工程师
  • 2021-11-22 11:27:47
 
谢谢回复,,这个就是没有共地,但是我电压采样也是用这个结构,就可以采样正反向电压,这是什么原因呢
电压采样.png
尚飨
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  • 2021-11-22 13:46:10
 
你可以想想,你的运放3脚的电平上下两个图一样吗?
下面的图大概在1.25V,上面的决定于IF+,因为10K电阻与300K比起来相当于没有。
yuan2020-20
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初级工程师
  • 2021-11-22 14:09:57
 
谢谢回复,不太理解,。上面的那个图我接上R404=300k,那么3脚的电压不也是1.25左右吗,我仿真电路,是可以实现的,但是实际电路就是不行,
尚飨
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副总工程师
  • 2021-11-22 14:24:41
 
你的R404接300K,那个点电压绝对不会是1.25V.左侧电阻太小,不能认为是开路。你电压的那个是因为左侧几个M欧姆级的,可以当开路看的。
yuan2020-20
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初级工程师
  • 2021-11-22 15:12:46
 
谢谢回复     ,,请问一下,那我要怎么改才能实现我想要的双向电流采样呢?把10K该大,感觉不能这样吧,因为我的放大倍数为30倍,如果要放大的话,岂不是都要放大哦,但是会有你刚刚说的那个问题吧
yuan2020-20
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初级工程师
  • 2021-11-22 15:13:40
 
还是说我这样的结构是不能实现双向电流采样
尚飨
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副总工程师
  • 2021-11-22 15:32:28
 
你知道三运放放仪表放大器,其实可以这样整的。自己搭的差分放大会有很多问题的。
如果你坚持用运放,可以用你下面的电压方式,毕竟分流器就是一个电阻,你采集的是一个很小的电压而已。
无标题.png
yuan2020-20
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初级工程师
  • 2021-11-22 15:58:04
 
谢谢回复,,这里有几个问题,把2.5V加到前面的原理是什么呀,整体电路就是我这样的吗
微信图片_20211122155838.jpg
尚飨
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  • 2021-11-22 16:40:01
 
别,千万别这样理解。
我说的意思是仪表运放,我不是写了INA吗?对INA那样来接,实际就是给个输入偏执,确保能达到最大输出。
你那样就短路了。
yuan2020-20
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初级工程师
  • 2021-11-22 16:53:40
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谢谢回复呀,我之前也看了INA系列的芯片,就看到了图中的这个电路,跟你阐述的电路比较像,是不是就是这样
INA199A1参考电路.png
尚飨
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  • 2021-11-22 18:04:11
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朋友,你这个图是差分运放的高端电流采样的原理框图,你看的话应该在参数表里看看人家说的共模输入范围与运放供电电压的关系。
还是关注下你的最终目的,只是要正负电压能采,你把输入偏置到电源一半就行了。共地会,给个偏置没什么问题。
yuan2020-20
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初级工程师
  • 2021-11-22 18:39:33
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好的 我知道呀,我只是说你之前的那个思路是不是这个框图结构
能源消耗
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  • 2021-11-22 16:11:06
 
看看万用表电流是这么采样的,不就得出结论了
yuan2020-20
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初级工程师
  • 2021-11-22 16:47:16
 
谢谢回复,我规格看了数字万用表的电流采样电路,就是一个同相放大的电路,好像不能实现双向电流的吧,我需要一个能双向采样的电路
微信图片_20211122164841.png
ruohan
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  • 2021-11-22 16:20:24
 
你把第一级别放大那么多,第二级线性光耦部分做放大,
yuan2020-20
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初级工程师
  • 2021-11-22 16:39:50
 
谢谢回复,,我是不是可以前级不放大,就前级电路上的电阻都用1M,在后级放大
YTDFWANGWEI
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版主
  • 2021-11-22 16:59:08
  • 倒数9
 
无论做什么采样,至少信号要与运放供电要共用一个参考地吧,你开始的问题应该就是没有共用参考造成的。
yuan2020-20
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初级工程师
  • 2021-11-22 17:18:43
  • 倒数8
 
谢谢回复,,刚开始就是没有共参考造成的,所以现在就很搞出来了单向电流采样,但是双向电流采样需要怎么共参考呢??
ruohan
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  • 2021-11-23 08:13:06
  • 倒数5
 
你把C255直接并接到2.3脚,
还有你这种接法,线性光耦的就式做了个隔离跟随吗
这种接法线性光耦的工作状态受R399 200k这个电阻影响吧。
yuan2020-20
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  • 2021-11-23 08:58:50
  • 倒数4
 
谢谢回复,,C255直接并联是会影响电路吗,是不是应该这个电容放在电阻后面会好一些,线性光耦哪里用200K电路就只是跟随了,不过测利后级的电路,目前也是实现了跟随,
ruohan
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  • 2021-11-24 08:18:57
  • 倒数3
 
调整成前级放大倍数降低,输入电阻放大到1M后,后级放大30倍后怎么样,
按照理论是可以做成这样的,差分电路本来是不怕共模干扰的。
ruohan
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  • 2021-11-26 13:26:44
  • 倒数1
 
调好了吗,

nc965
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  • 2021-11-25 11:02:50
  • 倒数2
 
0.24MR不靠谱,它连接点(焊盘)就不止这点阻值
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