作者 主题:高精度I->V converter  (Read 2707 times)

0会员和1位客人正在查看此主题。

离线 Xorly.

  • 贡献者
  • 帖子:8
  • 国家: CZ.
高精度I->V converter
« on: 2017年3月07日,09:35:05 PM»
你好所有的论坛成员!

我来到问题,我的知识不够。毕竟,模拟电路不是我最好的朋友。

我正在搜索如何将电流(+ -7.5mA)转换为电压(+ -3V), DC.〜300Hz。转换器适用于Inn-204加速度计(参数 http://www.sussexsensors.co.uk/media/16f80079a1191f55ffff8388d4355564.pdf)。

这problem is, I need to get to 5ug resolution as close as possible. Output is approx. 1.5mA/g. If I am calculating correctly, I need to recognize 1.5/(1/0.000005)= 7.5nA 变化+ -7.5mA范围。这听起来很疯狂。
敌人似乎是漏电流,噪音(特别是在DC上),不同的输入偏移......?有源护罩环可以减少漏电流 - >OP AAP在电路中。偏移可以通过斩波运算放大器缩小。噪音到处都存在,但最少在哪里?

我想到了2个可能的电路:
- 跨阻抗放大器(TIA)
- 带电压跟随器的传感电阻,以产生驱动的防护环并为进一步加工产生足够僵硬的信号

哪一个可以达到更好的结果? (为什么?)
有更好的方法吗?
 
这following users thanked this post: sjoertdb.

离线 Christe4nm.

  • 支持者
  • ****
  • 帖子:245
  • 国家: NL.
Re:高精度I->V converter
« 回复#1开: 2017年3月7日,晚上10:03:03»
那'非常有需要的动态范围。
是否有具体的原因,您需要那种分辨率和/或精密/动态范围?
在任何情况下,数据表还指定了一个速度"<100 ug/°C"和一年的稳定性"< 1000 ug/°C"。因此,除非他们可以为这些提供更准确和保证的价值,否则您需要将这些值作为制造商保证的最佳值。在那种情况下我'不确定第5个分辨率是否仍然意味着什么有用?
 

离线 Xorly.

  • 贡献者
  • 帖子:8
  • 国家: CZ.
Re:高精度I->V converter
« 回复#2开: 2017年3月7日,晚上10:28:32»
谢谢你的快速回复!
这是用于惯性测量单元,其将用于空气(飞机)。
温度稳定性不是这样的问题。在成功的敏感性设计上测试了温度校正。在最坏的情况下,整个单元将放在恒温室中。定期校准将解决时间稳定性。

我同意,第5个分辨率与这种稳定性参数不现实。我只需要尽可能接近。传感器稳定性和其他误差应变为限制而不是转换器本身。旧设计(我需要返工,坏PCB)在输出时具有等于1毫克的噪声。我希望尽可能多地获得新的设计。
 

离线 迈夫

  • 频繁的贡献者
  • **
  • 帖子:463
  • 国家: Au.
Re:高精度I->V converter
« 回复#3开: 2017年3月7日,晚上10:55:50»
当我使用惯性导航系统(INS)时,加速度计将其电流馈入电容器,然后通过精密电流源/脉冲排出。有点我 - >F转换器。它非常准确。实际上,INS具有嵌入的重力图来补偿局部重力变化。
 

离线 Xorly.

  • 贡献者
  • 帖子:8
  • 国家: CZ.
Re:高精度I->V converter
« 回复#4开: 2017年3月7日,晚上11:32:45»
哇,这听起来很有趣。你能分享更多细节吗?有点听起来集成ADC实现。
« 上次编辑:2017年3月7日,XORLY 11:35:30 »
 

离线 迈夫

  • 频繁的贡献者
  • **
  • 帖子:463
  • 国家: Au.
Re:高精度I->V converter
« 回复#5: 2017年3月8日,12:08:06»
对不起,不要'现在有细节,即使我做过我也可以'然后,它是专有的。但是,是一个整合A / D是一个很好的比较。另外V / F转换器除了只需要I / F部分之外,还可以更简单。 Jim Williams设计了一个超级线性0到1MHz V / F转换器,我认为它位于Linear Technology App Notes中。我似乎还记得整合力(加速度计电流)更准确。
 

离线 mycroft.

  • 常规贡献者
  • *
  • 帖子:51
  • 国家: 布尔
Re:高精度I->V converter
« 回复#6开启: 2017年3月8日,上午10:12:43»
我认为它是LM331的Bob Pease应用笔记。看一眼 http://www.ti.com/lit/an/snoa594b/snoa594b.pdf
 

离线 亚历克斯 Nikitin

  • 超级贡献者
  • ***
  • 帖子:1021
  • 国家: GB.
  • FemoAMPNUT和TEAFHEAD。
    • 蚂蚁。声音的
Re:高精度I->V converter
« 回复#7: 2017年3月8日,晚上12:33:31»
让's首先做一些简单的现实检查计算。 10MA最大电流,10V输出来自TIA,1KOHM反馈电阻。在室温下400Hz带宽中的1K电阻的自噪声大致〜80Pa rms。这是你动态范围的物理限制。您需要一个具有低偏差和噪声电流的体面精度,非常好的直流稳定性(<5UV漂移和LF噪声)和低噪声电压(低于5NV / RTHZ)。 opamp会稍微增加噪音,但<200PA在400Hz BW中的噪声噪声应该在没有太诡计的情况下实现。

干杯

亚历克斯

P.S.我怀疑分辨率将受到传感器的噪音限制,而不是由TIA或ADC之后的噪音。
« 上次编辑:2017年3月8日,2017年3月12:35:34由Alex Nikitin PM »
 

离线 Christe4nm.

  • 支持者
  • ****
  • 帖子:245
  • 国家: NL.
Re:高精度I->V converter
« 回复#8开: 2017年3月8日,晚上12:42:28»
哇,我 - >F想法真的很酷。这也可以跟上op需要的〜300hz带宽吗?

(I'一直在敲打我的头试图想到任何可能有助于OP的东西。但是我陷入了强大的动态范围和我自己的有限设计经验。如果你去了 - >voltage->ADC then you'D需要一个非常好的20+位ADC测量到几μV'S决议案。这很可能介绍噪声,线性等各种新困难。)
 

离线 Bobaruni.

  • 常规贡献者
  • *
  • 帖子:155
  • 国家: Au.
Re:高精度I->V converter
« 回复#9: 2017年3月8日,01:19:05 PM»
Integrator与大部分电阻噪声一起使用,只需要一个非常安静的运算放大器和ADC。
这只是一个例子,或者你可以使用艺术状态低噪音(0.1 - > 10Hz) op amps.
http://www.ti.com/lit/ds/sbfs009/sbfs009.pdf
« 上次编辑:2017年3月8日,01:32:58 PM by Bobaruni »
 

离线 大卫赫斯

  • 超级贡献者
  • ***
  • 帖子:12437
  • 国家: 我们
  • 达韦姆
Re:高精度I->V converter
« 回复#10: 2017年3月8日,01:37:29 PM»
哇,我 - >F想法真的很酷。这也可以跟上op需要的〜300hz带宽吗?

(I'一直在敲打我的头试图想到任何可能有助于OP的东西。但是我陷入了强大的动态范围和我自己的有限设计经验。如果你去了 - >voltage->ADC then you'D需要一个非常好的20+位ADC测量到几μV'S决议案。这很可能介绍噪声,线性等各种新困难。)

大多数电压到变频器最终是电流转换器;它们的输入电路像反相放大器一样运行,因此只需取下输入电阻即可。 它们是一种集成转换器,其集成时间依赖于累积数量;这产生了任何其他集成ADC的相同SIN(x)/ x频率响应。 它们也可以具有巨大的动态范围;吉姆威廉'K King Kong VFC从1 Hz运行到100 MHz,为160 dB。

线性技术应用笔记14是一个很好的地方,因为它在一个地方覆盖各种设计,并且在结束时包括描述主要VFC拓扑的部分。 这些转换器都没有实现1ppm线性,但如果这是一个设计要求,那么无论你怎么样,你都可能遇到麻烦。

亚历克斯 Nikitin覆盖了跨阻抗放大器的动态范围。 有关包括噪声和带宽在内的跨阻抗放大器性能的更多详细信息,请查看各种光电二极管应用笔记,在那里它们非常常用。

7.5Ma为7.5mA是1ppm或大约20位分辨率。 这似乎可以实现对我来说,但需要仔细设计,我同意传感器不会支持这种精度水平。 整合类型的转换器(电流到电压,Δ-sigma,斜率集成,无论如何)将通过固有的限制噪声来帮助很多。

如果使用集成的跨阻抗放大器,则使用缓冲器卸载输出,因为通过驾驶7.5mA与精密运算放大器的全刻度产生的热量将通过降低其开放回路增益来损害其精确性。
 
这following users thanked this post: 亚历克斯 Nikitin

离线 Xorly.

  • 贡献者
  • 帖子:8
  • 国家: CZ.
Re:高精度I->V converter
« 回复#11开: 2017年3月8日,04:50:06 PM»
将电压集成到电容器中似乎是这样的。现有的集成IC似乎是对APDS制造的,因此输入范围太小。一世'd喜欢抽样约1ksps。我可以想象几种用于集成部分的模拟开关。输出将由200MHz ARM MCU处理。时间测量分辨率5ns似乎不足以测量放电时间。所以 ?? ADC?
 

离线 马可

  • 超级贡献者
  • ***
  • 帖子:5032
  • 国家: NL.
Re:高精度I->V converter
« 回复#12: 2017年3月8日,05:04:14 PM»
哪一个可以达到更好的结果? (为什么?)

目前源的合规性和阻抗是多少?作为数据表提供没有线索的产品简介。

他们的时候是一个tia'VE专用电路,使其成为一个非常好的电流源'造成了很多意义。

PS。您可以通过集成到电容器中真正获得免费午餐吗?没有'转换电容器再次像电阻一样行动?

PPS。电容器复位使您可以免费为您提供偏移校正,因此's nice.
« 上次编辑:2017年3月8日,05:53:38由Marco PM »
 

离线 Xorly.

  • 贡献者
  • 帖子:8
  • 国家: CZ.
Re:高精度I->V converter
« 回复#13开启: 2017年3月8日,05:56:16 PM»
引用
目前源的合规性和阻抗是多少?作为数据表提供没有线索的产品简介。

不幸的是,没有体面的数据表。我拥有的唯一其他纸张是校准列表。输出的唯一信息是附件。 R.L 在100r和130r之间。

引用
没有'转换电容器再次像电阻一样行动?

IMO它消除了信号路径中的运算放大器以及大多数最重要的噪声源的电阻器。它添加了模拟开关......

 

离线 Kleinstein.

  • 超级贡献者
  • ***
  • 帖子:8517
  • 国家: 德
Re:高精度I->V converter
« 回复#14: 2017年3月8日,06:15:57 PM»
电流太高而无法使用是具有正常积分器的。整合ADC'S更像在100μA范围内的电流,因为在更高的电流下,操作的线性就会变坏。电流的直接集成更像是非常小的电流(PA范围)的好选择。

只需400欧姆(或符合所需的电压范围)的400欧姆会给您带来良好的转换到电压。如果可以的话't耐受高压下降,TIA是一个很好的解决方案。所需的分辨率是3μV的东西 - 不容易,但也不是那么困难。 10 NA范围内的当前分辨率并不是那么糟糕 - 即使是基于BJT的操作也可能正常。泄漏电流更像在100Pa范围内更像。所以没有真正需要防护线 - 只是一个干净的板。 20位'良好的SD ADC(LTC2440或更好)或其他高端集成ADC,可能可以在KHz速度下进行分辨率。 LTC2440在大约2kSPS的+ -2.5V范围内具有略微超过3μV的RMS。因此,ADC /放大器部分应在您想要的位置,即使在1 kHz。
 

离线 亚历克斯 Nikitin

  • 超级贡献者
  • ***
  • 帖子:1021
  • 国家: GB.
  • FemoAMPNUT和TEAFHEAD。
    • 蚂蚁。声音的
Re:高精度I->V converter
« 回复#15: 2017年3月8日,06:29:43 PM»

不幸的是,没有体面的数据表。我拥有的唯一其他纸张是校准列表。输出的唯一信息是附件。 R.L 在100r和130r之间。


从它的外观来看,您应该能够以电阻400欧姆负载和ADC的缓冲区逃脱 - 主要用于保护ADC输入,并可能通过限制带宽来滤除一些噪声。无需TIA或任何其他并发症。没有比良好电阻更准确的是,将电流转换为电压  ;) .

干杯

亚历克斯
« 上次编辑:2017年3月8日,06:32:11 PM由Alex Nikitin »
 

离线 max_torque

  • 超级贡献者
  • ***
  • 帖子:1178
  • 国家: GB.
    • 沥序
Re:高精度I->V converter
« 回复#16开: 2017年3月8日,07:13:58 PM»
肯定是在下面工作时的诀窍,或者非常靠近噪音地板是准确地说明噪音的样子(在时间和频率域中),所以您可以从该噪声中拉出真实信号? 了解各种驱动力对噪声源的影响,通过直接测量这些驱动力校准那些似乎是对我的合理方法?
 

离线 Xorly.

  • 贡献者
  • 帖子:8
  • 国家: CZ.
Re:高精度I->V converter
« 回复#17开: 2017年3月8日,08:14:31 PM»
引用
从它的外观来看,您应该能够以电阻400欧姆负载和ADC的缓冲区逃脱 - 主要用于保护ADC输入,并可能通过限制带宽来滤除一些噪声。无需TIA或任何其他并发症。没有比良好电阻更准确的是,将电流转换为电压  ;) .

如果电阻是可以的,我只是不确定。当前设计(不是MINE)使用此方法,输出有显着的噪音。可能不是最佳的PCB布局和/或组件选择。

然后我需要接收电压输出。 + -2.5V。只是通过缓冲区和划分的信号?

通过缓冲区,你的意思是否则的东西吗?
 

离线 亚历克斯 Nikitin

  • 超级贡献者
  • ***
  • 帖子:1021
  • 国家: GB.
  • FemoAMPNUT和TEAFHEAD。
    • 蚂蚁。声音的
Re:高精度I->V converter
« 回复#18开启: 2017年3月8日,08:57:22 PM»

如果电阻是可以的,我只是不确定。当前设计(不是MINE)使用此方法,输出有显着的噪音。可能不是最佳的PCB布局和/或组件选择。

然后我需要接收电压输出。 + -2.5V。只是通过缓冲区和划分的信号?

通过缓冲区,你的意思是否则的东西吗?

电阻是可以的。噪音最有可能起源于加速度计。 400 Hz BW中400欧姆电阻的自噪声约为130PA RM,足以满足您的要求。如果您可以访问旧设计,请检查噪音是否与加速度计断开连接,并输入屏蔽。

在缓冲器上 - 使用400欧姆电阻,应使用简单的RC滤波器将ADC连接,但最大输出超过30mA或12V,这可能会损坏ADC,因此您需要一些保护。带有400Hz截止频率的追随者+ LPF将照顾它。除了划分电压时没有点,只需使用合适的值电阻来获得所需的全尺度。

干杯

亚历克斯
 

离线 Xorly.

  • 贡献者
  • 帖子:8
  • 国家: CZ.
Re:高精度I->V converter
« 回复#19: 2017年3月8日,09:53:52 PM»
虽然使用当前输出的电压限制为边界。具有1200欧姆的分压器从信号到400欧姆连接到GND。 400欧姆电阻的电压检测。有7.5mA,传感器输出上的电压上升到12V(大约)和罐头't go higher.
但耐高采烈,噪音越高......

编辑:数学问题......
« 上次编辑:2017年3月8日,2017年3月10日,XORLY下午10:45:20 »
 

离线 马可

  • 超级贡献者
  • ***
  • 帖子:5032
  • 国家: NL.
Re:高精度I->V converter
« 回复#20开: 2017年3月8日,晚上10:37:31»
通过这样做,您可能会损害线性和/或带宽。

 

离线 Xorly.

  • 贡献者
  • 帖子:8
  • 国家: CZ.
Re:高精度I->V converter
« 回复#21开: 2017年3月8日,晚上10:57:44»
引用
通过这样做,您可能会损害线性和/或带宽。

你能解释这些潜在问题的来源吗?压摆率的电流输出?我可以'当我们刚刚改变传感电阻时,请看到差异。
 

离线 马可

  • 超级贡献者
  • ***
  • 帖子:5032
  • 国家: NL.
Re:高精度I->V converter
« 回复#22: 2017年3月8日,晚上11:34:45»
如果内部有某种活动电流源,它可能会获得更多的非线性,你可以越靠近它's compliance limits.

如果它'S被动越高的负载阻力越快,我认为应该脱落。
 
这following users thanked this post: 某人

离线 遗体

  • 超级贡献者
  • ***
  • 帖子:6876
  • 国家: GB.
Re:高精度I->V converter
« 回复#23开: 2017年3月14日,01:31:42 PM»
如果内部有某种活动电流源,它可能会获得更多的非线性,你可以越靠近它's compliance limits.

如果它'S被动越高的负载阻力越快,我认为应该脱落。

这'datasheet'显示整个换能器的带宽为800 Hz。数据表留下了推断这是否是机械或电气限制(或两者)作为学生的练习。
任何人都有一个注射器,我可以用来挤压魔法烟雾吗?
 


分享我

掘客  Facebook  诽谤  可口的  Technorati.  推特  谷歌  雅虎
SMF.