Question:
Circuit pour "zoomer" sur les fluctuations mV d'un signal DC?
Marty
2019-04-18 02:24:51 UTC
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J'ai un signal d'environ 0,2 V + des fluctuations de bruit de l'ordre de 0,1 à 2 mV.Idéalement, je veux amplifier ce signal de telle sorte que les fluctuations mV deviennent environ 1V.En d'autres termes, je souhaite amplifier le signal d'environ 1000x.

Cependant, si j'amplifie à fond le signal, le signal total devient des fluctuations de 200 V + 1 V, ce que je ne peux pas raisonnablement lire sur certains DAQ de paillasse (plage de 0 à 10 V).

Y a-t-il une combinaison d'éléments de circuit qui peuvent prendre mon signal d'entrée 0,2 V + 1 mV et cracher uniquement les fluctuations amplifiées (c'est-à-dire les fluctuations 0 V + 1 V)?

Je dois dire que ces fluctuations sont contrôlées par moi en serrant physiquement un manomètre, donc elles ne sont pas nécessairement à haute fréquence.Fondamentalement, le signal monte à 0,202 V lorsque je serre et à 0,200 V lorsque je lâche prise.Je veux voir cet excès de 0,002 V soufflé jusqu'à 1 V, mais je serais peut-être en train de serrer et de lâcher lentement en général.

Êtes-vous intéressé par le signal?Ou le bruit?Je ne peux pas dire d'après l'écriture.Je suppose normalement que vous ne voulez pas la partie signal.Mais je préfère ne pas supposer.Au lieu de cela, demandez simplement.
Cinq réponses:
evildemonic
2019-04-18 02:31:21 UTC
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Les condensateurs bloquent le courant continu et passent le courant alternatif.

Vous pouvez utiliser un condensateur série dans un ampli-op avec le gain dont vous avez besoin.

Encore mieux pourrait être un simple filtre passe-haut RC ... Un condensateur (série) et une résistance (à la masse) devant votre amplificateur.

Comme ceci:

schematic

simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab

R2 et R3 définissent votre gain.C1 et R1 définissent votre coupure basse fréquence.La formule que vous utilisez pour trouver le seuil est:

$$ F \ text {(Hz)} = \ frac {1} {2 \ pi R C} $$

Merci pour votre réponse!Si vous voyez ma modification: le condensateur bloquera-t-il les fluctuations si elles ne sont pas très rapides (peut-être une pression / libération rapide toutes les 2 secondes)?c'est-à-dire une différence de tension lorsque je serre un manomètre (serrer ou ne pas serrer n'est qu'un signal ~ 1 mV ajouté au 0,2 V CC)
Oui, vous devrez choisir C1 et R1 en fonction du changement le plus lent que vous souhaitez voir.La formule que vous utilisez pour trouver la coupure est: F (Hz) = 1 / (2 * pi * R * C)
Désolé, j'essaie toujours de comprendre comment insérer les jolies équations que d'autres utilisent ici.
Il s'appelle "MathJax".J'ai ajouté votre formule à votre réponse pour vous montrer comment procéder.Vous pouvez en savoir plus en cliquant sur l'icône d'aide dans l'éditeur, sélectionnez "Aide avancée" et faites défiler jusqu'à la section intitulée "LaTeX", qui a également un lien vers MathJax spécifiquement.Il y a aussi [ce post sur meta] (https://electronics.meta.stackexchange.com/q/5565/11683), qui fournit des liens vers un certain nombre de références rapides et d'autres ressources.
@DaveTweed Merci beaucoup pour cela!Je m'interroge à ce sujet depuis longtemps et je peux enfin apprendre à le faire.
Donc, si je voulais un gain de 1000 et une coupure de 1 Hz, les valeurs suivantes pourraient fonctionner?C1 = 100 uF, R1 = 1,5 k ohm, R2 = 100 k ohm, R3 = 100 ohm
@Marty Oui, vous avez réussi.
Merci!Je vais essayer et voir comment ça se passe :)
@Marty dans la plupart des cas, je préférerais augmenter la résistance au lieu de la capacité.Une plus grande valeur de résistance correspond au même prix et à la même taille physique qu'une petite résistance, mais un gros condensateur est beaucoup plus gros physiquement et plus cher qu'un petit.
Notez qu'un filtre avec une constante de temps longue peut prendre un certain temps pour charger le capuchon au niveau DCbias.Aka, attendez-vous à ce que le signal atteigne son maximum pendant quelques secondes à quelques minutes en fonction de la fréquence de coupure et du gain.
hoosierEE
2019-04-18 07:04:49 UTC
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Voici quelque chose inspiré des deux premières réponses.Créez un filtre passe-bas de 10 secondes du signal d'entrée et insérez-le dans l'entrée non inverseuse d'un ampli opérationnel (+).Ensuite, prenez un filtre passe-haut d'une seconde du même signal d'entrée et insérez-le dans l'entrée inverseuse (-) du même ampli opérationnel.

Les fluctuations sont soustraites de la moyenne et amplifiées beaucoup .S'il y a trop d'amplification, une résistance en série avec C2 diminuera le gain.Cela inverse également les signaux de fluctuation.Si vous les voulez non inversés, suivez ceci avec un gain de -1 étape d'inversion.

schematic

simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab

Merci pour le commentaire.Dans ce scénario, le sinus de 1 kHz serait-il remplacé par mon signal de 0,2 V?Cela fonctionnerait-il si les «fluctuations» sont des pressions du manomètre à environ 1 Hz (quelque chose comme une impulsion de type battement de cœur)?
Oui, j'ai oublié de remplacer la fréquence par défaut du symbole sinusoïdal dans le simulateur de circuit, mais je l'ai voulu représenter votre signal à 1 Hz.
Matt
2019-04-18 02:57:13 UTC
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Concepteur numérique ici, donc je ne suis pas sûr, mais ...

Les autres réponses supposent des fluctuations à haute fréquence.Au lieu de cela, vous voulez soustraire le 0,2 V et amplifier cela.Vous pouvez utiliser un amplificateur de sommation pour soustraire le décalage, si vous avez des tensions d'alimentation positives et négatives.Je pense que vous pouvez également utiliser une configuration inverseuse où l'entrée non inverseuse est à 0,2 V au lieu de la masse.

Phil Frost
2019-04-18 04:28:51 UTC
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Bien sûr, seul un ampli op inverseur ordinaire peut le faire:

schematic

simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab

N'oubliez pas qu'un ampli opérationnel veut rendre ses entrées identiques. Donc, si vous mettez 2V sur l'entrée non-inverseuse, et que l'entrée de signal est également 2V, la sortie sera 2V.

Mais disons que l'entrée de signal est de 2,1 V. L'ampli-op veut rendre l'entrée non inverseuse également 2 V, et devra conduire la sortie à plus de 2 V pour que cela se produise en raison de l'action du diviseur de tension de R1 et R2. La sélection de ces résistances règle donc le gain.

Gardez à l'esprit que toute impédance source ajoutera effectivement à R2, donc si votre capteur n'a pas déjà une sortie à faible impédance, vous voudrez peut-être la mettre en mémoire tampon.

Vous avez quelques options pour réaliser V2, car vous ne voudrez probablement pas trouver une batterie 2V. Étant donné que l'impédance d'entrée de l'ampli-op est assez élevée, il n'est pas nécessaire que ce soit une source à faible impédance, donc cela pourrait être aussi simple qu'un potentiomètre à travers l'alimentation. Bien sûr, cela rendra le circuit quelque peu dépendant de la tension d'alimentation, et le courant d'entrée faible mais non nul de l'ampli-opérationnel introduira une erreur, donc si vous avez besoin d'une haute précision, vous pourriez trouver un régulateur de tension réglable plus approprié. / p>

Charles H
2019-04-18 02:31:53 UTC
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Utilisez un condensateur de couplage avant l'amplificateur.Le signal DC sera bloqué mais les fluctuations passeront.



Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 4.0 sous laquelle il est distribué.
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