Jak wypracować sygnał zależny od stosunku napięć ΔUx i ΔUy?

Witam,

Mam taki problem praktyczny. Mam układ zasilany z napięcia +20V, który wypracowuje 2 napięcia różnicowe zawsze dodatnie, powiedzmy ΔUx i ΔUy. Potrzebuję wypracować sygnał zależny od stosunku tych napięć różnicowych. Sprowadzenie do wspólnego potencjału to nie problem, tylko dalej jak to podzielić? Stosunek ΔUx:ΔUy może być w zakresie 1000:1 do 1:1000. I na przykład dla 1000:1 niech będzie 10V, a dla 1:1000 0V na wyjściu. Niekoniecznie względem masy, różnicowo też będzie OK. Nie musi to być liniowe, jednak dla przypadku gdy ΔUx > ΔUy jest potrzebna lepsza rozdzielczość niż odwrotnie, i potrzebna jest też bardzo dobra powtarzalność. Można przyjąć, że ΔUx + ΔUy < 20V, jednak 2V:10V musi dać taki sam wynik jak na przykład 2mV:10mV. Żeby było "łatwiej" prądy płynące przez układ mogą być rzędu 100nA - potrzebne są bardzo małe prądy wejściowe wzmacniaczy.

W tym jest dokładnie opisany układ, który robi to co chce, ale ani słowa jak to zrobić http://pubserv.uprp.pl/PublicationServer/Temp/m22cb0jpvff284euq0rhfic3t0/PL141193B2.pdf

Myślałem o użyciu logarytmowania, ale skomplikowane się to robi i potrzeba ujemnego napięcia... Są układy arytmetyczne z Analoga, ale żaden nie robi dokładnie tego co potrzebuje i są koszmarnie drogie, z przetworzeniem tego tak: ADC=>CPU=>DAC też jest dużo zabawy.

Czy są jakieś inne sposoby, żeby dokładnie i w miarę prosto i tanio osiągnąć to co potrzebuję?

koleska napisał:

Witam,

Mam taki problem praktyczny. Mam układ zasilany z napięcia +20V, który wypracowuje 2 napięcia różnicowe zawsze dodatnie, powiedzmy ΔUx i ΔUy. Potrzebuję wypracować sygnał zależny od stosunku tych napięć różnicowych. Sprowadzenie do wspólnego potencjału to nie problem, tylko dalej jak to podzielić? Stosunek ΔUx:ΔUy może być w zakresie 1000:1 do 1:1000. I na przykład dla 1000:1 niech będzie 10V, a dla 1:1000 0V na wyjściu. Niekoniecznie względem masy, różnicowo też będzie OK. Nie musi to być liniowe, jednak dla przypadku gdy ΔUx > ΔUy jest potrzebna lepsza rozdzielczość niż odwrotnie, i potrzebna jest też bardzo dobra powtarzalność. Można przyjąć, że ΔUx + ΔUy < 20V, jednak 2V:10V musi dać taki sam wynik jak na przykład 2mV:10mV. Żeby było "łatwiej" prądy płynące przez układ mogą być rzędu 100nA - potrzebne są bardzo małe prądy wejściowe wzmacniaczy.

W tym jest dokładnie opisany układ, który robi to co chce, ale ani słowa jak to zrobić http://pubserv.uprp.pl/PublicationServer/Temp/m22cb0jpvff284euq0rhfic3t0/PL141193B2.pdf

Myślałem o użyciu logarytmowania, ale skomplikowane się to robi i potrzeba ujemnego napięcia... Są układy arytmetyczne z Analoga, ale żaden nie robi dokładnie tego co potrzebuje i są koszmarnie drogie, z przetworzeniem tego tak: ADC=>CPU=>DAC też jest dużo zabawy.

Czy są jakieś inne sposoby, żeby dokładnie i w miarę prosto i tanio osiągnąć to co potrzebuję?

Nic lepszego jak układy Analoga nie znajdziesz:

http://www.analog.com/en/special-linear-funct...nalog-multipliersdividers/products/index.html

Każde inne rozwiązanie będzie droższa i bardziej pracochłonne. Taki AD633 kosztuje $5 i robi co chcesz.

AD633 daje iloczyn napięć, a nie iloraz.

edit:
Feedback OPAMPa - no OK, da się, ale i tak ma za duże prądy zasilania, offsety, 2% błędu też do bani. Tak 0.2% to rozumiem.

offset pojedynczych, precyzyjnych opampów z reguły da się regulować zewnętrznym potencjometrem, np. wieloobrotowym, ale nie tu jest pies pogrzebany.

Można kombinować z układami logarytmującymi a potem odejmować logarytmy i potęgować np takim układem Link.

Problemem będzie pewnie zestrojene tego wszystkiego i dobranie wszystkich wartości tak, żeby to działało.

Moim zdaniem szybciej, łatwiej i taniej będzie ADC-> uC ->DAC. Np jest sporo tanich (~14zł) modeli MSP430 z 16-bitowym ADC sigma delta. Wyjście możesz generować np. MCP4921 + MCP1541 (12 bit dac po SPI + źródło ref. 4.096V) albo pwm + filtr dolnoprzepustowy.

Problemem w takim przypadku jest tylko szybkość działania takiego układu.

Bardziej przeszkadzają offsety samego AD633, bo WO z małymi offsetami da sie kupić w całkiem przyzwoitych cenach, przynajmniej hurtowo W sumie mam na oku AD8226, fajne parametry, cena też...

AD633 przy dzieleniu daje taki wynik Uo=-10Ux/Uy. Przeszkadza minus i dziesiątka. Do moich celów potrzebna jest stała 0.01. Zważywszy na offsety, lepiej to zrobić bez dzielenia sygnału przed podaniem na AD633. Może zamiana miejscami wejść X1 i X2 oraz zmiana rezystorów na 1M i 1k zamiast dwóch takich samych?

Odnośnie układów log to myślę o kostce LM3046 + jakieś WO z małymi offsetami. Czy ktoś miał do czynienia z tym scalakiem?

Może rzeczywiście będzie trzeba zrealizować to cyfrowo... Tylko tu pojawia się problem trochę inny. Wzmacniacz różnicowy AD8226 robiłby za separacje i translacje poziomów, tylko jeszcze przydałoby się wzmocnienie mniejsze od 1. Czy są takie? Ja u analoga nie widzę nic takiego. Zasilanie niesymetryczne +18V.
Jeśli chodzi o szybkość przetwarzania to 10 sampli/sek wystarczy byle by CPU miał 2 x 16bit ADC Σ-Δ i DAC 16bit. Na razie widzę ADUC7061 w tej roli, chociaż wolałbym widzieć przy jego cenie PLN a nie $

Translacja poziomów jest akurat prosta. Bierzesz 2 opampy, pierwszy w układzie odwracającym k=1, do wejścia nieodwracającego doprowadzasz napięcie przesunięcia z tym, że zostanie ono pomnożone x2 (no i wszystko rzecza jasna odwrócone). Następnie wszystko jeszcze raz odwracasz i masz gotowe przesunięcie. Jak nie potrzebujesz dużej prędkości, to możesz użyć ordynarnych OP07 po 2zł/szt. Mają bardzo dobre parametry jeśli chodzi o precyzję, ale dziadowskie pasmo i SR.

Jeżeli chodzi o wzmocnienie <1 to ja proponuję dzielnik + wtórnik na opampie

Mikrokontroler z 2x ADC s-d i 16-bitowym DAC (!) to tylko w Erze, że tak powiem. Na pewno są, ale generalnie wszystko na czym pisze "analog devices" kosztuje dużo . Ja bym się jednak bawił z układami zewnętrznymi, wyjdzie na pewno taniej. Poza tym działanie na rozdzielczościach 16-bitów jest dość kłopotliwe. W skali 5V 1LSB to jest jakieś 60 uV. O ile nie zrobisz jakiegoś uber ekranowania i zasilania z akumulatorów żelowych to podejrzewam, że ostanie 2-3 bity możesz włożyć między bajki.

Standardowy układ połączenia wzmacniacza operacyjnego: na każde wejście sygnał podajesz przez opornik Ri,
i przez opornik Rf wejście '+' łączysz z masą, wejście '-' z wyjściem, w sumie po 2 oporniki Ri i Rf (ważne jest, żeby
oba Ri miały jednakowy opór, i oba Rf miały jednakowy). Wzmocnienie Rf/Ri: Vwyjściowe=Vmasy+(V+-V-)*Rf/Ri.

Uwagi: (1) można mieć "masę" na dowolnym potencjale, i w ten sposób przesuwać napięcie wyjściowe;
(2) napięcie wyjściowe zależy tylko od różnicy napięć wejściowych - równe przesunięcie V+ i V- nie zmienia go.