logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Jak uwzględnić impedancję wejściową LM358 przy pomiarze prądu?

Special11 01 Lip 2014 01:32 4947 10
REKLAMA
  • #1 13757326
    Special11
    Poziom 11  
    Posty: 47
    Pomógł: 2
    Ocena: 1
    Jak uwzględnić impedancję wejściową LM358 przy pomiarze prądu?

    Witam, mam układ tak jak na rysunku wyżej. Chciałbym zrobić pomiar prądu obciążenia (na schemacie RO) przy użycia rezystora pomiarowego. Chciałbym użyć LM358, wzmocnienie dać powiedzmy 10 i wszystko by było ok, gdyby był to idealny wzmacniacz, ale problem mój polega na tym jak mam ominąć wpływ tego, że między tym co wchodzi na "+" wzmacniacza, a jego impedancją wejściową tworzy się dzielnik napięcia, przez co to wzmocnienie już nie wynosi 10. Jakim sposobem można to uwzględnić?

    Dziękuję za wszelką pomoc!
  • REKLAMA
  • Pomocny post
    #2 13757505
    PiotrPitucha
    Poziom 34  
    Posty: 2658
    Pomógł: 201
    Ocena: 423
    Witam
    Widzę że problem to będziesz miał z czym innym niż myślisz, ale po kolei.
    Impedancja wzmacniacza jest na tyle duża, że jej wpływ jest pomijalnie mały przy rezystorze pomiarowym który zastosowałeś.
    Uzyskanie wzmocnienia dokładnie 10 wymaga zastosowania precyzyjnych rezystorów w sprzężeniu, tego nie ma w sklepie za rogiem.
    LM358 nie jest wzmacniaczem pomiarowym i jego napięcie niezrównoważenia i stabilność temperaturowa lekko odbiegają od ideału.
    LM358 nie jest wzmacniaczem R2R w związku z tym przy pojedynczym zasilaniu nie uzyskasz liniowości w zakresie niskich napięć ani w pobliżu napięcia zasilania wzmacniacza.
    Układ oczywiście będzie działał ale z zastrzeżeniami jak wyżej, dla bezpieczeństwa pomiędzy rezystor pomiarowy a wejście + dałbym jakiś opornik, bo inaczej drastycznie wzrasta ryzyko uszkodzenia wzmacniacza.
  • REKLAMA
  • Pomocny post
    #4 13759293
    jarek_lnx
    Poziom 43  
    Posty: 22553
    Pomógł: 4165
    Ocena: 6034
    Cytat:
    LM358 nie jest wzmacniaczem R2R w związku z tym przy pojedynczym zasilaniu nie uzyskasz liniowości w zakresie niskich napięć ani w pobliżu napięcia zasilania wzmacniacza.
    Z tym trudno się zgodzić, LM358 jest starszej generacji wzmacniaczem single supply, wejścia i wyjście mogą osiągać poziom ujemnego napiecia zasilania, o ile do wyjscia prąd nie będzie wpływał (tak samo jak w rail-to-rail).
    Oczywiście offset może spowodować nieliniowość koło zera, ale dotyczy to również wzmacniaczy rail-to-rail, jesli to ważne, lepiej wybrać coś z małym offsetem.
  • REKLAMA
  • Pomocny post
    #5 13760455
    PiotrPitucha
    Poziom 34  
    Posty: 2658
    Pomógł: 201
    Ocena: 423
    Witam
    Masz rację, jeśli nie będzie prądów wpływających to możemy uzyskać 0 na wyjściu, zresztą ominięcie problemów z zerem na wyjściu jest stosunkowo proste innymi metodami, zostaje jeszcze problem z maksymalnym napięciem wyjścia, które PDF do tego wzmacniacza podaje na poziomie niższym o 1,5V od zasilania.
    Jeśli pytający ogranicza się do jednego zasilania na poziomie 5V to mógłbym polecić MCP607, nie jest zbyt drogi a jego parametry są o rząd wielkości lepsze od LM358.
    Piotr
  • #6 13767959
    Special11
    Poziom 11  
    Posty: 47
    Pomógł: 2
    Ocena: 1
    Wybaczcie za pytania, ale pierwszy raz używam wzmacniacza operacyjnego, w szkole miałem to wyjaśnione "na odwal się" :/ Z tego co zrozumiałem czytając w/w artykuł to lepiej zamiast układu wzmacniacza nieodwracającego zrobić wzmacniacz różnicowy. Wadą jest, że oprócz napięcia różnicowego wzmacnia owe napięcie współbieżne, czyli jeśli dobrze rozumiem napięcie to wynosi, przyjmijmy, że na rezystorze pomiarowym mam spadek 1V to: 1+0/2 = 0.5V ? Czy to dlatego często się stosuje podwójne napięcie zasilania, aby zniwelować napięcie współbieżne i żeby można było osiągać poziom masy w pełni?

    W nocie katalogowej LM358 podane jest, że wzmocnienie wynosi minimum 25 V/mV, a typowo 100 V/mV. Jesli dobrze rozumiem to przy zmianie napięcia o 1mV na wejściu, wyjście zmieni się o 25V? Czyli minimalne wzmocnienie wynosi wg. tego 25000? Zasymulowałem układ o wzmocnieniu 5 i działa jako tako, czemu więc podają tak duże minimalne wzmocnienie? :/ Oto on:

    Jak uwzględnić impedancję wejściową LM358 przy pomiarze prądu?

    Przy bardzo niskim napięciu pomiarowym <15mV na wyjściu całyczas mam ok. 80mV, czyli pewnie to napięcie Uce. Przy napięciu ok. 20mV jest to idealne wzmocnienie 5, potem do ok.150mV wzmocnienie spada do ok. 4.2 i już dalej utrzymuje się w miarę stabilnie to 4.2 aż do momentu w którym płynie 2.24A (tyle mi wystarczy) i jest napięcie pomiarowe 1.05, na wyjściu 1.05*4.2=4.41V :)

    Nie zamartwiają mnie jeśli nie osiągnę np. idealnie 0, albo będzie przechodziła jakaś większa część napięcia, bo dalej to podpinam do mikrokontrolera i na drodze programowej to skalibruje, jednak z nieliniowością już jest gorzej.
    Czy jeśli dam kondensator filtrujący na wejściu "+" to zmniejszy to potencjalne szumy?

    Dziękuję za odpowiedzi i pozdrawiam

    Dodano po 21 [minuty]:

    Wykonałem symulacje z napięciem symetrycznym:
    Jak uwzględnić impedancję wejściową LM358 przy pomiarze prądu?

    I muszę powiedzieć, że są znacznie lepsze parametry, poniżej 50mV wzmocnienie trochę się zmienia od 6 do 5, ale od 50mV już jest praktycznie bliziutko wzmocnienia 5, więc wydaje mi się, że opłaca się doprowadzić napięcie symetryczne :) Chociaż na drodze programowej i tak mogę to skalibrować, więc nie wiem czy jest sens, potrzebuje tylko pomiar "z grubsza" ;)
  • Pomocny post
    #7 13768403
    n0name10
    Poziom 17  
    Posty: 171
    Pomógł: 28
    Ocena: 39
    Witam,
    Przytoczone przez Ciebie wzmocnienie różnicowe wzmacniacza LM358 odnosi się do "gołego" wzmacniacza (takiego który nie zawiera sprzężenia zwrotnego). Dobrze wywnioskowałeś, że w takim przypadku zmiana napięcia różnicowego o 1mV powoduję zmianę napięcia wyjściowego aż o 100V. Jak widzisz "goły" wzmacniacz nie ma szerokiego spektrum zastosowań. Dopiero wprowadzenie ujemnego sprzężenia zwrotnego powoduje ustalenie wzmocnienia napięciowego układu na poziomie 5.

    Dla LM358 na wyjściu możesz osiągnąć poziom napięć (przy zasilaniu pojedynczym 5V) w zakresie 0 - 3,5V.

    Wprowadzenie symetrycznego zasilania nie wyeliminuje Ci napięcia współbieżnego. Poszerzy Ci natomiast zakres napięć wejściowych i wyjściowych wzmacniacza. Napięcie współbieżne jest dostarczane dla wzmacniacza w postaci sygnałów wejściowych i jest określone zależnością (V- + V+) / 2. Każdy wzmacniacz charakteryzuje się wzmocnieniem dla sygnału współbieżnego. W twoim przypadku napięcie współbieżne jest niewielkie, ponieważ pomiar jest wykonywany bezpośrednio w odniesieniu do masy. Jeżeli pomiar ma być wykonywany z grubsza, możesz zostać przy schemacie pierwszym. Poczytaj sobie o wejściowym napięciu niezrównoważenia (dla LM358 jest ono w przybliżeniu równe +/- 7mV) - te pasożytnicze napięcie powoduje Ci niedokładny odczyt przy poziomie masy.

    Z jakiego napięcia zamierzasz zasilać wzmacniacz ?
  • REKLAMA
  • #8 13768522
    Special11
    Poziom 11  
    Posty: 47
    Pomógł: 2
    Ocena: 1
    Ach rozumiem, czyli na wejściu przy zerowym napięciu mam offset ok. 7mV, na wyjściu 7mv*5=35mV + dochodzi do tego minimalne napięcie wyjściowe VOL i daje mi to z te 70-80mV, tak?

    Transformator będzie na 24V toteż napięcie na wzmacniacz mogę podać spokojnie np. 9V, 12V, czy też nawet te +/-5V. Na wyjściu zaś mogę mieć 0-5V (stąd tam dioda zenera), bo 5V to napięcie odniesienia w mikrokontrolerze :)

    Czy warto dawać jakieś kondensatory filtrujące przy wzmacniaczu? Układ zasilania będzie oczywiście filtrowany
  • Pomocny post
    #9 13768745
    n0name10
    Poziom 17  
    Posty: 171
    Pomógł: 28
    Ocena: 39
    Tak, albo patrząc od tyłu, aby na wyjściu wzmacniacza otrzymać 0V należy podać na jego wejście napięcie równe napięciu niezrównoważenia. Wzmacniacz traktuje offset jako sygnał użyteczny i jak napisałeś wzmacnia ten sygnał. Offset jest wynikiem rozrzutów w parametrach tranzystorów wejściowych wzmacniacza. Napięcie Offset możesz skorygować programowo dodając lub odejmując jego wzmocnioną wartość.

    Możesz dać kondensator odsprzęgający 100n (lizak ceramiczny) przy nóżce zasilania wzmacniacza.

    Jaką dokładność chcesz osiągnąć ?
  • Pomocny post
    #10 13769223
    ronwald
    Poziom 27  
    Posty: 876
    Pomógł: 85
    Ocena: 68
    Jakie prądy chcesz mierzyć? W jakim układzie? Jakie wartości ? Z jakim tolerowanym błędem? Narysuj układ, schemat obwodu. Bez tego jak ci pomóc?! Ludzie techniczni posługują się rysunkiem technicznym, wzorami, zwięzłą definicją. Paplanie językiem zostaw dla humanistów, który de facto w technice, muli głowę, jest nie jednoznaczny, nie wnosi wiele do osiągnięcia celu ! :))
  • #11 13878352
    Special11
    Poziom 11  
    Posty: 47
    Pomógł: 2
    Ocena: 1
    Witam, dziękuje wszystkim za pomoc, nie miałem czasu na te sprawy, bo praca, ale tą kwestię rozwiązałem, zastosowałem wzmacniacz MAX417 o lepszych parametrach zasilając go niesymetrycznym 10V. Mam niestety inny problem, ale to już w innym temacie ;)

Podsumowanie tematu

✨ W dyskusji poruszono problem uwzględnienia impedancji wejściowej wzmacniacza operacyjnego LM358 przy pomiarze prądu obciążenia za pomocą rezystora pomiarowego. Użytkownicy zauważyli, że impedancja LM358 jest na tyle wysoka, że jej wpływ na pomiar jest minimalny, jednak dla uzyskania dokładnego wzmocnienia 10 konieczne jest zastosowanie precyzyjnych rezystorów. Wskazano również na ograniczenia LM358, takie jak nieliniowość w niskich napięciach oraz ryzyko uszkodzenia wzmacniacza. Zasugerowano alternatywne rozwiązania, takie jak użycie wzmacniacza MCP607 lub MAX417, które oferują lepsze parametry. Użytkownicy podkreślili znaczenie stosowania sprzężenia zwrotnego oraz kondensatorów filtrujących w celu poprawy stabilności układu.
Wygenerowane przez model językowy.
REKLAMA