condizionamento per ADC

Ciao,

classico problema di interfacciamento. Facciamo un esempio:

- un sensore fornisce una tensione compresa tra 0 e 9 V

- per la mia applicazione il campo di misura è compreso tra 4 e 6 V

- acquisisco il valore con un ADC a Vref = 5 V

Per sfruttare tutta la dinamica ( = aumentare risoluzione, diminuire rumore, ecc...) devo espandere il segmento 4-6 V a 0-5 V.

La soluzione che penso sia la più comune è usare un op-amp come differenziale per sottrarre 4 V e amplificare di 5/(6-4) = 2,5.

Prima domanda: si riesce a fare con un unico operazionale? Il problema sta nella tensione da applicare all'ingresso invertente dell'o.a. E' necessario separare la sorgente della tensione di "riferimento" (spesso un trimmer per la taratura) dall'ingresso stesso. Questo implica l'uso di un altro operazionale come buffer. Infatti è comunque conveniente mantenere la simmetria del differenziale così che l'uscita dipenda solo dalla differenza degli ingressi.

Seconda domanda: Lavorando invece con segnali molto più piccoli, dell'ordine delle decine di mV e dovendo raggiungere lo stesso risultato (sottrazione e amplificazione), che tipo di amplificatori operazionali conviene usare? Senz'altro a basso rumore e di precisione, ma ce ne sono tante famiglie e non sempre è chiaro il loro utilizzo. Ad esempio la linear distingue:

- precision amplifiers

- low voltage noise amplifiers

- differential amplifiers

- instrumentation amplifiers ...

Come orientarsi?

Grazie, Marco / iw2nzm

Reply to
Marco Trapanese
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"Marco Trapanese" ha scritto nel messaggio news:ouJ5f.17649$ snipped-for-privacy@twister1.libero.it...

Si.

Si, bè, dipende dall'impedenza di uscita della sorgente e da quella di ingresso nel piedino a cui la colleghi. Ma se è un trimmer, puoi, *in genere* recuperare l'errore introdotto. Invece c'è un'altra questione, che può generare grattacapi, la metto in fondo.

Eh...? questa non l'ho proprio capita.

Dipende. Basso Vos oppure bassa Is (dipende dalle impedenze in gioco), innanziutto. Poi, per fattori di amplificazione elevata, vedi in fondo.

Basso Vos

Basso Vn

Puoi applicare direttamente V1 e V2 e l'op ti restituisce G(V2-V1). L'impedenza di ingresso non è, in genere, elevata.

Come sopra ma con elevata impedenza di ingresso e basso Vos, in genere.

La questione che si tralascia in genere è la stabilità dei componenti passivi. Siccome una resistenza è un oggetto banale, poco importa guardarla da vicino. Invece la resistenza va guardata eccome, altrimenti capita di sbatterci la testa contro.

[ESERCIZIO ON] Prendi un ampli usato per amplificare, per esempio, il valore di uscita di una cella di carico da qualche mV ad 2V , supponiamo che tu fissi il guadagno a 100 con due resistenze in scala, una da 1K e una da 100K, e, infine, aggiungi un trimmer per recuperare gli scostamenti dal volore nominale.... bene, adesso supponi che il tuo circuito subisca variazioni di 5 °C durante il giorno e supponi che l'errore non debba superare lo 0.5%.

Ecco, domanda, che resistenze usi ? La sfida è aperta, vediamo se trovi (tu o chiunque altro) le resistenze giuste, per esempio su RS

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[ESERCIZIO OFF]

saluti

--
simone.bern
Mr. Heisemberg is not the only one who can affect a measurement by looking at it
(Robert A. Pease)

zsimonez.zbernz@zliberoz.it (Rimuovere i caratteri di zorro per rispondere via
mail)
Reply to
simone.bern

cut

1K e una da 100K, e, infine, aggiungi un

supponi che il tuo circuito subisca

lo 0.5%.

ehm... troppo alto, ti chiama il capo e ti dice che così non si vende... ti chiede un errore dello 0.1%

Reply to
simone.bern

simone.bern ha scritto:

Scusa, mi sono espresso in maniera criptica. Intendo dire: normalmente si usa la configurazione differenziale con le resistenze uguali a due a due su entrambi i rami. Secondo lo schema canonico: R2/R1 = R4/R3 così che l'uscita sia Vo=R2/R1(V1-V2).

Quindi collegare brutalmente un trimmer su un ingresso sbilancia il ramo variando la funzione di trasferimento.

L'impedenza di ingresso non è, in genere, elevata.

Grazie per gli utili suggerimenti. Quindi sbaglio o l'ideale sarebbero appunto gli amplificatori per strumentazione? Avendo alta impedenza si possono collegare direttamente i segnali del sensore e di riferimento, inoltre non necessitano delle 4 resistenze tipiche di un differenziale.

Siccome una resistenza è un oggetto

testa contro.

cella di carico da qualche mV ad 2V ,

1K e una da 100K, e, infine, aggiungi un

supponi che il tuo circuito subisca

lo 0.5%.

chiunque altro) le resistenze giuste, per

uhm... che ne dici di queste?

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Vediamo se almeno la famiglia è corretta.

Marco / iw2nzm

Reply to
Marco Trapanese

simone.bern ha scritto:

1K e una da 100K, e, infine, aggiungi un

supponi che il tuo circuito subisca

lo 0.5%.

chiede un errore dello 0.1%

se non ho sbagliato a fare i conti, con le resistenze che ho segnalato nell'altro post si arriva a un errore massimo (worst-case) dello 0.015%. Considerando ovviamente solo la variazione dovuta alla temperatura, e ipotizzando che il trimmer abbia le stesse caratteristiche.

Marco / iw2nzm

ps. costano un casino però :)

Reply to
Marco Trapanese

"Marco Trapanese" ha scritto nel messaggio news:4zK5f.22407$ snipped-for-privacy@twister2.libero.it...

cut

*normalmente* non significa nulla. Il *bilanciamento* su entrambi i rami lo puoi fare per scopi sofisticati, tipo ridurre la differenza dell'errore introdotto da Is, e altre cose del genere. Tutto l'opposto di normalmente, dico...

Si, in generale. Ma occhio che queste caratteristiche le paghi carucce. Comunque, utile leggersi questo:

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Ma hai visto quanto costano queste resistenze ?? Il capo ti fa degli urli che li sentono fino dal reparto spedizioni. Riprova...

Reply to
simone.bern

simone.bern ha scritto:

puoi fare per scopi sofisticati, tipo

Tutto l'opposto di normalmente, dico...

"Normalmente" significa quello che ti insegnano a scuola :) E' naturale (purtroppo) si parta da lì per poi cominciare a guardarsi attorno e verificare una volta di più che quello che ti hanno insegnato come universale in realtà è servito solo a semplificare i conti :(

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well, aggiunto ai preferiti

si, come ho scritto nell'altro post...!

LOL!

mmm.... il problema è un altro... anche se mi trovo il giusto compromesso di stabilità termica che mi serve, come le identifico su rs? (caso in esempio ovviamente).

Datasheet non ce ne sono (almeno io non ne ho visti) e usano descrizioni astratte come "alta stabilità" o cose del genere che non vogliono dire nulla... io sapevo che i resistori con minore coefficiente termico fossero quelli a strato metallico... però senza avere i dati precisi come si fanno a ordinare? :-?

Ciao e grazie della pazienza! Marco / iw2nzm

Reply to
Marco Trapanese

"Marco Trapanese" ha scritto nel messaggio news:EQK5f.17826$ snipped-for-privacy@twister1.libero.it...

no... no... ho detto RS proprio perchè riporta la scheda della deriva termica in ppm, per ogni tipo di resistore. guarda bene al termine della lista e vedrai....

ciao

Reply to
simone.bern

simone.bern ha scritto:

in ppm, per ogni tipo di resistore. guarda

arghhhhhhhh!!! :) hai ragione!!!

dunque io farei così:

voglio ottenere un errore inferiore allo 0,1% sul rapporto 100k/1k per

5° C di varizione.

il caso peggiore è: (100k + 100x)/(1k - x) oppure: (100k - 100x)/(1k + x)

imponendo che siano rispettivamente inferiore a 100.1 e superiore a 99.9 si ottiene x = 0.5 ohm

x è l'errore massimo ammissibile per 5° C di varizione, ovvero la resistenza può variare di 0.1 ohm per 1 °C oppure di 100 ppm per °C (o K indifferentemente).

cerco quindi resistenze con coefficiente termico uguale o inferiore a

100 ppm/°C

queste sono al limite delle specifiche (100 ppm/°C) e costano sui 30 centesimi:

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Altre con un coefficiente di temperatura più basso costano sicuramente troppo.

Ho migliorato un po' il tiro? :)

Marco / iw2nzm

Reply to
Marco Trapanese

"Marco Trapanese" ha scritto nel messaggio news:Y_L5f.22547$ snipped-for-privacy@twister2.libero.it...

benino, 7+ (anche se ipotizzare che una resistenza diminuisca e l'altra aumenti è troppo pessimistico)

In ogni caso, spero che il discorso sia utile ai fini del discorso generale, ovvero che non basta conoscere e scegliere i componenti attivi, ma anche i passivi...

Saluti

Reply to
simone.bern

simone.bern ha scritto:

aumenti è troppo pessimistico)

ovvero che non basta conoscere e scegliere

Senz'altro, anzi grazie della discussione!

Marco / iw2nzm

Reply to
Marco Trapanese

Un bel giorno simone.bern digitò:

Direi che praticamente qualunque tipo vada bene. Le comuni resistenze SMD

1% hanno una tempco che si aggira attorno ai 100 ppm/°C, quindi anche supponendo che derivino nelle due direzioni opposte [*] su un delta di 5 gradi hai una variazione del rapporto dello 0.1%. [*] In realtà le resistenze se sono vicine e con lo stesso package derivano nella stessa direzione, e quindi per i partitori si può generalmente considerare che la tempco complessiva sia non superiore a quella delle singole resistenze.
--
asd
Reply to
dalai lamah

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