Analogsignal multiplexen

Ich möchte 4 analoge Signale lesen (die von 4 pH-Sensoren kommen, im Allgemeinen 16-Hz-Frequenz.) Mit einer Puffer-Operationsverstärkerschaltung, die in einen einzelnen ADC-Kanal geht. Ist es möglich, dies mit analogen MUX-ICs zu erreichen? Ich frage, weil ich nicht sicher bin, ob der MUX die analogen Signale verzerrt. Wenn ja, welche anderen ICs können Sie empfehlen, die 100 Abtastungen pro Sekunde für jeden Kanal aufnehmen können?

Google "Analog-Mux mit geringer Verzerrung"
Aber sind sie wirklich verzerrungsarm?
Sie müssen wirklich die Datenblätter untersuchen und selbst bestimmen, was für Sie funktioniert.
Sie müssen sich mehr Gedanken über Leckströme machen. pH-Sensoren sind sehr hochohmig
Ich würde das Wort "verzerren" durch "korrumpieren" ersetzen. Das Wort Verzerrung, wie es in EE verwendet wird, hat eine ziemlich spezifische Bedeutung – es bedeutet eine nichtlineare Verarbeitung des Signals. Da Sie von eher langsamen, hochohmigen Signalen sprechen, ist die harmonische Verzerrung normalerweise kein Problem. Lärm und Leckagen sind.
Danke. Andererseits wird es kein Rauschen geben, das durch Leckagen in der Steckbrettschaltung verursacht wird, oder?
@ user30878 Das müsstest du ausprobieren. Ich kann Ihnen nicht aus der Ferne sagen, wie undicht Ihr lötfreies Steckbrett ist. Alles hängt davon ab, wie neu es ist und wie es verarbeitet wurde. Meine Erfahrung mit lötfreien Steckplatinen und hochohmigen Schaltungen ist: Normalerweise lohnt sich der Aufwand nicht. Sie sind zu hit-and-miss.
Ich denke, es gibt genug Platz für die Isolierung zwischen den Stiften auf dem Steckbrett?

Antworten (1)

Ich denke nicht, dass das Multiplexen von rohen pH-Eingängen mit analogen Schaltern eine so coole Idee ist. Sie sind hochohmig und die Sonden können zerstört werden, wenn die Multiplexer aufgrund von ESD usw. verriegeln. Es kostet nicht viel, einen Pufferverstärker an jedem der 4 Eingänge zu haben und dann einen Mehrkanal-A/ D-Wandler an ihre Ausgänge. Ein Mux ist nicht erforderlich, und Mehrkanal-A/Ds gibt es wie Sand am Meer.

Durch das Multiplexen des Eingangs zu einem Verstärker muss der Verstärker auch eine viel höhere Bandbreite als sonst erforderlich haben, und es ist möglicherweise unmöglich, eine solche Schaltung zu entwerfen, während noch akzeptables Rauschen vorhanden ist.

In Ihrem Fall möchten Sie insgesamt 400 Samples / s aufnehmen - Sie sampeln mit 400 Hz. Ihr Mux würde alle 2,5 ms eine Ph-Sonde an den Verstärker schalten. Geht man von einem A/D mit 100 us Erfassung/Wandlung aus, muss sich der Verstärker innerhalb von 2,4 ms auf die A/D-Auflösung einstellen. Nehmen wir an, wir wollen uns auf einem 14-Bit-ADC auf 1/2LSB einpendeln. Es benötigt mindestens 10 Zeitkonstanten der verwendeten Schaltung:

N = − Protokoll ⁡ 1 2 B ich T S ⋅ L S B S = − Protokoll ⁡ 1 2 14 ⋅ 2 = 10.4

Das bedeutet, dass die Zeitkonstante des Verstärkers sein muss:

τ = 2.4 M S 10.4 = 0,23 M S

Der Verstärker muss ein Tiefpass 1. Ordnung sein mit einer Grenzfrequenz größer oder gleich:

F = 1 τ = 4.3 k H z

Diese Bandbreite ist das 100-fache dessen, was allein von der pH-Sonde benötigt wird. Ihr Multiplex-Verstärker hat eine ~100-fache Rauschamplitude im Vergleich zu einem, der eine 16-Hz-Tiefpassantwort hatte und direkt auf jede pH-Sonde angewendet wurde.

Und all dies setzt voraus, dass Sie einen ADC verwenden, der viel schneller ist als die Anwendung verlangt (10 kHz Abtastrate für 100 us Erfassung/Konvertierung), obwohl dies zugegebenermaßen bei einem ADC mit niedriger Auflösung kein Problem darstellt.

Abschließend: Im Vergleich zur Platzierung des Multiplexers nach den Vorverstärkern erfordert das Multiplex-Verstärkerdesign einen ADC, der 25-mal schneller als 400 Hz abtasten kann, und einen Verstärker, der das 100-fache des Rauschens erzeugt. Wenn Sie mit diesen Nachteilen leben können, ist alles in Ordnung.

Danke für die Antwort und sorry für den späten Kommentar. Wenn ich für jede Sonde 1 Probe / Sekunde nehmen möchte? (4 Proben insgesamt 1 Sekunde)
@user30878 Ändern Sie die Zahlen entsprechend und prüfen Sie, ob die Anforderungen für Sie funktionieren.
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