Differenzverstärker mit gemeinsamer Spannung weit über der Schiene?

Dies ist nur ein Vorschlag . Führen Sie eine präzise Spannungs-Strom-Umwandlung mit 25 V als "Masse" durch und führen Sie dann den Rest der Arbeitserde durch, auf die verwiesen wird. Keinem der von mir gezeigten Komponentenwerte sollte vertraut werden. R1, R2, R4 und R5 stellen die Verstärkung ein. Sie müssen ein Teil für OP1 auswählen, das mit seiner Gleichtaktspannung auf oder nahe der positiven Schiene anständig funktioniert - selbst bei Rail-Rail-Verstärkern ist dies keine sehr häufige Sache.

Ein bisschen Theorie: M1 lässt keinen Strom im Gate fließen, also bestimmt die Spannung, die Sie über R4 aufrechterhalten, den Strom. R5 "fängt" diesen Strom und wandelt ihn in eine Spannung um (Sie möchten ihn sofort mit einem Spannungsfolger puffern , BTW). R3, C1 und R1 & R2 parallel kompensieren die Schaltung für die Gate-Kapazität des FET (verwenden Sie einen schwachen Fet mit niedriger Gate-Kapazität). Der 79L05 bietet eine geregelte Rail-5-V-Versorgung für die High-Side-Schaltung.

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BEARBEITEN:

Die Lösungen, die ich zuvor gegeben habe, kompensieren die Kaltstellentemperatur nicht, was etwas ärgerlich ist. Das Ausgleichen des Versatzes wird auch eine lästige Pflicht sein.

Am Ende würde ich also so etwas wie einen MCP9600 verwenden, der ein I2C-Thermoelementverstärker ist. Laut Datenblatt umfasst der Gleichtaktbereich der Thermoelementeingänge GND bis VCC, sodass es möglich ist, den Chip von +24 V zu "hängen", wie von Tim Wescott vorgeschlagen, indem ein negativer Spannungsregler verwendet wird, dessen GND-Pin mit 24 V und IN verbunden ist Pin mit GND verbunden.

Jetzt müssen Sie den I2C-Ausgang des MCP9600 wieder auf Masse verschieben, was ärgerlich ist ... oder einen USB-Isolator-Chip erfordert. Es wäre besser, einen SPI-Schnittstellenchip zu verwenden, der keine bidirektionalen Pins hat und daher viel praktischer für die Pegelverschiebung ist, aber ich konnte keinen finden, der einen Eingangs-Gleichtaktbereich einschließlich VCC unterstützt (MAX31855 wird nicht funktionieren ).

Es sieht also so aus, als würde ich mit MCP9600 + USB-Isolator gehen.

Vorherige Antwort:

Wenn Sie eine konservierte Ein-Chip-Lösung wünschen, können Sie einen Current-Sense-Verstärker wie AD8210 , MAX4376 verwenden, viele Angebote von den meisten Chip-Anbietern.

AD8210 benötigt eine 5-V-Versorgung, aber MAX4376 arbeitet mit 3 V. Beide unterstützen den 24-V-Gleichtakteingang, den Sie haben. Stellen Sie sicher, dass Sie den Offset überprüfen und achten Sie auf Ihr Fehlerbudget. Suchen Sie in der Kategorie "Current Sense Amp" in Mouser oder Digikey nach vielen verschiedenen Modellen.

Was "selbst rollen" angeht, würde ich so etwas tun:

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Dies ähnelt der Lösung von analogsystemsrf mit einem doppelt angepassten PNP wie MMBT3906, das sehr billig ist und Temperaturunterschiede zwischen Transistoren vermeidet. Passen Sie den Wert von R und Strom an, um den Transistor bei der vorhandenen Thermoelementspannung linear zu halten. Das Thermoelement ist hier „V1“. Stellen Sie R3 für die Verstärkung ein. Sie können jeden ausgefallenen Stromspiegel verwenden, den Sie wollen, Wilson, Basisstromkompensation, aber die Grundidee bleibt dieselbe: Fügen Sie den Emitterwiderständen eines Stromspiegels einen Offset hinzu.

Q3 ist eine Stromquelle, die einen Strom in den Spiegel einspeist. Stellen Sie die Spannung „REF“ und beide unteren Widerstände auf einen geeigneten Wert ein. Ich würde einen Vorspannungsstrom von 0,5-1 mA verwenden, also 1-3 k anstelle von 100 R als dwrawn.

Das Differenzialmessen der Spannung zwischen den beiden OUT- und OUTN-Punkten ermöglicht es, den Offset aufgrund des Vorspannungsstroms zu beseitigen. Transistorbasisströme werden jedoch immer noch einen gewissen Offset hinzufügen.

Hinweis: Der Widerstand aller Drähte zum Thermoelement liegt in Reihe mit R1.

Alle Lösungen, die Strom durch das Thermoelement fließen lassen, wie die obige, erzeugen einen Offset aufgrund des Spannungsabfalls: Thermoelement-Drahtwiderstand x Strom. Bitte stellen Sie sicher, dass dieser Versatz akzeptabel ist. Andernfalls müssen Sie einen Operationsverstärker verwenden, der gemäß Tim Wescott auf der +24-V-Schiene sitzt.

Wie wäre es damit

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Hier noch ein Vorschlag:

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