Gibt es Überraschungen bei der Verwendung von Instrumentenverstärkern mit hoher Bandbreite?

Aufgrund der Nichtverfügbarkeit von uCurrent von EEVBlog (ein Tool zur Unterstützung bei der Messung niedriger Standby-Ströme) möchte ich mein eigenes ähnliches Tool bauen, insbesondere möchte ich eine höhere Bandbreite erreichen, um einen besseren Betrieb bei Verwendung mit einem Oszilloskop zu ermöglichen Analyse Schlafstrom des Mikrocontrollers.

Bei der Planung meines Designs stieß ich auf den Analog Devices AD8421 für 15 US-Dollar. Es ist ein recht teurer Operationsverstärker, aber ich dachte, er wäre aus den folgenden Gründen eine gute Wahl für eine Aufgabe wie diese.

  • Hohe Eingangsimpedanz (30 GOhm)
  • Hoher Verstärkungsbereich (1-10000)
  • Gute Bandbreite bei hohen Gewinnen
  • Geringes Eingangsrauschen
  • Großer Versorgungsspannungsbereich

Ich bin es nicht gewohnt, Geräte mit solchen Hochgeschwindigkeitsverstärkern zu entwickeln, gibt es irgendwelche Fallstricke, die zu beachten sind? Könnte es wirklich so einfach sein wie die folgende Schaltung. Die Idee ist, irgendwo in den Strompfad einzubrechen (bei einer Spannung innerhalb von 9 V von der Erde) und durch J1 zu verbinden und dann ein Oszilloskop an J2 anzuschließen.

Ich bin mehr daran interessiert, eine genaue Wellenform mit geringem Rauschen zu erhalten als eine genaue Größe.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ein Haken, den ich sehen kann. Sie müssen mindestens einen der Eingangspins (IN+ oder IN-) mit Ihrer (virtuellen) Masse verbinden, dh Pin 2 von J2. Siehe Seite 22 des Datenblatts. Ihr Fall ist wie der Transformator oder das Thermoelement-Beispiel.
Warum das so ist, sollte nach dem, was ich gelesen habe, richtig funktionieren, solange sich mein Shunt innerhalb von ca. 2 V von den Schienen befindet.
Solange das stimmt, sollte es dir gut gehen. Ich würde auf jeden Fall einen Widerstand einbauen. Wie ein 100 k oder so. Eingangspins ohne Massebezug sind meiner Meinung nach keine gute Sache.
100 k würden einen erheblichen Offset einführen, wenn der Shunt auf der hohen Seite eines Geräts eingefügt wird, selbst wenn ein 3,3-V-Stromkreis angenommen wird, dh 33 uA, was in Bezug auf Ruheströme ziemlich signifikant ist. Ich würde wahrscheinlich 0 V an der zu testenden Schaltung an J2- anschließen.
Wenn die Priorität auf der Wellenform liegt, sollte die AR-Version des AD8421 ausreichen. Diese Version kostet hier nur <6€ (Mouser). Sie haben also wahrscheinlich die Preise der BR-Version gesehen und zitiert.

Antworten (1)

Wenn Sie die Bandbreite wirklich ausreizen, dann verursachen die parasitäre Kapazität der Jumper und die "Ersatz"-Verstärkungswiderstände eine Spitze im Frequenzgang bei niedrigen Verstärkungen, die möglicherweise nicht akzeptabel ist. Siehe Abbildung 21 im Datenblatt für die grundlegenden Hinweise bei niedriger Verstärkung mit einem einfachen kleinen Widerstand über den RG-Anschlüssen. Sie erweitern dies mit den Jumpern und "Ersatz" -Widerständen erheblich.

Wie in einem Kommentar erwähnt, müssen Sie die Messanschlüsse locker mit Masse verbinden – siehe „Eingangsvorspannungsstrom-Rückweg“ auf Seite 22 von DS. Dies kann zu einem Problem mit Gleichtaktrauschen führen, wenn der Widerstand zum Lecken des Stroms zu hoch ist und Sie eine hohe Verstärkung verwenden.

Achten Sie auch auf den Eingangsbereich, besonders wenn die Versorgungsspannung niedrig ist. Sie haben eine negative Versorgung von 9 V, was bedeutet, dass der Spannungsbereich der Eingänge bis auf -6,7 Volt sinken kann, bevor es zu Problemen kommt. Bei positiven Spannungen ist es weniger problematisch.

Stellen Sie sicher, dass Sie eine hohe Stabilität verwenden

Gibt es eine Möglichkeit, die Auswirkung der Kapazität der Jumper abzuschätzen? Ich nehme an, ein Jumper an jedem Ende der Widerstände würde wahrscheinlich etwas helfen.
Außerdem erwähnen sie, dass das Gerät mit Verstärkungen von bis zu 10k arbeiten kann, aber alle Diagramme zeigen nur 1k, kann ich mehr oder weniger eine Linie durch die Knie der Diagramme ziehen, um sie zu extrapolieren.
Das Ausgleichen wird sicherlich helfen, aber wenn die Leckkapazität über dem "Widerstand" erhöht wird, wird die Verstärkung bei höheren Frequenzen ebenfalls erhöht. Grüße, die mit 10.000 Gewinn arbeiten. Ich muss vorschlagen, dass Sie mit ADI sprechen - sie haben ein Forum, in dem Sie Fragen stellen können.
Gibt es Überraschungen bei der Verwendung von Instrumentenverstärkern mit hoher Bandbreite?
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