Kapazitives Laden des Operationsverstärkers beim Puffern einer Referenz

Ich muss einen ratiometrischen Stromsensor ACS758xCB mit einem Nennversorgungsstrom von 10 mA ansteuern. Aufgrund der ratiometrischen Natur des Sensors würde ich es vorziehen, ihn von der Referenzspannung meines ADC zu versorgen. Offensichtlich muss ich die Referenz puffern.

Die meisten Operationsverstärker, insbesondere solche mit niedriger Offset-Spannung, erfordern jedoch eine Begrenzung der kapazitiven Belastung des Operationsverstärkers. Da der Sensor selbst aktive Schaltkreise enthält, muss die Versorgung im Bereich von 100 nF umgangen werden.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Wie geht man normalerweise mit dieser Situation um? Ich habe mir Tracking-Regler wie TPS7B4250 angesehen , aber die Tracking-Leistung von +/-5 mV klingt nicht allzu beeindruckend.

Das Datenblatt des Hallsensors sagt, dass er mit einer Versorgungsspannung zwischen 3 und 5,5 V betrieben werden kann. Warum also 4,5 V verwenden? Die meisten Operationsverstärker sind nicht so geeignet, 10 mA mit nur 0,5 V Abfall (Vcc - Vout) und in einen großen Kondensator zu treiben. Die Tracking-Leistung des TPS7B4250 klingt vielleicht nicht beeindruckend , aber ich sage, dass es genug ist , beweise jetzt , dass ich falsch liege (durch Berechnungen usw.). So entscheiden Ingenieure, ob etwas in Ordnung ist oder nicht, nicht indem sie entscheiden, dass es nicht beeindruckend klingt .
Sie müssen den Sensor nicht mit Referenzspannung versorgen, Sie versorgen den Sensor mit verfügbarer Spannung, wie Vcc CPU-Spannung. Dann müssen Sie die Vout vom Sensor mit der Vref-Spannung mittels Operationsverstärker ausgleichen. Der Offset sollte auf Vadc/2 gesetzt werden.
Aufgrund der ratiometrischen Natur des Sensors würde ich es vorziehen, ihn von der Referenzspannung meines ADC zu versorgen. Warum? Geben Sie einen angemessenen Grund an, warum dies erforderlich ist. Ich würde sagen, Sie können keinen guten Grund angeben, da die Ablehnung des Netzteils im Datenblatt überhaupt nicht erwähnt wird. Meiner Meinung nach kann man den Sensor direkt aus +5 V DC speisen.
@FakeMoustache: Ich verstehe voll und ganz, dass der Ausfall von 0,5 V zwischen der Operationsverstärkerversorgung von 5 V und der Sensorversorgung von 4,5 V für eine 10-mA-Last mit erheblicher Kapazität marginal ist. Deshalb frage ich "[...] Wie geht man normalerweise mit dieser Situation um [...]"
@MarkoBuršič Mein Verständnis ist, dass bei ratiometrischen Sensoren die Ausgabe relativ zur Versorgung ist. Wenn jetzt meine 5-V-Versorgung eine Übertemperatur von +/- 5 % aufweist, meine ADC-Referenz jedoch nur eine Übertemperatur von +/- 1,5 % aufweist, führt dies zu einem Fehler. Der Fehler wäre nicht da, wenn sowohl Sensor als auch ADC mit der gleichen Spannung betrieben würden.
Normalerweise gibt es keine , da jedes Design anders ist. Eine mögliche Lösung ist nur die Verwendung der 5V. Sie gehen davon aus, dass Sie zusätzliche Maßnahmen benötigen, um es stabiler zu machen usw., aber Sie liefern keinen Beweis dafür, warum Sie dies benötigen.
@FakeMoustache wenn da nicht normalerweise alle Anwendungshinweise wären und auch diese Seite absolut keinen Wert hätte.
@Arne Die technischen Daten deuten darauf hin, dass die Ratiometrie mit einer 5-V-Versorgung gut funktioniert. Andere Szenarien wenden sich an Allegro. OK, wenn Sie ratiometrisch wollen, können Sie 5-VDC-LDO mit Tiefpassfiltern für Rauschen haben und dann den Vfref mit Opamp-Puffer / -Teiler an die MCU weiterleiten
Tatsächlich ist die Ausgabe des Sensors proportional zu seiner Versorgungsspannung. Dann stellt sich die Frage, welche Art von Genauigkeit benötigen Sie, welche Messbandbreite benötigen Sie? Wenn die 5 V stabil genug sind, können Sie sie filtern und verwenden. Oder verwenden Sie einen 3,3-V-LDO.
@MarkoBuršič Ich kann die 5 V nicht als Referenz zum ADC zurückspeisen. Stattdessen stellt der ADC seine interne Referenz an einem Ausgangspin bereit.
@Ame, das zeigt, wie dies normalerweise gemacht wird: durch Verwendung eines ADC, der eine externe Referenz akzeptieren kann.
@Arne Opamp Puffer / Teiler, nicht 5 V direkt. Sie sollten weitere Details zu Ihrer App hinzufügen, den genauen Sensortyp, Sie möchten AC oder DC messen? Welche MCU?

Antworten (1)

Dies ist ein häufiges Problem mit einer gemeinsamen Lösung:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Die Schaltung bietet direktes Hochfrequenz-Feedback vom OPA-Ausgang zu seinem Eingang über C1. DC-Feedback geht durch R2 R3 und wird nicht von C1 beeinflusst. R1 verhindert eine Verkürzung der HF-Rückkopplung durch die kapazitive Last. Dieses Design kann eine Lastkapazität von 100 uF oder sogar mehr bewältigen.

Einige Anmerkungen zu Komponenten:

  1. Bei der Auswahl von R2 R3 müssen Sie den Eingangs-Offset / Vorspannungsstrom von OPA berücksichtigen. Der durch den Offsetstrom an der Parallelschaltung R2 R3 erzeugte Spannungsabfall muss kleiner als Ihr zulässiger Fehler sein.
  2. C1 kann experimentell ausgewählt werden. Zu kleine Werte führen zum Schwingen der Schaltung. Platzieren Sie C2 mindestens zweimal größer als das größte, das Schwingungen verursacht.
  3. R1 kann in Ihrem Fall 10 bis 47 Ohm betragen (10 mA Last, richtig?)
Macht C1 hier die sogenannte Dominant-Pole-Kompensation?
Kapazitives Laden des Operationsverstärkers beim Puffern einer Referenz
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v