Skalieren Sie das 30-50-mV-Signal auf den Bereich 0-5 V

Sie können einen Differenzverstärker verwenden , um den Offset von 30 mV zu subtrahieren.

Wenn R1 = R2 und R3 = R4 ist die Übertragungsfunktion

$V_{OUT} = \dfrac{R3}{R1}(V_2 - V_1)$

Stellen Sie also V1 auf 30 mV ein und wählen Sie R3 = 250$\times$R1.

Ein Problem bei Differenzverstärkern besteht darin, dass R1 den Widerstandsteiler lädt, um den 30-mV-Offset zu erhalten, sodass Sie die Widerstände neu berechnen müssen, und auch V2 eine Eingangsimpedanz hat, die die Messung verfälschen kann.

Ein Instrumentenverstärker ist die Lösung.

Die meisten Instrumentenverstärker sind Differenzverstärker mit puffernder Eingangsstufe. Die Eingangsstufe stellt die Verstärkung ein, während die Differenzstufe normalerweise eine ist$\times$1 Verstärker. Die Verstärkung ist dann

$V_{OUT} = \dfrac{2 R2}{R1}\cdot \dfrac{R4}{R3} (V_2 - V_1)$

Der Microchip MCP6N11 ist ein geeignetes Gerät.

Ein Instrumentenverstärker ist das, was Sie hier brauchen (obwohl ein Operationsverstärker mit etwas Liebe zum Detail verwendet werden könnte)
. Abhängig von Ihrer Versorgung (einzeln, doppelt) müssen Sie jedoch vorsichtig sein. Wenn Sie eine einzelne Versorgung (z. B. 0-5 V) verwenden, müssen Sie sicherstellen, dass der InAmp Gleichtakteingänge mit dem Pegel Ihrer Eingangssignale verarbeiten kann, die 30-50 mV relativ zur Masse betragen (der Eingangsbereich muss also Masse enthalten)
. Ihr Ausgang umfasst Masse (und Stromschiene, wenn Sie eine 5-V-Versorgung verwenden), müssen Sie sicherstellen, dass der Ausgang vollständig auf beide Schienen schwingen kann. Viele InAmps tun beides nicht. Der LTC2053 ist eine Rail-to-Rail-In/Out-Option, ebenso wie der MCP6N11, den Steven erwähnt.

BEARBEITEN - der LTC2053 ist nicht geeignet, da die Eingangsimpedanz nicht hoch genug ist. Das MG811-Datenblatt gibt die Notwendigkeit eines Opamp/Inamp mit einer Eingangsimpedanz von >100 GΩ an, sodass so etwas wie das von Steven empfohlene MCP6N11 benötigt wird. Dieser hat einen Eingangswiderstand von$10^{13}\Omega$, welches ist$10\ T\Omega$.
Ich habe den Rest der Antwort hinterlassen, um ein typisches Setup zu demonstrieren, da das Prinzip unabhängig vom verwendeten Inamp dasselbe ist.

Wie auch immer, solange Sie mit dem oben Genannten vorsichtig sind, ist die Einrichtung ziemlich einfach. Legen Sie 30 mV an den invertierenden Eingang an, signalisieren Sie dem nicht invertierenden Eingang und stellen Sie die Verstärkung auf (5 V - 0 V) ​​/ (50 mV - 30 mV) = 250 ein.

Hier ist eine Dual-Rail (+-5V) Beispielschaltung mit dem LT1789 InAmp:

Simulation:

Single-Supply-LTC2053-Schaltung (Simulation nicht gezeigt, da sie die gleiche wie oben ist):

Verwenden Sie einen Instrumentenverstärker wie diesen .

Da Sie 30-50 mV auf 0-5 V verstärken möchten, 5 V / (50 mV-30 mV) = Verstärkung von 250. Verwenden Sie das Datenblatt, um einen Verstärkungswiderstand auszuwählen. Für mein Beispiel ist G = 1 + (100k/Rg), also Rg = 100k/(G-1) für 402 Ohm. Diese Werte müssen ziemlich genau sein, und im Zweifelsfall etwas größer machen und ein wenig Spannweite opfern. Da Sie 0-5 V wollen, sollten Sie die Referenzspannung auf 2,5 V einstellen, da dies die Mitte der Spanne ist. Verwenden Sie dazu eine Referenzdiode.