Verstärken Sie Mikrovolt bis zu Volt

Ich versuche, komplett DIY EMG zu erstellen. Wie viele von Ihnen vielleicht wissen, werde ich mich mit Mikrovolt-Eingängen befassen. Ich weiß, dass Operationsverstärker die Spannung verstärken, aber ich frage mich, ob ich irgendwie eine 1.000.000-fache Verstärkung erreichen kann. Muss ich meinen eigenen Operationsverstärker erstellen, indem ich ein paar Komponenten löte, oder gibt es bereits Operationsverstärker, die dies können?

Hinweis: Ich verstärke die Spannung, damit das Signal von einem Arduino Uno gelesen werden kann.

Du meinst wie einen Eingangsverstärker?
Moderne Operationsverstärker können nicht durch "Löten einiger Komponenten" erstellt werden. Es gibt viele verfügbare ICs (insbesondere Instrumentenverstärker, wie von Ignacio hervorgehoben), die diese Aufgabe übernehmen könnten. Sie müssen es wahrscheinlich in mehreren Stufen tun, da ein Gewinn von 1 Million in einer Stufe nicht realistisch ist. Außerdem müssen Sie der Erdung, Filterung und Abschirmung große Aufmerksamkeit schenken, wenn Sie Erfolg erwarten.
So etwas wie eine INA118-Zuführung zu einem LMV710 wäre ein guter Anfang.
@whatsisname Vielen Dank, dass Sie mir Komponentennamen gegeben haben, da es für mich schwierig war, welche zu finden.
Meine Vermutung ist, dass Sie einen Gewinn näher an 10 ^ 4 als an 10 ^ 6 benötigen

Antworten (3)

Mit Operationsverstärkern geht das auf jeden Fall. Einige Dinge, die es wert sind, untersucht zu werden

  1. Ein 'T'-Feedback-Netzwerk im Operationsverstärker
  2. Beachten Sie die Probleme mit so viel Verstärkung in einem Operationsverstärker. Sie müssen Dinge berücksichtigen wie
    • Dynamikbereich
    • Signal-Rausch-Verhältnis
    • Strom/Rauschspannung (dh Sie werden wahrscheinlich den größten Teil der Verstärkung in der ersten von mehreren Stufen wünschen, da die Rauschspannung mit dem Quadrat der Verstärkung statt linear in den nachfolgenden Stufen ansteigt)
    • Die Bandbreite des Signals, das Sie erfassen

Das ist machbar, aber es wird Arbeit sein. Ich würde empfehlen, Ron Mancinis „Operationsverstärker für alle“, jedes Buch von Gerald Graeme und eine neue Ausgabe von LTSpice nachzuschlagen, um Ihre Analyse zuerst durchzuführen , bevor Sie überhaupt mit dem Brotaufbau beginnen.

Klingt nach einem lustigen Projekt. Viel Glück!

Der größte Teil der Verstärkung kann nicht auf die Eingangsstufe übertragen werden, es sei denn, Sie koppeln die Eingänge mit Wechselstrom, da ein möglicher Elektroden-Offset von etwa 150 mV zu bewältigen ist (und das bei guten Elektroden und gutem Kontakt). Etwa 50 lässt normalerweise genug Kopffreiheit. Die AC-Kopplung der Eingänge verursacht einige andere Probleme, wie unterschiedliche Impedanzen an den Eingängen aufgrund von Komponenten mit geringer Toleranz und noch schlimmeres CMRR

Meine Erfahrung ist, dass es besser funktioniert, dies in 2 oder 3 Stufen von 1000x oder 100x zu tun. Berücksichtigen Sie auch den Spannungsoffset des Verstärkers, da ein kleiner Offset x 1E6 Ihren Ausgangsbereich leicht überschreiten kann.

Ich stimme den vorherigen Antworten nicht zu. Dies sollte erreicht werden, indem eine INSTRUMENTATIONSVERSTÄRKER-Eingangsstufe mit einer Verstärkung verwendet wird, um einen Elektroden-Offset von ungefähr 200 mV, den Sie erwarten sollten, nicht zu sättigen. Danach sollten Sie einen aktiven Hochpassfilter des Operationsverstärkers mit etwas Verstärkung und einen Tiefpassfilter mit etwas mehr Verstärkung verwenden. Denken Sie daran, dass die Offset-Vorspannung Ihres Operationsverstärkers in JEDER STUFE mit Ihrer Verstärkung multipliziert wird. Achten Sie also darauf.

Kann man das mit Operationsverstärkern machen? Ja, sicher, aber Sie werden NIEMALS einen so hohen CMRR erreichen wie mit einem Instrumentenverstärker-IC am Frontend. Sie können das mit Operationsverstärkern praktisch nicht duplizieren. Es sind $5 gut angelegt.

-1 für unbegründete Behauptungen, die nicht den Anforderungen entsprechen (CMRR). Hoffentlich hat Nick auf jeden Fall die Antwort, die er braucht.
@cowboydan - haben Sie versucht, Mikrovolt-Signale mit einer Verstärkung von 10 ^ 6 ohne hohes CMRR zu verstärken? Die einzige Annahme, die ich mache, ist, dass er, wenn er fertig ist, etwas im Zusammenhang mit EMG in der Ausgabe haben möchte. Können Sie dies nur mit Operationsverstärkern tun? Natürlich, aber Sie müssen viel besser darin sein und viel härter arbeiten, als wenn Sie es mit einer Eingangsstufe eines Instrumentenverstärkers versuchen.
Ja, habe ich. Du gewinnst.
Nun, bei einem CMRR von 40 dB sättigt sogar 1 mV Gleichtaktrauschen eine mit +/0 10 V versorgte Operationsverstärkerschaltung mit einer Verstärkung von 10 ^ 6. Warum sich die Mühe machen, wenn Sie mit einem Chip 70-90 dB erreichen können? Der Rat in den Kommentaren, einen INA118 zu verwenden, war richtig.
Verstärken Sie Mikrovolt bis zu Volt
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