Vorspannungsproblem des Operationsverstärkers zum Laden des DC-Sperrkondensators

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Wir verwenden die obige Schaltung, um eine Sinuskurve mit konstantem Strom in einen benutzerdefinierten Sensor zu treiben, der am besten als Reihenkapazität und -widerstand (~ 100 Ohm, 1 uF) modelliert wird. Der Operationsverstärker ist eine Einzelversorgung und auf 2,5 V vorgespannt. Ein 1-kHz-Signal mit festem DC-Offset von 500 mV wird in die Schaltung getrieben. Wir messen die Spannung über dem Sensor, um Änderungen in seinem Widerstand zu bestimmen. Ein zusätzlicher Messwiderstand (Präzision 100 Ohm) ist in der Rückkopplungsschleife enthalten, um den Strom durch den Sensor besser abzuschätzen (Spannungsmessschaltung entfällt). Ein 5-MOhm-Widerstand wird parallel zum Sensor platziert, um einen DC-Pfad bereitzustellen.

Das Problem, das wir haben, ist, dass jedes Mal, wenn die Schaltung eingeschaltet wird, um eine Messung durchzuführen, ein Gleichspannungspotential über dem Sensor entwickelt wird. Dies geschieht, weil der Sensor die Ladung liefert, die zum Vorspannen des DC-Sperrkondensators erforderlich ist. Dieses Potential fällt schließlich durch den DC-Widerstand parallel zum Sensor ab, jedoch nicht schnell genug, um eine langfristige Beschädigung des Sensors zu vermeiden (der sehr empfindlich auf DC-Spannungen reagiert).

Wir möchten die Größe des DC-Widerstands nicht verringern, da dies die Genauigkeit der Messungen beeinträchtigt. Im Moment implementieren wir eine ungeschickte Lösung, bei der wir den Sensor vorübergehend mit einem digitalen Multiplexer kurzschließen, während der Operationsverstärker eingeschaltet ist, und die Schaltung sich auf 2,5 V stabilisiert. Gibt es eine bessere Lösung, um die Schaltung schnell auf 2,5 V vorzuspannen, ohne eine Gleichspannung am Sensor zu entwickeln?

Diese Technik ist in Ordnung, aber verwenden Sie möglicherweise einen JFET, um den Sensor zu umgehen, um eine Lösung mit geringerem Leckstrom zu erhalten.
Wie groß ist das Eingangssignal?
Das Eingangssignal beträgt 500 mv Spitze-Spitze, zentriert bei ~400 mV.

Antworten (1)

Gibt es eine bessere Lösung, um die Schaltung schnell auf 2,5 V vorzuspannen, ohne eine Gleichspannung am Sensor zu entwickeln?

Es wird immer einen Einschaltimpuls geben.

Sie können C_DC auch durch einen anderen als Addierer verdrahteten Operationsverstärker ersetzen, der den erforderlichen DC-Offset hinzufügen würde. Es müsste jedoch genau sein, und da Sie erwähnen, dass das Signal bereits einen DC-Offset aufweist, müsste dieser genau bekannt und kompensiert werden, was schwierig ist.

Am Ende könnte das Kurzschließen des Sensors die sicherste Lösung sein.

Wenn der Einschaltimpuls ein Problem darstellt (Sie sollten ihn messen), können Sie Ihren Sensor mit einem normalerweise geschlossenen Relais oder Opto-MOS kurzschließen und ihn nur öffnen, wenn die DC-Vorspannung vollständig stabilisiert ist.

Vorspannungsproblem des Operationsverstärkers zum Laden des DC-Sperrkondensators
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