maychang

萤火 发表于 2017-12-19 19:43
我用了ADI官网上设计的一个五阶巴特沃斯滤波电路，-3db处频率为10KHZ，仿真时，输入1KHZ时，输出明显有相 ...

"仿真时，输入1KHZ时，输出明显有相移"
有相移又怎样？影响你的AD转换工作么？

萤火

maychang 发表于 2017-12-19 19:54
"仿真时，输入1KHZ时，输出明显有相移"
有相移又怎样？影响你的AD转换工作么？

老师，您看这个是传感器的参数：如果想达到24nm的分辨率，难度如何？有一点不太明白：输出信号的幅值变化：是10mv，这个输出的差分线跟运放连接时，需要区分同相端与反向端吗？

传感器类型：应变式惠斯通电桥
输出信号：差分
输出信号幅值范围：△V：10mV
传感器带宽：10KHz
输出阻抗：350Ω
接口类型：裸线
传感器分辨率：2.4nm/1uv
传感器供电电压：10V
传感器允许最大电流：20mA

maychang

萤火 发表于 2017-12-20 12:07
老师，您看这个是传感器的参数：如果想达到24nm的分辨率，难度如何？有一点不太明白：输出信号的幅值变化 ...

传感器差分输出的两条线与仪表运放的联接，决定传感器受力方向和仪表运放输出之间的关系。
假设传感器和仪表运放的一种联接方式是传感器受力向右运放输出为正，那么联接方式反过来就是传感器受力向左运放输出为正。

maychang

萤火 发表于 2017-12-20 12:07
老师，您看这个是传感器的参数：如果想达到24nm的分辨率，难度如何？有一点不太明白：输出信号的幅值变化 ...

传感器参数中标明“传感器分辨率：2.4nm/1nv”，那么传感器(可能是指位移或形变)在24nm时输出10nV。你需要让你的放大电路和AD转换能够分辨出10nV的电压。

萤火

maychang 发表于 2017-12-20 12:35
传感器参数中标明“传感器分辨率：2.4nm/1nv”，那么传感器(可能是指位移或形变)在24nm时输出10nV。你需 ...

不好意思，老师，传感器的分辨率是2.4nm/1uv,供应商搞错了，1nv的话，太难设计了

maychang

萤火 发表于 2017-12-20 13:59
不好意思，老师，传感器的分辨率是2.4nm/1uv,供应商搞错了，1nv的话，太难设计了

我也是这样疑惑。内阻数百欧的uV级信号还好说，若是nV级，那可真要些功夫。
输出幅度10mV，分辨率10uV，你的AD至少需要10位，最好能够有12位，这是比较容易做到的。

萤火

maychang 发表于 2017-12-20 14:56
我也是这样疑惑。内阻数百欧的uV级信号还好说，若是nV级，那可真要些功夫。
输出幅度10mV，分辨率10uV， ...

很感谢老师的帮助，AD这一块已经设计好了，16位的，0-5V输入。不过今天给供应商打电话问了下，他们又说传感器的输出幅值不是固定（不是0-10mv）的，位移输出为0时，传感器的输出也不是0V。实际测量还得需要标定，这个没太理解？

maychang

萤火 发表于 2017-12-20 17:00
很感谢老师的帮助，AD这一块已经设计好了，16位的，0-5V输入。不过今天给供应商打电话问了下，他们又说传 ...

标定无非是两项：
1、位移为零时，调整你的放大器输出为零。实际上就是加一个偏置电压，抵消掉传感器在零位移时的输出电压。
2、调整放大器增益，使额定位移时你的放大器输出为你需要的数值。

萤火

maychang 发表于 2017-12-20 17:58
标定无非是两项：
1、位移为零时，调整你的放大器输出为零。实际上就是加一个偏置电压，抵消掉传感器在 ...

那这个偏置电压既要能输出正电压，也要能输出负电压吧？仪表运放的电压增益可以通过外置电阻调节（这个电阻可以用3296这种电位计吗）

maychang

萤火 发表于 2017-12-20 18:09
那这个偏置电压既要能输出正电压，也要能输出负电压吧？仪表运放的电压增益可以通过外置电阻调节（这个电 ...

那这个偏置电压既要能输出正电压，也要能输出负电压吧？

一般情况是需要双向电压的。因为传感器在位移为零时的失调电压符号我们不知道。

maychang

萤火 发表于 2017-12-20 18:09
那这个偏置电压既要能输出正电压，也要能输出负电压吧？仪表运放的电压增益可以通过外置电阻调节（这个电 ...

仪表运放的电压增益可以通过外置电阻调节

不一定要改变仪表运放的外置电阻，也可以在仪表运放输出端改变电位器分压比。这可以用手动电位器实现(校准后不会再动，直到再次校准)。
还有一种调节传感器灵敏度的方法，就是改变为传感器供电的电源电压。

萤火

maychang 发表于 2017-12-20 18:33
仪表运放的电压增益可以通过外置电阻调节

不一定要改变仪表运放的外置电阻，也可以在仪表运放输出端改 ...

那应该是传感器供电电压越大灵敏度越高吧  下图是传感器电路

maychang

萤火 发表于 2017-12-20 18:44
那应该是传感器供电电压越大灵敏度越高吧  下图是传感器电路

当然是供电电压越高，传感器灵敏度越高。但需要注意不得超过22楼最大允许供电电压(10V)。
改变供电电压的方法，缺点是供电电压改变时会影响零点(传感器位移为零时的输出)，28楼两项调整需要反覆调，到两项均达到要求为止，比较麻烦。这一点不如偏置和增益分别调整的方法。
另外，该可变电源的稳定性要求相当高。

萤火

maychang 发表于 2017-12-20 19:09
当然是供电电压越高，传感器灵敏度越高。但需要注意不得超过22楼最大允许供电电压(10V)。
改变供电电压 ...

有两个问题不太明白，老师：
1：可变电源的稳定性。传感器输出是差分输出，电源不稳定的话同时作用到两个输出信号，差分后这个影响不就消除了吗？
2：这个位移器件（就是带位移传感器的压电陶瓷）是我们购买的，压电陶瓷位移与传感器输出电压值的对应关系（应该叫标定吧，有个位移-电压对应表格？），由供应商提供，我们只用来做后续放大处理，加上我们自己设计的驱动电源进行闭环定位控制。这个时候的传感器供电电压应该用10V吧？

maychang

萤火 发表于 2017-12-20 19:25
有两个问题不太明白，老师：
1：可变电源的稳定性。传感器输出是差分输出，电源不稳定的话同时作用到两 ...

传感器输出是差分输出，电源不稳定的话同时作用到两个输出信号，差分后这个影响不就消除了吗？

传感器的差分输出与传感器的电源电压成正比。
试想：传感器电源电压为零，无论如何传感器也不可能输出。

maychang

萤火 发表于 2017-12-20 19:25
有两个问题不太明白，老师：
1：可变电源的稳定性。传感器输出是差分输出，电源不稳定的话同时作用到两 ...

这个位移器件（就是带位移传感器的压电陶瓷）是我们购买的

32楼图，确实是惠斯通电阻应变传感器。但绝对不是压电陶瓷。
应变传感器是应变电阻构成的。这种东西是很细的金属丝(通常用铂丝)按照一定图样贴在受力会变形的构件上(通常是金属构件，铝合金或钢)。构件变形时应变电阻的电阻值会变化(因金属丝被拉伸或压缩)，电桥失去平衡而对角线有输出。

maychang

萤火 发表于 2017-12-20 19:25
有两个问题不太明白，老师：
1：可变电源的稳定性。传感器输出是差分输出，电源不稳定的话同时作用到两 ...

压电陶瓷输出阻抗很高，在兆欧以上，不可能如22楼所说“输出阻抗：350Ω”。压电陶瓷传感器是力-电转换，一般不需要直流电源供电，更不可能需要20mA这么大电流。
压电陶瓷传感器输出信号，应该用电荷放大器进行放大。

萤火

maychang 发表于 2017-12-20 19:56
压电陶瓷输出阻抗很高，在兆欧以上，不可能如22楼所说“输出阻抗：350Ω”。压电陶瓷传感器是力-电转换， ...

我表达有误，老师：
压电陶瓷是执行器件，可以输出位移，惠斯通传感器是贴在压电陶瓷上的，用来检测压电陶瓷输出位移的大小。

萤火

maychang 发表于 2017-12-20 19:52
这个位移器件（就是带位移传感器的压电陶瓷）是我们购买的

32楼图，确实是惠斯通电阻应变传感器。但绝 ...

老师，如果我这个传感器放大滤波电路设计好了，我想知道我设计的电路性能如何，应该是输入端加一个uv的信号，用示波器看输出端的信号，分析噪声。（这个输入端uv级别的信号用什么仪器给呢）

maychang

萤火 发表于 2017-12-20 20:21
我表达有误，老师：
压电陶瓷是执行器件，可以输出位移，惠斯通传感器是贴在压电陶瓷上的，用来检测压电 ...

这就对了。应变电阻用于测量压电陶瓷的形变。