微小電壓放大問題

cools0607

電路實作上遇到問題,想將0.01V電壓透過OPA(LM358)放大20倍
正常來說OPA輸出應該會是0.2V,實際量測卻是0.6V多
請問一下怎麼會這樣?

電路


量測


放大後,實際輸出

ysc

OP 常見的「軌對軌」問題，您目前用的是單電源，放大之後輸出電壓又很接近 V-，所以輸出不正確，改成雙電源供電應該可以解決。

當 OP 輸出電壓大到很接近 V+ 時也有類似問題，用過不同廠牌 LM358 這部分特性都不太一樣，所以我使用 LM358 時都習慣讓輸出動作區間遠離 V+、V- 1V 以上。

單晶片微電腦

http://forums.parallax.com/discussion/download/94206/SpO2PdOpAmpCiruit120714a.PNG

shamash

這個電路無法轉換1歐姆電阻的壓降。
試一下這個電路看看。
放大率= (R10+R6)/R10

scottwang

不知你的目的只是單純為了要得到0.06V或者是要放大一個電流I流經一個電阻R後的微小電壓值V?
LM358輸出為低電壓時, Vo(L) typ =  5mV, Vmax = 20 mV

skyboat0520

感覺上比較像是要測 "電流"？幾個電阻的誤差、電錶的精準度都不可忽視，電源也是，我不太敢碰這種東西，其實是從沒機會接觸。

ciko.ciko

1.這是一個很值得參考的示範例題,首先該電路存在"負回授",故可判斷為一個放大電路.
2.又依據"負回授",存在兩輸入端應為虛短路(即兩點電壓應相同,應無電壓差).
3.但電路上1歐姆電阻,卻又實際存在約11mV的壓差,該電壓會強迫電路形成比較器電路,使輸出接近電源電壓.
4.故在設計極低直流輸入電壓時,應考慮更多細節,如Voffset,最大輸入共模電壓,使用雙電源等.

winrar070

請参考看看
1.不改變取樣電阻位置


2.改變取樣電阻位置

cools0607

shamash 發表於 2015-11-14 05:17 PM
這個電路無法轉換1歐姆電阻的壓降。
試一下這個電路看看。
放大率= (R10+R6)/R10 ...

試驗結果不太行(手邊沒19K,改用20K代替)

感謝你分享



大大可以好奇問一下,你用哪套軟體嗎?
謝謝

cools0607

scottwang 發表於 2015-11-14 08:04 PM
不知你的目的只是單純為了要得到0.06V或者是要放大一個電流I流經一個電阻R後的微小電壓值V?
LM358輸出為低 ...

沒錯,我是要放大一個電流I流經一個電阻R後的微小電壓值V

cools0607

skyboat0520 發表於 2015-11-14 09:47 PM
感覺上比較像是要測 "電流"？幾個電阻的誤差、電錶的精準度都不可忽視，電源也是，我不太敢碰這種東西，其 ...

被你猜中了

cools0607

winrar070 發表於 2015-11-15 10:09 AM
請参考看看
1.不改變取樣電阻位置

謝謝你的電路,第一個OPA輸出一樣是0.6V(和我原本問題一樣)

winrar070

cools0607 發表於 2015-11-15 03:45 PM
謝謝你的電路,第一個OPA輸出一樣是0.6V(和我原本問題一樣)

這個問題在#2 YSC大有提過
是OPA本身的問題,可以透過小技巧
例如墊高GND的電壓,讓它變成-0.6V
亦或將電壓放大率調大一些
然後再輸出端透過電阻或二極體衰減

這個部份要實際去是才會知道
並無法依理論去推算

shamash

先做成圖一，調VR2，使OUT(PIN6)為0V
再接成圖二，就可將R4兩端電壓差，轉換成對地的電壓。
R4兩端電壓約11MV，PIN6也可測得約11MV
R3、R6、R8、R11的誤差值愈小，OUT(PIN6)對地的電壓與R4兩端電壓差愈接近。
多圈精密可調電位器   
http://goods.ruten.com.tw/item/show?21533351557796

cools0607

shamash 發表於 2015-11-15 09:38 PM
先做成圖一，調VR2，使OUT(PIN6)為0V
再接成圖二，就可將R4兩端電壓差，轉換成對地的電壓。
R4兩端電壓約11 ...

感謝你的電路,手邊無雙電源變壓器,可能要找一下才有辦法試驗

cools0607

ysc 發表於 2015-11-14 12:11 PM
OP 常見的「軌對軌」問題，您目前用的是單電源，放大之後輸出電壓又很接近 V-，所以輸出不正確，改成雙電源 ...

我去找了OPA333  網拍寫"軌對軌 零飄移"  
等貨寄送到再試試

ysc

cools0607 發表於 2015-11-15 10:55 PM
我去找了OPA333  網拍寫"軌對軌 零飄移"  
等貨寄送到再試試

要驗證是否為軌對軌的問題其實很容易，您目前的電路LM358改用雙電源供電，其他電路不變，如果輸出正確那就是軌對軌的問題，反之問題若還存在，表示電路有問題。

雙電源電壓不一定要對稱，V-用-3或-5V就可以讓輸出零點附近遠離V-。

fix2010

　　楼大，您要获得这么低的输出电压，用单电源肯定不行的啦！请看LM358的内部结构图：



　　看，图中的Ｑ１０就是输出端下拉晶体管。想想吧，就算是它全导通，Ｃ→Ｅ极也存在饱和电压啊，至少０.７Ｖ吧？因此，您在这种情况下要获得０.２Ｖ的电压是绝对不可能的。
　　不解的是，您为何要放大到０.２Ｖ呢？不能再大点么？
　　如果您执意使用单电源，那么可以考虑一下ＪＦＥＴ或者ＣＭＯＳ运算放大器，比如OPA358。

cools0607

ysc 發表於 2015-11-15 11:03 PM
要驗證是否為軌對軌的問題其實很容易，您目前的電路LM358改用雙電源供電，其他電路不變，如果輸出正確那 ...

用雙電源驗後,輸出為0.17V左右 (11mV*20倍),看來確實因LM358非軌對軌OPA的問題


另外做了一個實驗



將輸入兩端都接地,放大10倍,輸出電壓(理論應該為0V) 實際卻是6mV.
是因為Input offset問題嗎?

cools0607

fix2010 發表於 2015-11-16 10:24 AM
　　楼大，您要获得这么低的输出电压，用单电源肯定不行的啦！请看LM358的内部结构图：

真感謝你,終於了解為什麼會是0.6V了  n_116|


因為只是實驗性質,並沒有一定要放大到0.2V
也感謝你提供的OPA型號

shamash

cools0607 發表於 2015-11-19 09:18 AM
真感謝你,終於了解為什麼會是0.6V了  

用741、709丶3140
可調offset

ysc

cools0607 發表於 2015-11-19 09:10 AM
用雙電源驗後,輸出為0.17V左右 (11mV*20倍),看來確實因LM358非軌對軌OPA的問題

有要求精準度的放大就不要難為 LM358 了，應該要用 OP07/OP77/OP177 系列。