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微小電壓放大問題

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發表於 2015-11-14 11:42:23 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
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
20151114_110826.jpg

量測
20151114_111140.jpg

放大後,實際輸出
20151114_111315.jpg
發表於 2015-11-14 12:11:38 | 顯示全部樓層
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。

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發表於 2015-11-14 15:07:27 | 顯示全部樓層
發表於 2015-11-14 17:17:01 | 顯示全部樓層
本文章最後由 shamash 於 2015-11-14 05:19 PM 編輯

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
A.jpg
發表於 2015-11-14 20:04:18 | 顯示全部樓層
本文章最後由 scottwang 於 2015-11-14 11:08 PM 編輯

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

發表於 2015-11-14 21:47:48 | 顯示全部樓層
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。

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發表於 2015-11-14 22:31:55 | 顯示全部樓層
本文章最後由 ciko.ciko 於 2015-11-14 10:33 PM 編輯

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.

差動放大_錯誤篇.png

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發表於 2015-11-15 10:09:56 | 顯示全部樓層
請参考看看
1.不改變取樣電阻位置
TEST01.jpg

2.改變取樣電阻位置
TEST02.jpg

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 樓主| 發表於 2015-11-15 15:37:11 | 顯示全部樓層
本文章最後由 cools0607 於 2015-11-15 03:45 PM 編輯
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
未命名.png


大大可以好奇問一下,你用哪套軟體嗎?
謝謝
 樓主| 發表於 2015-11-15 15:39:03 | 顯示全部樓層
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
 樓主| 發表於 2015-11-15 15:39:32 | 顯示全部樓層
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
 樓主| 發表於 2015-11-15 15:45:08 | 顯示全部樓層
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)
發表於 2015-11-15 21:31:54 | 顯示全部樓層
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
發表於 2015-11-15 21:38:45 | 顯示全部樓層
本文章最後由 shamash 於 2015-11-15 09:40 PM 編輯

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
B.jpg
 樓主| 發表於 2015-11-15 22:53:15 | 顯示全部樓層
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
 樓主| 發表於 2015-11-15 22:55:02 | 顯示全部樓層
本文章最後由 cools0607 於 2015-11-15 10:59 PM 編輯
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
發表於 2015-11-15 23:03:20 | 顯示全部樓層
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-。

發表於 2015-11-16 10:24:06 | 顯示全部樓層
本文章最後由 fix2010 於 2015-11-16 10:34 AM 編輯

  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:

LM358.gif

  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。
 樓主| 發表於 2015-11-19 09:10:26 | 顯示全部樓層
本文章最後由 cools0607 於 2015-11-19 09:11 AM 編輯
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
aaaa.jpg


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?
未命名.png
 樓主| 發表於 2015-11-19 09:18:35 | 顯示全部樓層
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
發表於 2015-11-19 09:26:36 | 顯示全部樓層
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
發表於 2015-11-19 10:54:55 | 顯示全部樓層
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。

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