Форум РадиоКот

Доброго времени суток!
Прошу сильно не пинать, с точностю ОУ особо работать не приходилось.
Пытаюсь собрать на smd рассыпухе линейный усилитель по напряжению с шунта в 0.025 Ohm(smd 1206) на rail-to-rail ОУ MCP6002, который потом будет подключен к ADC микроконтроллера(STM8S), характеристики усилителя:
Напряжение питания ОУ и МК: однополярное +3.0v или +3.3v
Измеряемый диапазон силы тока: постоянный 0-2(2.5)A
Точность измерения: 0.003A
Сопротивление шунта: 0.025 Ohm
Напряжение на выходе усилителя: до +3.0V
Компактность и малое тепловыделение

Перепробовал уже несколько схем на ОУ(неинвертирующий, дифференциальный с смещением, дифференциальный с буфером, измерительный) с однополярным и двухполярным напряжением,
работает нормально при токе через шунт в 0.5A(0,0125V на шунте) и выше, но при менших токах постоянно сталкиваюсь с нелинейным коофициентом усиления который скачет от 10 до 45(при требуемом КУ ~46) в зависимости от силы тока протекающего через шунтирующий резистор в 0.025 Ohm. Очень не хочется ставить шунт побольше (максимум 0.1 Ohm).

Несколько из вариантов схем:

Спойлер

дифференциальный с буфером и результат измерений


измерительный но точность еще хуже

Знаю что есть прецизионный AD8551 rail-to-rail с напряжением смещения до 5мкВ, но бюджет не позволяет. Стоит такой ОУ в smd корпусе в єдинственном магазине радиотехники около $5 и то очень редко бывает в наличии, а ждать из Китая 2 мес. а потом так и не получить посылку тоже не вариант.

Из чего вытекает вопрос:
А можно ли обойтись без прецизионного ОУ и получить нужную точность, ну или возможно есть бюджетные аналоги r2r ОУ с низким смищением напряжения(до $0.5)?

Вопрос поставлен неверно в принципе. Ни один ОУ не даёт точности при выходном напряжении равном напряжению питания этого ОУ. В том числе и отрицательного, в однополярной схеме соединённого с землёй.
Добавьте смещение 100 мВ в первую схему, уменьшите усиление на 3%, чтобы не выходить за 3В на полном токе. Вычитайте напряжение смещения программно или измеряйте его вторым каналом АЦП.
ЗЫ кстати, конденсатор С2 подключён неправильно, он портит баланс моста.

Огромное спасибо GARMIN,

Добавил смещение, пересчитал и результат получился очень хороший но пока только в Протеусе, на выходных попробую перепаять схему и подключить это все к STM8, подозреваю что все будет не так гладко как в симуляции + погрешность ADC, но с моим бюджетом то, гладко и не должно бить

GARMIN писал(а):Ни один ОУ не даёт точности при выходном напряжении равном напряжению питания этого ОУ.

Неправильно описал выходное напряжение, в моем случае это будет 2.975V для +3V или 3.2975V для +3.3V, так как для MCP6002 максимальное выходное напряжение Voh=Vdd-0.025V

В результате получилось:

Спойлер

lazarev писал(а): работает нормально при токе через шунт в 0.5A(0,0125V на шунте) и выше, но при менших токах постоянно сталкиваюсь с нелинейным коофициентом усиления который скачет от 10 до 45(при требуемом КУ ~46) в зависимости от силы тока протекающего через шунтирующий резистор в 0.025 Ohm.

Важно при подключении шунта соблюсти токовые и потенциальные входы. Из-за неправильного подключения может быть нелинейность..

У MCP6002 смещение типовое до 4,5 мВ, неудивительно, что набегает погрешность.

Нужен линейный УПТ с коэффициентом усиления 60. Это не проблема при условии правильно выбранного питания. Питание нужно подбирать исходя из рекомендаций даташита. В некоторых ОУ имеется балансировка 0.

Ну результат получился не очень, скорее всего это связано с точностю китайского мультиметра.

Николай_С писал(а):Нужен линейный УПТ с коэффициентом усиления 60.

А можно поподробней, нашел что то похожое на дарлингтон, но разве эта схема может дать линейный коэффициент усиления?

Можно.
Забудьте уже о транзисторах. Вам нужен ОУ. При чем, практически любой.
Берете на него даташит и смотрите какие питания ему нужны для нормальной работы. Обычно это +- 0,6 В к выходному сигналу. Дальше делаете типовую схему с ООС с коэффициентом усиления равным 60 и преобразователи питания. При наладке, возможно, придется отбалансировать 0. Это всё.

Николай_С писал(а):Берете на него даташит и смотрите какие питания ему нужны для нормальной работы. Обычно это +- 0,6 В к выходному сигналу. Дальше делаете типовую схему с ООС с коэффициентом усиления равным 60 и преобразователи питания. При наладке, возможно, придется отбалансировать 0. Это всё.

В моем случае, для того чтобы на входе MCP6002 получить 3.25V(Voh=Vdd-25mV) будет достаточно однополярного питания ОУ в +3.3v(Vdd=+1.8V;+6.0V). Vcmr(Vss-0.3V;Vdd+0.3V) я попадаю. Или Вы имели в виду другие параметры?
Разве на однополярном питании r2r ОУ можно получить 0 на выходе, нашел такую схему но думаю будет проще программно отнять смещение на МК:

Спойлер

Пока остановился на этом варивнте с КУ ~68, и при выходе в ~30mV для входного 0.00V

Спойлер