Autor Tema: PGA programable  (Leído 1250 veces)

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Desconectado juaperser1

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PGA programable
« en: 16 de Mayo de 2015, 19:32:04 »
Hola

Bueno he diseñado este PGA (programmable gain amplifier) para uno de los proyectos que tengo abiertos para medir tensión, es el amplificador de entrada al ADC, siguiendo como referencia y tirando de ingenieria inversa me ha salido esto.





Se que los Multiplexores analogicos meten derivas, pero ya tengo reles en etapas anteriores y no quiero usar tantos reles, de todas formas estas derivas se pueden arreglar en el calibrado.

El PGA esta diseñado para que en la entrada del ADC el maximo siempre sea 10 voltios, a partir de 100Voltios tenemos una atenuacion de entrada de 1/100 después jugando los los multiplexores podemos seleccionar la ganancia x1, x10, x100 y una resistencia de entrada para el terminar no inversor de R1//R2 siendo estas resistencias las usadas para la realimentacion negativa, de esta manera se vera la misma resistencia de entrada en los dos terminales del AO.

el primer multiplexor se activan dos interruptores cada vez, y para el segundo se activa solo 1 interruptor.

aunque no se si el primer multiplexor deberia eliminarlo y pasar del paralelo de las resistencias de entrada. ¿que seria mejor?

Si a alguien se le ocurre alguna mejora para este circuito o ve algo que no esta bien se lo agradeceria.  Estaba pensando en poner un amplificador con un FET Fuente seguidor que ofrece una ganancia de 1 y aislar la entrada de la tension del amplificador, adc etc. que opinais? algun consejo o circuito para esto?

Un saludo



« Última modificación: 16 de Mayo de 2015, 19:36:30 por juaperser1 »
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Re: PGA programable
« Respuesta #1 en: 16 de Mayo de 2015, 23:44:01 »
Hola juaperser1, y por que en ves de complicarte tanto la vida con ese circuito no usas un amplificador de instrumentación con ganancia ajustable?

Y si no quieres lo anterior, porque no usas un amplificador de instrumentación? donde solo debes de variar una resistencia para conseguir las ganancias deseadas?

Pienso yo, no se....

Un saludo.

Atte. CARLOS.

La teoría es cuando se sabe todo y nada funciona. La práctica es cuando todo funciona y nadie sabe por qué.

Desconectado juaperser1

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Re: PGA programable
« Respuesta #2 en: 17 de Mayo de 2015, 04:05:34 »
Hola chaly tenia pensado que el AO fuera un AO de instrumentación y con este circuito lo único que hago es variar dos resistencias para conseguir la ganancia, a mi me parece muy simple y no se como podría resumirlo mas, la segunda opción que tu propones es esta que yo expongo, lo que pasa es que yo tengo que hacerlo digitalmente con un microcontrolador y con un potenciometro digital no puedo porque mete una telorancia de un 20%, eso no me vale.

En cuanto a la primera no sabia de esos amplificadores con ganancia ajustable, pensaba que eran AO mas malillos y que no ofrecían buenos resultados, y para esta aplicación necesitó un buen AO.

Tienes alguna referencia de AO de instrumentación bueno con ganancia ajustable? Que ganancias me ofrece?

Un saludo

« Última modificación: 17 de Mayo de 2015, 04:16:28 por juaperser1 »
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Re: PGA programable
« Respuesta #3 en: 17 de Mayo de 2015, 05:50:17 »
Rectifico ahora entiendo lo que me querias decir, que en vez de jugar con la realimentación en un AO de precision, juegue con Rg de un amplificador de instrumentación, me interesa lo que pueda darme un mejor resultado. o si da el mismo resultado el que sea mas barato.

que te parece el AD8253 tiene ganancia x1, x10 ,x100, x1000 seleccionable de manera digital, no se si sera mejor uno que seleccione la ganancia digitalmente, o uno que se le ponga una buena resistencia externa, pero ha esto habra que sumarle en multiplexor...

¿Alguien que haya probado los dos metodos? ¿o que sepa cual es mejor?

un saludo
« Última modificación: 17 de Mayo de 2015, 06:03:24 por juaperser1 »
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Desconectado planeta9999

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Re: PGA programable
« Respuesta #4 en: 17 de Mayo de 2015, 06:07:47 »


Para un amplificador de ganancia variable controlado desde un microcontrolador, podrías usar un OTA, yo no lo he utilizado para hacer voltímetros, sino para crear generadores de envolvente o filtros controlados por voltaje para sintetizadores de música, pero podría servirte. La ganancia es variable de manera continua sin necesidad de conmutar resistencias, y se puede controlar con el DAC de un micro de manera muy precisa.


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Re: PGA programable
« Respuesta #5 en: 17 de Mayo de 2015, 06:16:35 »
Nunca me he visto en la necesidad de usar un OTA, pero tengo entendido que la impedancia de salida es muy alta, eso no podria influir en el ADC?, quizá con un OTA haya que añadir un buffer antes de entrar al ADC, no obstante lo investigare un poco, aun que nunca he visto un multimetro con OTA y no estoy muy familiarizado con su funcionamiento y caracteristicas, no se si son mejores o peores en cuanto a precision.

Lo malo que veo de los AO de instrumentacion con control digital, es que la corriente de entrada Iq es bastante elevada, y quiza tambien se deberia añadir un buffer de entrada al AO :? sobre los 5 mA frente a los algunos uA de los de resistencia analógica.

Un saludo
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Re: PGA programable
« Respuesta #6 en: 17 de Mayo de 2015, 06:30:33 »
he encontrado esto en un documento sobre AO de instrumentacion:

Citar
...lo que se denomina amplificador de instrumentación de ganancia
programable. Un amplificador de este tipo se puede realizar mediante componentes
discretos, utilizando resistencias y puertas analógicas, pero las características obtenidas
serán, en la mayoría de las ocasiones, sensiblemente inferiores a las de los dispositivos
integrados...

por lo tanto los AO de intrumentacion con PGA digital son mejores que los que puedas formar tu con un AO, multiplexores y resistencias discretas.

un saludo
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Re: PGA programable
« Respuesta #7 en: 17 de Mayo de 2015, 07:24:51 »
Bueno tomando como ejemplo en AD8253 he hecho los siguientes calculos y corregirme si me equivoco por favor.

Si expresamos los errores de un AI por medio del número equivalente de bits de un ADC. (Se trata de calcular el número de bits que debe tener un ADC para que la altura de su escalón fuera igual al máximo error del circuito.)

tenemos para este AO de instrumentacion con PGA que para una ganancia dada tenemos una "Gain Nonlinearity" de:

x1: 5ppm,     5ppm=1/2^n     n=~17 bits

por lo tanto con un adc tendriamos 17 bits de medida lineal, si ponemos mas bits de resolucion en el adc, solo tendríamos lineales los 17 bits de mayor peso, los de menor peso no ofrecen una medida lineal de la señal.

lo mismo tenemos para las otras dos ganancias.

x10: 3ppm,    3ppm=1/2^n     n=~18 bits
x100: 18ppm,   18ppm=1/2^n   n=~15 bits

si nos vamos al peor de los casos tenemos 2^15=32768   con el rango de 10 voltios de entrada tenemos pasos de 10 / 32768 =0,0003 voltios

cuantos digitos de precision podria lograr con esto? podría sacar algo mas de la zona no lineal?

un saludo.
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Re: PGA programable
« Respuesta #8 en: 17 de Mayo de 2015, 07:49:42 »
Yo creo que no, creo que para conseguir una precision de 6 digitos, serian las siguientes cuentas:
para medir 0,000001V de un rango de 10Voltios, tenemos  10/2^n=0,000001 --> n=23,29=~24 bits, necesitamos un adc de 24 bits (esto no es problema ya que lo mas seguro es que use el ADC integrador multicanal)

para un error del amplificador de entrada al adc lineal tenemos que tener:

Xppm = 1/2^24 = 0,00000006 que son 0,06ppm, por lo tanto debo irme a un AI de +-0,03ppm con esto conseguiriamos una medida lineal de 6 digitos.

 texas instrument tiene incluso con menos NL, asi que debere buscar uno de texas.

alguna sugerencia? veis algun error en las cuentas?



un saludo.
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Re: PGA programable
« Respuesta #9 en: 18 de Mayo de 2015, 17:23:46 »
Nadie? Venga gente alguien tiene que saber sobre el tema, solo quiero opiniones, nadie quiere dar su opinión? No pasa nada por decir locuras yo soy el primero   :D :D


Un saludo.
« Última modificación: 18 de Mayo de 2015, 17:25:58 por juaperser1 »
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Desconectado KILLERJC

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Re: PGA programable
« Respuesta #10 en: 19 de Mayo de 2015, 02:20:20 »
Yo no tengo nada para decir. Me supera ampliamente, no estoy metido con las formulas usadas. Pero debo imaginar que son muchas.

Si te pones a contar tenes:

INL
DNL
Error de ganancia
Error de ofset
Efecto de la temperatura ,tension

Solo del ADC

Para tu resistencia del Amplificador diferencial
http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD5246.pdf

Y el OTA tiene como salida una fuente de corriente, asi que deberia ser si o si de alta impedancia.

Desconectado juaperser1

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Re: PGA programable
« Respuesta #11 en: 19 de Mayo de 2015, 04:08:41 »
Gracias KILLER

Si son muchas formulas, por eso intento ir por partes, y me he centrado en lo primero que debo tener, la linealidad, con las cuentas que he puesto arriba calculo que para conseguir una linealidad en 6 digitos minimo debo usar uno AI con +-0,03ppm habrá que darle un poco de margen por que las resistencias y demas componentes iran metiendo errores.

cuando vea que esto es correcto pasare a otros factores, pero creo que lo mas importante es la linealidad, si no el aparato no servirá para nada, ya que no se podrá ni calibrar, y el error no sera fijo, si no que cambiara con respecto a la zona de medida donde se encuentre.

un saludo y gracias por la resistencia la estudiare ;-)
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