PT100模拟放大求分析一下,别人其他产品用的

zhcj66 · 发表于 2018-12-26 14:26:07

本帖最后由 zhcj66 于 2018-12-28 09:32 编辑

如题"PT100模拟放大求分析一下,别人其他产品用的"

当P1的1和2脚接100欧姆电阻,P1的2,3脚断开,R9输出1V电压;
当P1的1和2脚接100欧姆电阻,P1的2,3脚短接输出0.42V电压;
当P1的1和2脚短接,P1的2,3脚断开,R9输出0.235V电压;

求这个电路的放大倍数是多少?

输出和PT100的对应关系,

3线补偿,补偿和输出的关系?

这个电路感觉精度不是很高,电阻都用的5%的

整理了一下原理图

zhcj66 · 发表于 2018-12-27 13:51:43

只有看的,没有回复的,看来咱论坛都是搞数字电路的多

2avr · 发表于 2018-12-27 13:59:39

R1,R2,是不是短线检测的，要是，阻值有点小。

zhcj66 · 发表于 2018-12-28 08:18:47

2avr 发表于 2018-12-27 13:59
R1,R2,是不是短线检测的，要是，阻值有点小。

不是,正常使用的,这个就是实际使用的电路抄下来的

dxb0391 · 发表于 2018-12-28 08:49:14

本帖最后由 dxb0391 于 2018-12-28 08:50 编辑

温度采样是Wheatstone 桥来采集。后边运放前端采用无源EMI/RFI输入滤波，后边运放为单端输入的正向放大器。建议从Wheatstone桥输出采用差分走线，进EMI/RFI滤波，再差分进运放。运放配制成减法器形式增强CMRR。另外，这个电路的EMI部分建议调整为对称模式，增加“-”对Vss的共模抑制能力。

CEO · 发表于 2018-12-28 08:56:53

zhcj66 发表于 2018-12-27 13:51
只有看的,没有回复的,看来咱论坛都是搞数字电路的多

先去掉滤波电路来看，貌似是学生的作业题。

makesoft · 发表于 2018-12-28 09:21:43

电阻都是5%的估计也不用分析了，别说电阻误差可以数字矫正，就是温漂估计也是吓死人的。

zhcj66 · 发表于 2018-12-28 09:23:17

本帖最后由 zhcj66 于 2018-12-28 10:36 编辑

dxb0391 发表于 2018-12-28 08:49
温度采样是Wheatstone 桥来采集。后边运放前端采用无源EMI/RFI输入滤波，后边运放为单端输入的正向放大器 ...

AD软件做的原理图上传到了1楼,能否详细解说一下,模电没了解那么深

温度采样是Wheatstone 桥来采集。后边运放前端采用无源EMI/RFI输入滤波，后边运放为单端输入的正向放大器。建议从Wheatstone桥输出采用差分走线，进EMI/RFI滤波，再差分进运放。运放配制成减法器形式增强CMRR。另外，这个电路的EMI部分建议调整为对称模式，增加“-”对Vss的共模抑制能力。
1.后边运放前端采用无源EMI/RFI输入滤波是不是由R5,R7,C1,R6,C2组成?
2.后边运放为单端输入的正向放大器,这个放大倍数如何计算是R8/(R7+R3+R4)?
3.建议从Wheatstone桥输出采用差分走线这个如何理解?
4.R4是不是提高输出的基准电压?
5.P1的3脚接的,去除线电阻,这个是根据什么原理去除的,数字电路好理解,这个就懂了?

zhcj66 · 发表于 2018-12-28 10:37:08

makesoft 发表于 2018-12-28 09:21
电阻都是5%的估计也不用分析了，别说电阻误差可以数字矫正，就是温漂估计也是吓死人的。 ...

这里主要分析他的原理,至于电阻精度可以调高,另外他这个东西不需要高精度

shaozh_new · 发表于 2018-12-28 12:33:30

经典的电桥方式，差分放大

zhcj66 · 发表于 2018-12-28 13:02:53

shaozh_new 发表于 2018-12-28 12:33
经典的电桥方式，差分放大

这个放大倍数是多少,因为R10这个电阻不存在

jys2500 · 发表于 2018-12-28 14:42:22

大概算了一下，大概的传递函数：28Rx/(3000+Rx)-0.53
Rx是Pt100的电阻值

zhcj66 · 发表于 2018-12-28 15:31:36

jys2500 发表于 2018-12-28 14:42
大概算了一下，大概的传递函数：28Rx/(3000+Rx)-0.53
Rx是Pt100的电阻值

当P1的1.2脚接100R电阻,R9输出电压为1V; 你给出来的这个28Rx/(3000+Rx)-0.53是什么?

jys2500 · 发表于 2018-12-28 15:53:28

zhcj66 发表于 2018-12-28 15:31
当P1的1.2脚接100R电阻,R9输出电压为1V; 你给出来的这个28Rx/(3000+Rx)-0.53是什么? ...

你测1V的时候，2，3脚是断开的
这个公式适用的是：当P1的1和2脚接100欧姆电阻,P1的2,3脚短接输出0.42V电压;

zhcj66 · 发表于 2018-12-28 15:58:55

jys2500 发表于 2018-12-28 15:53
你测1V的时候，2，3脚是断开的
这个公式适用的是：当P1的1和2脚接100欧姆电阻,P1的2,3脚短接输出0.42V电 ...

28Rx/(3000+Rx)-0.53中如果Rx是100得出的结果是0.37322,你的0.42怎么算出来的?28*100/(3000+100)-0.53=0.37322

我P1的1,2接100R 2,3短接是输出0.42v

jys2500 · 发表于 2018-12-28 16:27:09

本帖最后由 jys2500 于 2018-12-28 16:29 编辑

粗略计算的，忽略了Pt100的线电阻。
你说了电阻的精度为5%的，所以最终出来的结果最终也可能有比较大的误差
或者你把R3，R7，R8的实际阻值，3.3V的实际电压都测试出来，才能看出来实际值和计算值之间的差异

zhcj66 · 发表于 2018-12-28 21:57:41

jys2500 发表于 2018-12-28 16:27
粗略计算的，忽略了Pt100的线电阻。
你说了电阻的精度为5%的，所以最终出来的结果最终也可能有比较大的误差 ...

你那个公式咋算出来的0.42?

yaodp · 发表于 2018-12-28 22:56:41

zhcj66 发表于 2018-12-28 21:57
你那个公式咋算出来的0.42?

两个R8，15K是做什么的

x271818587 · 发表于 2018-12-29 01:43:19

怎么不用恒流源

zhcj66 · 发表于 2018-12-29 08:21:13

yaodp 发表于 2018-12-28 22:56
两个R8，15K是做什么的

原理图中没有2个R8只有一个做反馈的,能说说他的公式不

zhcj66 · 发表于 2018-12-29 08:22:09

x271818587 发表于 2018-12-29 01:43
怎么不用恒流源

这只是看到别人做的电路板,随手抄了下来学习一下 ,如果你有更好的,可以发上来一起学习一下

zhcj66 · 发表于 2018-12-29 12:29:05

CEO 发表于 2018-12-28 08:56
先去掉滤波电路来看，貌似是学生的作业题。

不是学生作业题,是我从一个仪表上看到的,正常使用的

Elex · 发表于 2018-12-29 14:35:06

dxb0391 发表于 2018-12-28 08:49
温度采样是Wheatstone 桥来采集。后边运放前端采用无源EMI/RFI输入滤波，后边运放为单端输入的正向放大器 ...

搞复杂啦，他这个不是Wheatstone 电桥，就是普通的正向放大电路。
注意里面有个小技巧，R2+R3+R4组成分压是用来抬升输入电压参考点以避开LM358的Vio （Input offset）的，所以放大部分参考点不再是0V了，放大倍数是(R7+R8)/R7。
估计R3是为了匹配PR100的Rt0而减少输入的幅度以免起始放大幅度太大。
R1是PT100的上拉分压电阻，注意PT100的信号基准端应该是三线端子的中间那个，如果没有接PT100则R1上拉造成运放输出满幅从而可以用来检测PT100是否连接。

zhcj66 · 发表于 2019-1-2 14:10:26

本帖最后由 zhcj66 于 2019-1-2 14:48 编辑

Elex 发表于 2018-12-29 14:35
搞复杂啦，他这个不是Wheatstone 电桥，就是普通的正向放大电路。
注意里面有个小技巧，R2+R3+R4组成分压 ...

1>  他这个不是Wheatstone 电桥，就是普通的正向放大电路。<这点我同意>
2>  注意里面有个小技巧，R2+R3+R4组成分压是用来抬升输入电压参考点以避开LM358的Vio （Input offset）的，所以放大部分参考点不再是0V了，<参考电压是3.3V/(R2+R3+R4)*(R3+R4)  吗?>
3>  如果2>成立那么放大倍数是(R7+R8)/R7。
4>  估计R3是为了匹配PR100的Rt0而减少输入的幅度以免起始放大幅度太大。<这里我认为当PT100在-85度的时候电阻值是66.31R,目的是为了找到绝对0点,因此电阻R3取值66R>
5>  R1是PT100的上拉分压电阻，注意PT100的信号基准端应该是三线端子的中间那个，如果没有接PT100则R1上拉造成运放输出满幅从而可以用来检测PT100是否连接。<这点好理解>

疑问
1>  上述中的2>
2>  运放输出的电压=(R1与PT100中间A点相对于GND的电压 -  B点相对于GND的电压)*(R7+R8)/R7 吗?
3>  另外输出会影响B点电压,这个忽略还是怎么算,现在越看越晕了

zhcj66 · 发表于 2019-1-2 16:44:51

本帖最后由 zhcj66 于 2019-1-4 09:58 编辑

jys2500 发表于 2018-12-28 16:27
粗略计算的，忽略了Pt100的线电阻。
你说了电阻的精度为5%的，所以最终出来的结果最终也可能有比较大的误差 ...

1>假设R4电阻为0R, 整个电路为同向放大电路;R2和R3提高了运放的参考地;
因此运放的输出电压为:
-(R8+R7)/R7（VA-VB）-VB  =  -[R8/R7(VA-VB)+VA]
  =(R8+R7)/R7（VA-VB）+VB
  = R8/R7(VA-VB)+VA
  =R8/R7[3.3/(R1+PT100)*PT100-3.3/(R2+R3)*R3]+3.3/(R1+PT100)*PT100
设ADCV为adc的满量程AD值;Vdd为adc和桥的共用电压,那么
运放输出电压=R8/R7[Vdd/(R1+PT100)*PT100-Vdd/(R2+R3)*R3]+Vdd/(R1+PT100)*PT100
获取的adc值 ={R8/R7[Vdd/(R1+PT100)*PT100-Vdd/(R2+R3)*R3]+Vdd/(R1+PT100)*PT100}*ADCV/Vdd
               ={R8/R7[PT100/(R1+PT100)-R3/(R2+R3)]+PT100/(R1+PT100)}*ADCV  从这个公式可以看出, adc和桥的共用电压对采样结果没有响应
以上计算忽略了下面截图中蓝色线的电流,因此计算有误差,精确的可以参考24楼中的仿真,或者计算上流经R7与R8上的电流,再计算
在这部分特别感谢<jys2500>的讲解

2>现在的疑问是R4的作用是什么? 三线制如何去除的线电阻? <这里三线制中的R4是为了当线断开的时候,运放输出最高电压,提示有线开路,线电阻是通过接入pt100的线进行手动从程序中消除的>

以上是我的理解

Elex · 发表于 2019-1-3 00:38:42

zhcj66 发表于 2019-1-2 14:10
1> 他这个不是Wheatstone 电桥，就是普通的正向放大电路。
2> 注意里面有个小技巧，R2+R3+R4组成分压是 ...

为毛你的仿真电路要把R4短接的？
R4是为了抬升运放的输入Vio的，因为LM358这种廉价通用器件的Vio离散性很大的，做批量性产品要考虑这个的。
他这个电路很简单的了，精度不高，线性度也差点，批量一致性也较一般，作为一般温控可以用而已。

zhcj66 · 发表于 2019-1-3 08:20:46

本帖最后由 zhcj66 于 2019-1-3 08:40 编辑

Elex 发表于 2019-1-3 00:38
为毛你的仿真电路要把R4短接的？
R4是为了抬升运放的输入Vio的，因为LM358这种廉价通用器件的Vio离散性很 ...

1> 为毛你的仿真电路要把R4短接的？因为R4并联的线电阻,所以为了计算就设为0R
2> R4在他的电路中是与线电阻并联的(P1的2脚和3脚分别接的是两条线,这两条线在PT100的引脚处并联),应该是去除PT100线电阻的,但是他如何去除的现在想不通?
3> 仿真时,如果pt100的线电阻增加,会增加输出,这样没有起到去除线电阻的作用,

ljq77402 · 发表于 2019-1-5 18:15:09

用恒流源比例法拉倒，别搞那么复杂

zhcj66 · 发表于 2019-1-5 18:35:55

ljq77402 发表于 2019-1-5 18:15
用恒流源比例法拉倒，别搞那么复杂

这里碰到了底成本的方案,只是分析,不要拿芯片自带恒流那种和这个比较,那种方案做不到5元以内

kv2004 · 发表于 2019-1-5 23:04:14

怀疑LZ抄错R10了，量一下R10是不是在运放3脚位置和地之间，而不是图上的2脚位置和地之间。这样的话R10应该是15K。

zhcj66 · 发表于 2019-1-7 08:39:45

kv2004 发表于 2019-1-5 23:04
怀疑LZ抄错R10了，量一下R10是不是在运放3脚位置和地之间，而不是图上的2脚位置和地之间。这样的话R10应该 ...

R10没有抄错,并且R10没有焊接

kv2004 · 发表于 2019-1-7 08:46:34

zhcj66 发表于 2019-1-7 08:39
R10没有抄错,并且R10没有焊接

那也许是原作者画错了？
如果R10在运放3脚位置和地之间，
整个电路不就是电桥+差分放大电路吗？

liangshanguang · 发表于 2019-1-18 10:12:22

marker 一下，过后再看 pt100

whitekang82 · 发表于 2019-4-8 14:22:44

Mark一下学习了

zkmcu · 发表于 2019-4-8 21:00:10

1.R10抄错了，要接到运放的同相端。
2.现在R10的位置加个电容。
3.R4是为了传感器断线检测。

zhcj66 · 发表于 2019-4-8 21:42:30

zkmcu 发表于 2019-4-8 21:00
1.R10抄错了，要接到运放的同相端。
2.现在R10的位置加个电容。
3.R4是为了传感器断线检测。 ...

R10在他电路上不存在的

McuPlayer · 发表于 2019-4-8 23:27:19

R1 R2 R3 PT100组成电桥
R5+R6是同相输入电阻，R7是反相输入电阻，R8是负反馈电阻

McuPlayer · 发表于 2019-4-9 00:09:00

这是一个不平衡电桥，计算PT100的Rx值，确实要麻烦不少
但不平衡电桥，通过R1和R2的值，调节运放输出后的电压范围，获得一个比较大的动态范围，再送ADC的分辨率就高
调节R3的值，可以调节不平衡电桥输出的零点

McuPlayer · 发表于 2019-4-9 00:15:33

本帖最后由 McuPlayer 于 2019-4-9 00:20 编辑

另外，PT100三线制接线时，R4是不应该存在的，相同的线电阻才能分别串在2个桥臂上

其实用一个运放做一个恒流源，电路也不复杂，一个358两个运放，一个恒流源，一个差分放大器，好多低成本PT100电路这么做

reflecter · 发表于 2019-4-9 04:37:04

本帖最后由 reflecter 于 2019-4-9 04:58 编辑

改天整理下电脑里关于RTD的一些个资料，单独开个帖来，跟大家伙探讨探讨~

ADI公司的一个“带三线式补偿的12位、300 kSPS、单电源、完全隔离式RTD温度测量系统”

而T公司，MCHP公司，也都有完善的推算步骤。

zhcj66 · 发表于 2019-4-9 08:27:13

reflecter 发表于 2019-4-9 04:37
改天整理下电脑里关于RTD的一些个资料，单独开个帖来，跟大家伙探讨探讨~

到时候@一下我过去一块探讨

xingkong911 · 发表于 2019-4-9 09:13:10

reflecter 发表于 2019-4-9 04:37
改天整理下电脑里关于RTD的一些个资料，单独开个帖来，跟大家伙探讨探讨~

看到多路PT100的复用电路
对于前端的复用器有什么要求？TI的复用器SN74CB3Q3253和TMUX1104都满足要求？

reynold007 · 发表于 2019-4-9 09:15:15

三线制的，PT100接1，2吧，2，3短接，测试PT100，100欧（0度），119.4欧（50度）138.5欧（100度）。。。。。， ADC0的输出电压，就知道关系了

reflecter · 发表于 2019-4-9 13:48:58

zhcj66 发表于 2019-4-9 08:27
到时候@一下我过去一块探讨

一言为定~

PT100模拟放大求分析一下,别人其他产品用的

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