Instrumentförst. för höga spänningar

[Dalmas]

Har en National Instruments-DAQ som vars span är ±5V och vill sätta dit instr.först. före DAQ:en. Vissa kanaler önskar jag ha förstärkning och max ±5V in. Andra kanaler ska klara högre spänningar typ ±35V och då ska instr.först. ge ut som tidigare ±5V mot DAQ:en. Jag skalar sedan i mjukvaran.
Det är lätt med enINA818/100 ggr förstärkning med dubbel matning ±6V att funka. No problems (skyddad ±40V på ingången). Då har jag 1k på bägge ingångarna (V-/V+) med Cap 470pF från vardera ner till GND. Fc=160kHz ca. Får inte in nåt brum eller nåt sånt på signalen. För övrigt är det lätt att få 50Hz att ligga överlagrat men icke i denna lösning.

Det som verkar kinkigare är att fixa ett steg FÖRE instr.amp som delar ner spänningen före instr.först. så jag kan mäta typ ±35V. Givetvis vill jag ha ganska hög Ri på hela lösningen så jag tänkte mig en spänningsdelare med tre st. R, ex.vis 1M8, 514k, 1M8 och sen mäter instr.först. över 514k resistorn. Det brummar vilt. Jag misstänker obalans i resistorerna och i ingångsteget. Ska jag köpa resistorer med fina värden? 0.1%? Jag mätte upp 2 resistorer nu (1M5) och hittade några som var lika på den DVM jag har men antagligen räcker inte detta för det brummade ialla fall.

Finns det en annan lösning? Hade ju hemskt gärna genom vridomkopplare etc. kunna välja stegets max-inspänning, typ ±35V, ±10V, ±5V, x10, x100.

IMG_20200218_100034287.jpg

[Klas-Kenny]

Har svårt att tro att lite olika värden på motstånden skulle skapa brum.

Hur ser din uppkoppling ut rent fysiskt? Med 1M8 på ingångarna får det lämpligen vara lite vettigt kopplat utan långa trådar i luften.

Har du någon avkopplingskondensator på förstärkaren?

[Dalmas]

Jag har 100nF+470pF vid plus-minus matningen nära IC:n.
Ingångs-R ligger nära IC:n. Inte långa ben.

Det som var så uppenbart var att när jag hade 1k Resistorer istf 1.8M på inången så försvann brummet.
Jag vill påpeka att brummet som stör är alltså inte stort brum, men mäter jag med DC-läge så har jag en offset på typ 0.6V. Runt den spänningen ligger en AC-signalen på 0.5p-p. Håller jag då i den ihoptvinnade ingångarna så ökar brummet. Så det är som nån obalans som sabbar CMRR:en.

[ghu]

Det framgår inte av dina exempelkopplingar hur du förser instrumentförstärkarens ingångar med DC-bias.
Det verkar som DC-bias inte är korrekt eftersom du har 0,6 V likspänningsoffset då förstärkningen är 1 gång.

Varför inte göra en spänningsdelare per ingång med motstånd till jord parallellt med kondensatorerna så får du automatiskt rätt DC-bias också.
För bra CMRR krävs liten tolerans hos motstånden. På köpet kommer din förstärkare att klara större CM-spänningar

En annan sak som kan förstöra din CMRR är kondensatorerna på 470 pF på ingångarna. Dessa har förmodligen stor tolerans och bildar lågpassfilter med låg gränsfrekvens då du har inkopplat motstånden med stor resistans.

[HUGGBÄVERN]

Är det inte något med hur ingångarna, rent mekaniskt ser ut, alltså att man skärmar så mycket det bara går, kanske har aktiv jord och så vidare.

Ska något switchas - använd reläer. Jag har fina ryska metallkapslade som jag kanske kan erbjuda.

[Dalmas]

Det framgår inte av dina exempelkopplingar hur du förser instrumentförstärkarens ingångar med DC-bias.
Det verkar som DC-bias inte är korrekt eftersom du har 0,6 V likspänningsoffset då förstärkningen är 1 gång.

Varför inte göra en spänningsdelare per ingång med motstånd till jord parallellt med kondensatorerna så får du automatiskt rätt DC-bias också.
För bra CMRR krävs liten tolerans hos motstånden. På köpet kommer din förstärkare att klara större CM-spänningar

En annan sak som kan förstöra din CMRR är kondensatorerna på 470 pF på ingångarna. Dessa har förmodligen stor tolerans och bildar lågpassfilter med låg gränsfrekvens då du har inkopplat motstånden med stor resistans.

Jag har inga DC-bias resistorer. Det jag tidigare märkt av i andra kopplingar är att utgången driver iväg ganska rejält om dessa saknas men i denna koppling ligger utgångsspänningen fast på typ +0.6VDC/0.5VAC även utan DC-bias resistorer. Men du har rätt, jag har inte riktigt tänkt på dem mest pga att kopplingen inte visat på detta bias-problem.

Du nämner toleranserna hos 470pF på ingången. Men då måste man väl också ge sig på skillnaderna mellan de 1-procentiga högomiga ingångsresistorerna? Grejen är att när det var 1k-resistorer, då funkade det hur fint som helst.

Ja. Spänningsdelare är väl egentligen det jag skissat på i översta förslaget. Skillnaden mellan det du säger och det jag ritat är att din lösning har "kontakt" med jord, dvs, mitt mittenmotstånd klyvs i två delar och ansluts mot analog-jord. Då får jag en sp.delare samt också ev problem med DC-bias löst.

PS/ SKa prova nåt idiotiskt idag. Om ingångs-R på 1k funkar så jäkla bra (som jag tidigare provat) så bör ju de kunna anslutas mot en högohmig spänningsdelare som du nämner (eller typ sån som jag skissat på utan kontakt med jord) och då få mer tålighet mot höga spänningar.

[ghu]

Det fungerar ju inte bra med 0,6 V DC offset.
Varför inte prova med det som jag föreslår med spänningsdelare till jord med 0,1% motstånd och i första läget utan kondensatorerna.
Studera också databladet så ser du att du måste ha biasmotstånd till jord.

[Dalmas]

Jo. Jag ska absolut göra det.