He diseñado un circuito de medición de corriente que mide la tensión a través de una resistencia en derivación. La tensión se mide básicamente con un amplificador de instrumentación y la salida se conecta a las entradas de un convertidor analógico-digital de 18 bits.
Para tener una idea de cuánto ruido hay en las muestras, hice que el ADC convirtiera muchas muestras (65536 muestras para ser precisos) cuando no fluye corriente a través de la resistencia. Esperaba que la distribución de las muestras fuera como una distribución normal. Sin embargo, el resultado fue el siguiente (figura 1):
La media es 131085 (cerca de 131072 que es la mitad del rango de escala completa) así que está bien (los amplificadores de la interfaz tienen errores de offset, etc). Pero la desviación estándar es de 22,05 que no es muy buena. Lo peor es que la distribución tiene dos jorobas (descubrí que esto se llama una distribución bimodal). No soy en absoluto un experto en estadística y me gustaría saber desde un punto de vista más "electrónico", ¿qué puede causar esta distribución? ¿Filtrado inadecuado? ¿Corrientes de polarización en las entradas del amplificador de instrumentación?
El circuito forma parte de un circuito mayor que también incluye una interfaz de medición de tensión. Esta interfaz utiliza el mismo ADC y el mismo buen diseño de PCB, y ambos ADCs tienen un buffering y un filtrado apropiado de la tensión de referencia. Hice un experimento similar con este circuito, muy similar, y el resultado es más lo que esperaba (figura 2):
En este caso, la media es 131090 y la desviación estándar es 2,52837. Mucho mejor.
La única diferencia real en los dos circuitos sería el amplificador de instrumentación en el circuito de medición de corriente que no está presente en el circuito de medición de tensión. El amplificador es un amplificador de instrumentación normal de 3 amperios ajustado a una ganancia de tensión de 10. ¿Podría ser éste el origen de la "extraña" distribución? La distribución parece bastante simétrica aunque es bimodal. Me temo que el filtrado sólo reducirá la desviación pero mantendrá la forma de la distribución.
¿Esto es normal en los amplificadores de instrumentación o el problema podría estar en otra parte?
Gracias de antemano por cualquier idea sobre lo que podría estar mal.
(Por cierto, no voy a publicar ningún esquema ya que esta es una pregunta más bien general y espero ideas de dónde podría estar el problema, no una solución completa. Gracias :-)
