Cómo lograr analógico del cero deriva de muestreo y retención durante horas?

Question

Este llamado "corrimiento del cero" opamp cae .001V/seg, en temp 85C con una uF 1 cap. Si estoy leyendo la especificación correctamente, que es de 3,6 V/hora!

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lf398-n.pdf

Hay un método para almacenar una corriente de baja V para hasta 5 horas con la deriva o la caída de dentro de mi resolución deseada de aprox 250 ppm, o el equivalente de 12 bits?

"De baja intensidad", que significa mA o uA escala.

La frecuencia de muestreo es de entre una vez por segundo y una vez por cada 5 horas.

Prefiere permanecer en el dominio analógico, porque quiero explorar y expandir mi conocimiento analógico.

La solución debe ser práctico, y de uso común a disposición de los componentes

Soluciones digitales están bien, pero deben de ser de código libre, por lo que es accesible a los no programadores, y no requieren de un equipo para implementar, por lo que es accesible para las personas que no poseen una computadora (tales como la económicamente desfavorecidas, los adolescentes me mentor).

No preguntando por los nombres de los números de parte, sólo el método básico.

actualización:
El fabricante confirmó que mi estimación de la caída-por-hora es la correcta. Según el fabricante, la caída es en gran parte influenciado por la corriente de polarización de entrada del amplificador de búfer y lo que se puede producir una fuga a través del interruptor - no sólo normal condensador de fuga. https://e2e.ti.com/support/amplifiers/precision_amplifiers/f/14/p/641041/2365384#2365384

Answer 1

Bueno, parece ser que hay soluciones, aunque es un poco de una explosión del pasado...

Una Encuesta de Analógico Dispositivos de Memoria (desde 1962)

"El transpolarizer, electrostática analógica de los más conocidos transfiuxor..."

Para obtener una solución moderna, un micro con ADC y DAC parece el camino a seguir. También, a diferencia de la analógica soluciones, es mucho más probable que sea estable con la temperatura, que siempre es un buen bono...

Acerca de grandes tapas: hay varios problemas.

• Valor del Capacitor depende de la temperatura, por lo tanto, con una cantidad constante de cargo en el cap, el voltaje varía con la temperatura. El efecto será pequeño, o gran, dependiendo de tapa tipo.

• Condensador de fuga depende mucho de la temperatura (por electrolytics)

• X7R es un micrófono piezoeléctrico.

• La absorción dieléctrica significa que usted cargue su tapa, a continuación, desconecte, esperar un poco, y entonces el voltaje en él, ahora es diferente! Y depende del voltaje que estaba ahí antes de que te cobran (o descargado). También, para las grandes tapas de los destinados al suministro de disociación, el efecto es absolutamente inofensivo, así que nadie se preocupa por ella, y por lo tanto no hay ninguna especificación. No sé si depende de la temperatura y el envejecimiento, pero no hay ninguna razón por la que no lo haría. Sólo obtendrá una utilidad de especificación para las tapas que están pensados para la alta precisión de los integradores y cosas por el estilo.

Recuerdo que la medición de fugas en un 470µF 6V3 Panasonic FR cap. Me carga a 5V para un par de minutos, a continuación, se mide cada pocos minutos. La tensión iba a caer rápidamente debido a los DA, luego se estabilizó en alrededor de 4V. Salí de la tapa en un estante para una semana, y se mide de nuevo. Calcula la fuga fue en el nanoamps, pero usted tendría que mantenerlo en el objetivo de voltaje por un tiempo (como por lo menos varias horas, si no días) con el fin de superar la absorción dieléctrica... por lo que sería completamente inútil en esta aplicación.

Answer 2

Obtener un potenciómetro motorizado. Para muestra el uso de un amplificador operacional a la unidad de la diferencia cero, para mantener no la mueva. La precisión será probablemente bastante bajo, pero bueno no a la deriva.

Answer 3

Mientras que mucho más fácil en digital, que sin duda puede hacer esto en analógico con una cuidadosa selección.

Esencialmente, usted necesita los tres componentes de alto rendimiento:

• Una fuga baja condensador
• Una fuga baja interruptor analógico
• Una baja corriente de polarización de entrada del amplificador operacional para su búfer de salida

Olvídate de cerámica convencional condensadores si usted planea mantener durante horas. Su mejor apuesta es un film de polipropileno condensador. Bob Pease escribió un gran artículo sobre la caracterización de su tasa de filtración: ¿Qué es todo este condensador de fuga de las cosas, de todos modos? Es en el orden de los milivoltios por día, que es, probablemente, suficiente para su aplicación.

El conmutador es un menudo se pasa por alto parte de este. Usted encontrará que incluso el mejor off-the-shelf de estado sólido interruptores analógicos tienen fugas en el rango de unos pocos picoamperios. Un 10 pA tasa de fuga significa que para un 1 uf cap, que usted va a drenar 180mV más de cinco horas. Esto puede o puede no ser aceptable para usted. Si usted necesita para hacer las cosas mejor, la mejor solución es un relé reed, que tiene esencialmente insignificante de fuga debido al hecho de que en realidad pone un hueco de aire entre los contactos.

En términos de baja corriente de polarización de entrada opamps, hay muy pocas opciones disponibles. Recientemente he utilizado el LMP7721 de TI en una alta impedancia de diseño. Tiene un máximo de Ib, de 20 de fA a temperatura ambiente y 900 fA a 85°C.

Así, podemos muy fácilmente imaginar un diseño que incorpora una tapa de polipropileno, un relé reed, y una baja Ib búfer. Imaginemos que utilizamos:

• Una de 0.33 uF Vishay Polipropileno condensador, que tiene una constante de tiempo RC de fugas en la orden de \$4 \cdot 10^5\$ segundos a temperatura ambiente.

• Una de la mejor-en-clase de relé reed, con una resistencia del circuito de \$10^{14} \Omega\$.

• La ya mencionada LMP7721 opamp.

Con los componentes anteriores, a temperatura ambiente, que tendría la siguiente error contribuciones después de 5 horas:

• Un 4,5% de la caída de la constante de tiempo RC de la pac.
• Esencialmente insignificante deriva de la caña de relé
• Esencialmente insignificante a la deriva desde el búfer.

Esto es suponiendo que tienes un buen de baja impedancia de diseño (por ejemplo: se quitó el soldermask de la junta, el uso de un motor de la guardia anillo).

También, el valor de RC para la tapa de polipropileno es una de los peores casos de valor: el mundo real es probablemente mejor. Corrección: es un valor típico. Sin embargo, como Pease se encuentra en el artículo enlazado más arriba, una tapa de polipropileno después de la inmersión puede tener una constante de tiempo del orden de años. Este será, por tanto, requieren de un poco de experimentación y probablemente binning.

Así, es posible hacer esto en analógico, aunque probablemente no es práctico cuando la alternativa es digitalizar la salida.

Answer 4

Con el estándar de componentes analógicos que la respuesta sería no, no realmente.

Por supuesto, con una gran condensadores u otros elementos de almacenamiento, usted podría mantener el nivel dentro de un diferencial deseada durante un largo período, pero siempre habrá alguna pérdida a lo largo del tiempo. Además, en la ley de la extracción de información desde el dispositivo de almacenamiento quita energía a partir de ese dispositivo.

Teóricamente, con una super-conductores de bucle, adecuadamente aislados de los campos magnéticos externos, usted podría establecer una indefinido actual. Pero, de nuevo, la medición de la corriente implicaría la eliminación de la energía.

ADEMÁS

Otra alternativa podría ser la de "forma permanente" magnetizar algún material o sustancia en la presencia de un sensor de efecto hall. Con el material adecuado, se puede almacenar en que "nivel" por un tiempo muy largo.

Pero, por supuesto, sería mucho más barato y más fácil sólo para hacerlo digitalmente.

Sin embargo, usted no necesita un micro.

El siguiente es un híbrido analógico/digital de detección de Picos y Mantenga circuito.

^{simular este circuito – Esquema creado mediante CircuitLab}

El circuito utiliza un seguidor DAC que mató a un nivel de voltaje de un contador para que coincida con el voltaje en el condensador. Una vez que el DAC valor coincide el recuento se detiene y el voltaje de salida se mantiene mientras la alimentación está activada, o hasta que la CLARA señal que se envía. La tapa de ahora sólo necesita para mantener el nivel de pico por el tiempo que tarda el contador de la rampa hasta que el voltaje. Obviamente, la granularidad de la salida depende del número de bits del contador/DAC.

Un verdadero "Sample and Hold" circuito requeriría un extra de entrada como se muestra a continuación, o alguna forma de ventana de comparador para detectar cuando el contador está dentro de un paso de el valor.

^{simular este circuito}

Si la velocidad de respuesta de la contador/DAC es más rápido que la velocidad de respuesta de la señal original, no es necesario el analógico sampler.

Answer 5

He visto que esta hecho con un relé reed, un AD545 op-amp (hay mejores), y una ampliación de 100 voltios de polipropileno condensador. La junta maker puede hacer cortes en la placa que funcionan mejor que los de la guardia anillos. El relé NO era un moldeado epoxy tipo, sino un "open frame" tipo de algún tipo. El op-amp estaba en una lata, pero eso no será posible en estos días.

Esta plataforma fue estable durante días.