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INA116同时测量两路高阻抗电极的问题

时间:10-02 整理:3721RD 点击:

我正在使用两个INA116芯片做一个两路的高阻抗陶瓷传感器测量电路,测量参数是海水的pH值。我使用的传感器是两根高阻陶瓷传感器,一根氯化银做参比电极。两根陶瓷传感器分别接到两个INA116的IN+,一根氯化银传感器同时接到两个INA116的IN-。问题:

(1)上述连接方式无法工作,直到我在IN-引脚上接了一个1M的下拉电阻数据才正常。这是怎么回事?此外我这个下拉电阻的选取正确吗?

(2)是否需要在输入端连接电容来滤波?

(3)INA116需要有guard措施。如果输入引脚加了滤波电容就无法用guard线将引脚全部包裹。此外两个INA116的IN-引脚连接在一起,IN-也无法用guard线全部包裹。我做的是4层PCB板,该如何布线?

原理图中AD1、AD2分别是两根高阻抗陶瓷电极,REF_ELE是同一根参比电极的输入信号。

谢谢

1.  VIN- 对地之间的电阻可以确保Bias current有返回到电源的路径;该阻值会影响输入阻抗;

2.  我个人理解不需要输入端的电容,因为VIN+与VIN- 的Bias current 不会严格平衡,有可能会引入额外偏差

3. 其实有另外一个器件可能更适合你处应用,LMP91200是用于pH计方案的模拟前端,

 详细资料可以参考如下链接地址,

www.ti.com/.../lmp91200

谢谢您了

   我加的这个1M的接地电阻会减少陶瓷传感器的输入阻抗吗?我该增大阻值还是缩小?实际上之前我们的做法是直接将REF_ele接地,但是这样会直接让电路板的地跟外界导通,导致接地检测过不了,所以我才加了一个1M的电阻。

   我找了一个PTFE insulation stand off来焊接INA116的VI+引脚,防止漏电流。但是现在VI-实际上连接到了一起,无法在PCB板上画guard屏蔽,我该如何处理?

    图上INA116的输出信号我输入到ADC芯片符合要求吗?谢谢了。

你好!

关于guard的建议:

1、可以将ref_ele的引线一分为二, 这样,两颗 INA116 可以分别做Guard;

2、Guard主要作用是防止表面漏电,因此,在元件面和背面做Guard;

另外,能否提供ph电极的资料,以供大家分析。

谢谢回复

   我这是用来在海底测量海水pH的一个设备。硬件上决定了只能用一根参比电极。有两根高阻抗pH陶瓷电极(INA116)和两根低阻抗的金属电极(INA121)。所有的信号都是测量电极相对于同一根参比电极来测试,同时测4路信号。所以无法将参比电极分开。所以关于guards是否有什么好方法?我个人认为VI-的参比电极输入是低阻抗,因此不需要guard。

   我对此还是有疑问:(1)高阻抗陶瓷电极的INA116输入不能加电容滤波会影响到阻抗,那低阻抗的电极输入到INA121我能加0.1uf和10uf的电容来滤波吗?

                    (2)我在参比电极的输入端加了一个1M的电阻与地连接,为了防止电路板与海水直接导通。但是测量过程中流过电流应该是变化的吧,那岂不是直接改变了REF—ELE的电势?测量结果那还准吗?不过我看到INA121测量热电偶也是加了一个偏置电阻。

  请解答。谢谢了。我发现回复无法上图了。

Hi,

 

REF_ELE同样是输入到INA116的高阻输入pin脚,因此也需要guard。

加滤波电容不影响guard,选取封装较大的贴片电容,guard ring可以从电容的两个pin脚之间穿过。

谢谢。我的实际应用就如同上面的帖子,只不过高阻sample electrode是两根,还有两根低阻测量电极。而reference electrode是金属氯化银电极(阻抗很低)而已。所以现在不知道我的原理图是否正确了。大家看我加的这个3R31电阻正确吗?如何选择正确的阻值?

你好!

能否帮确认几个问题:

1、sample electrode 和 reference electrode 之间 的 电压值 和 PH值 的关系。

exp,

2、添加了1M Ohm 电阻 后, INA116 输出 电压 和 PH 值 之间 的关系

直接接地后测量的电压值和增加1M电阻后测量的电压值和您发的这个图基本一致。因为测量是高阻减去ref_ele的电压。不过我想如果偏置电流过大的话,那ref_ele的电压岂不是超过量程了?

你好!

INA116的输入级 是 Difet 工艺,输入偏置电流 bias current 非常小,典型值 为 ±3fA。 在1Mhm 电阻上会产生3nV的电压。 这个电压是输入信号 的 共模成分。不会影响到测量精度,也不会超出量程。

由于Rs是 10^8 ~ 10^9 ,  INA116输入阻抗为 10^15 。这颗电阻不会对测量精度产生太大的影响。

传感器输入电路的等效模型,如下:

谢谢秋之初

   我看到很多仪表放大器的datasheet上将偏置电流通道加到了VIn+上,我加到了VIN-上是否有问题?

INA116的偏置电流通道。

你好!

没有问题,是一样的。对于你的应用,更多是为传感器提供共模电压。因为INA116的bias current 非常小。

exp,

谢谢

  我具体测试过程中发现,这个电阻超过5M测量到的INA116输出的信号完全错误,不停的跳动。我个人认为这个电阻的选取就是Ibias×R要小于所需要的测量精度而已,即使10M也只有3fa×10M=30nV,可以忽略不计。那为什么稍微大点就不行了?

你好!

能否详述不正常的时候的情况,输出波形?

这个时候,有没有测量Vin+ Vin- 的电压分别是多少?

你好!

能否详述不正常的时候的情况,输出波形?

这个时候,Vin+ Vin- 的电压分别是多少?

这是正常的测试曲线,不正常的曲线就是曲线不停的跳动,没有规律的变化。我没有记录下来

版主,这是我测量电路的全部原理图了。我在低阻信号AD3和AD4的输入端都加了滤波电容,是否对测量结果有影响?谢谢

另外请帮我看看我的电路是否有什么低级错误。

你好!

能否导出清晰的图片?

很抱歉,这是清晰版的

1. 对于运放来讲,输入端的Bias current回路应该与反馈回路的等效电阻相同以便很好消除失调电压带来的影响;该回路电阻对周边噪声敏感从而引入不必要的正反馈从而使得输出不稳定。解决的办法是在该电阻两端跨接仪的0.01uF的电容;

2. 你处跨接的1M电阻其位置靠近INA116还是在高阻传感器一侧;

3. 关于你较早提出的跨接电容影响地环路布线的问题,可否考虑采用穿心电容

你好!

电路没有发现常识性错误。

1、AD3、AD4处滤波电容对电路的作用可以做对比实验,看看结果有没有太大差异;

2、因为ph信号几乎是直流信号,使用软件非常容易实现高阶数字滤波器,达到很好的滤波效果;

3、由于多种原因导致 的 微小直流 offset 误差也是可以不必追究的,可以通过比对仪器结果,通过软件校正;

谢谢秋之初。也谢谢其他发言者的指教。这一次的讨论使我学到了很多东西,这个议题可以结束了。

也感谢Ti建立这样一个平台。

感谢你对TI的支持和肯定!

你好 我想给你讨论一下 这个芯片的用法QQ455987004

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