二极管为滨松的S12742-254,使用了ADA4530-1进行跨阻放大,二极管工作在光伏模式,二极管与放大器之间的接线使用了ADA4530的保护引脚包围。使用单电源供电。
现在发现电路输出的直流信号中包含正弦信号成分,可能存在振荡,但不清楚是否是导致AD7705采样值在特殊电压点值波动的主要原因。
跨阻放大后的信号经过AD8062构成的同相放大电路进行二次放大,两个电路连接方式为直接耦合,R6为多圈可调电阻器,信号经同相放大后依据R6阻值在0.0132V-3.4V区间移动。可调电阻器振动带来的误差因素已排除。
同相放大后使用AD8476将信号转为差分信号,INN端直接接地,参考电压2.5V,两个电路连接方式为仍为直接耦合,R8,R9为薄膜电阻,精度0.01%,C7,C8使用C0G材质贴片电容。当不接入光电二极管时,VOUT+与VOUT-间的压差为0.0113V,
VOUT+和VOUT-接入AD7705的第一组采样。基准电压使用AD1582通过5V电压转换而来。
器件布局如下:未连接的网络为GND,后续使用铺铜连接。四个固定螺孔不接入GND网络。光电二极管与AD4530-1的链接使用AD4530的引脚7GRD做屏蔽保护。
AD7705电压读数波动如下图,读数的采样频率为50Hz,该图显示了差分电压值读数下降后又上升的一个过程,电压在该变化过程中,遇到了一个会引发波动增大的电压值区间,并由此产生了两个波动段,在2.5V参考电压下,波动段电压值为1.893-1.934V,波动区间内两次电压读数差值最大为8.9mV,波动段区间外电压波动为0.2mV(扣除电压正常变化量)。采样点1000左右的平直电压读数为虚拟值,此时在执行其他机械运动未进行读数。
现在需要解决波动问题,让光电信号转换后在0-2.5V的区间内,任意两次连续读数间的波动都能小于0.5mV,且最好能减弱跨阻放大振荡产生的正弦分量,输出纯净的直流信号。
被测光信号并不是恒定值,也会变化,光信号最大变化下对应AD7705的两次读数变化值也在10mV左右(估测值,后续会调整),在50Hz采样下,为0.5uV/us。
目前尝试过移除AD8476,直接采样AD8062的输出信号,该问题并未改善,且正常的波动被扩大到1mV。
每次上电后发生波动的电压值点并不相同,电路板所处环境温度在45-60摄氏度。
本人是第一回接触模拟电路,跨阻放大电路和同相放大电路是从别人那里接手的设计,我这边只添加了AD4530的GRD保护区和AD8476的差分信号转换,不知道是否是设计有误。还是器件的选用上有问题。