ganancia sin efectos secundarios

Quiero ver una señal (5-25 microvolts | 1-35HZ)en mi computadora, pero no sé de electrónica, así que solo tengo una pregunta:

Necesito amplificar LA señal para alcanzar 0-5 Vel ADC. ¿La serialización de dos amplificadores de instrumentación AD620o AD8429para obtener una ganancia de 1M tiene algún efecto secundario?

¿O hay una mejor manera de convertir 5-25 microvoltios a 0-5 V?

La ganancia que necesita es solo 5V/25mV = 200
@Botnic qué? ¿De verdad? Probé 100 pero no había señal en el osciloscopio, pero cuando agregué el segundo 100 (serie) vi la señal. PD Mi error no es mV, son microvoltios
Trabajar con señales de microvoltios siempre es un desafío. Diría que su señal de entrada debe ser una señal diferencial, vea aquí qué es: en.wikipedia.org/wiki/Differential_signaling Solo los amplificadores en cascada pueden funcionar, pero las compensaciones de CC y el ruido son los efectos secundarios que lo molestarán. No es algo que pueda hacer un principiante en electrónica.
Creo que el efecto secundario es que estás aplicando mucha ganancia. Esto amplificará tanto la señal como el ruido. 5uV es una señal tan baja que será difícil distinguirla del ruido. Por otro lado, su ancho de banda es limitado, por lo que es bueno. Puede diseñar su circuito para que tenga baja ganancia fuera de su banda de 1-35 Hz.
@mkeith Estoy de acuerdo contigo, pero también me temo que el ruido 1/f, que es más prominente en bajas frecuencias, será un problema. Tal vez la solución podría ser un amplificador estabilizado por chopper.
@mkeith es por eso que después de 1M de ganancia tengo un filtro de paso alto y luego un filtro de paso bajo de 16 órdenes. Ya vi mi señal en el osciloscopio, solo necesito obtener los datos
Creo que @FakeMoustache AD620 es diferencial y es por eso que lo estoy usando.
El AD620 es un amplificador de instrumentación, es una buena elección. Este amplificador tiene una entrada diferencial, pero también necesita el circuito que lo rodea para usarlo de esa manera (de una manera diferencial, quiero decir). También es posible utilizar este amplificador de forma unipolar, pero no lo recomendaría para su aplicación.
@FakeMoustache lo estoy usando. that way (in a differential way I mean)¿Qué quieres decir con un solo extremo?
Single-ended es lo opuesto/alternativa al diferencial. La salida del AD620 es de un solo extremo ya que su señal de salida está entre la salida y tierra (o riel de suministro negativo). Un verdadero amplificador diferencial tendría 2 pines de salida, emitiendo una señal diferencial. Pero no se preocupe por eso, su entrada debe ser diferencial (que lo es), la señal se amplifica en la salida del AD620, por lo que hay menos necesidad de una señal diferencial allí.
@FakeMoustache, ¿es posible enviar una señal diferencial al micro ADC?
La mayoría de los ADC en los microcontroladores son simples y solo tienen una entrada de un solo extremo. No puede usar aquellos con señales diferenciales. Sin embargo, existen ADC con entradas diferenciales.
Rara vez hay motivos para conectar en cadena los amplificadores. El beneficio de usar un amplificador de instrumentación está en la primera etapa. La amplificación posterior debe realizarse utilizando amplificadores operacionales.
@ScottSeidman voy a usar AD8429 con 100 de ganancia y luego 1028 con 2k de ganancia. ¿Va a ser un problema?
@ScottSeidman, ¿tiene alguna sugerencia sobre el primer amplificador (instrumentación)? lo mejor que vi fue AD8429que no puedo encontrar uno con menor ruido y menor compensación de voltaje de entrada. Realmente necesito la señal en una frecuencia de 1-10 HZ (5 uV) sin ruido
Sí. No sé qué es un 1028, y una ganancia de 2k hará cosas malas para compensar los voltajes y su ancho de banda. Divida la gran ganancia en unas pocas etapas de amplificador operacional y un filtro de paso alto después de cada una.
Además, una ganancia de 100 en la entrada bien podría saturar cualquier compensación en los potenciales de electrodo. Recomendaría no más de 20, y eso podría ser alto.
@ScottSeidman 20 ganancia, luego un paso alto de 0.03 hz (¿suficiente o demasiado?) Una y otra vez puede eliminar el ruido. donde puedo encontrar el calculo
este es LT1028 y otro es AD8597 . estos son los mejores amplificadores operacionales que pude encontrar en google.
Tiene algunos conceptos erróneos fundamentales sobre la naturaleza de la señal EMG.
¡Siempre hay efectos secundarios! Primero me preocuparía por la compensación de CC de los amperios. Acople la CA tanto como sea posible... eso es más difícil con su rango de baja frecuencia. ¿Cuál es la impedancia de la fuente de lo que estás mirando? El AD620 tiene ~1 nA de corriente de polarización que puede arruinar su día si tiene una impedancia de entrada alta. También está justo en el rango donde es probable que domine el ruido 1/f de los amplificadores operacionales. El ruido 1/f no está tan bien especificado como el ruido blanco HF y puede cambiar mucho de una pieza a otra. ¿Puedes publicar un circuito?
@ScottSeidman 2 años de estudio. Sé qué es EMG. Estoy estudiando ingeniería biomecánica. Estoy trabajando en músculos profundos para mi investigación.
La entrada de @GeorgeHerold es de la piel. este es un circuito
@ScottSeidman Necesito frecuencias de 1 a 30 HZ, solo que no necesito más altas por ahora. Solo necesito saber cómo cambia el ruido mi señal para poder poner el filtro adecuado.
Es curioso, enseño BME y he estado grabando EMG durante muchos años. facultad.educ.ubc.ca/sanderson/courses/HKIN473/pdf/… dice 10Hz- 450Hz , pero diré que el extremo inferior es un poco alto para mí y el extremo superior es un poco bajo, pero ciertamente está cerca del gama para el músculo estriado. Para "músculo profundo", sciencedirect.com/science/article/pii/0021929096845477 va de 10 a 500 Hz. La envolvente de la señal bien puede tener el rango de frecuencia que desea. Sugiero ece.eng.wayne.edu/~apandya/ECE7995/Winter2009-Team3/html/…
@Lucifer, lo tengo... eso no es alta impedancia. (Bueno, ¿qué hay en el artilugio de protección del paciente... tal vez resistencias de 1 megaohmio?) Es posible que desee volver a hacer esta pregunta y poner algo sobre ECG en el título. (No es algo que haya hecho).
@ScottSeidman los artículos son perfectos gracias. Estoy en un país del tercer mundo estudiando biomédica (biomecánica). EMG también tiene 4-10 HZ y lo necesito para mi proyecto. Ya vi EMG en un osciloscopio con dos AD620 con ganancia de 1k. ¿Me pueden ayudar con lo que debo leer para saber cuánto ruido hace 1 nV/√Hz input noise 45 nV/√Hz output noise y cómo contrarrestarlo?
¿Puede editar su pregunta o comenzar una nueva, describiendo EXACTAMENTE lo que está tratando de lograr, comenzando con los músculos de los que está tratando de grabar y terminando con lo que planea hacer con las señales después de adquirirlas? Suponiendo que realmente necesita rectificar y filtrar el paso bajo, que es el tratamiento EMG tradicional, el ruido solo se sumará al piso de salida y aún podrá ver los cambios musculares a pesar del ruido.

Respuestas (1)

Se trata de competir o vivir con el ruido.

Un amplificador operacional razonable tendrá un ruido de voltaje de entrada equivalente de aproximadamente 10 nV / H z y si implementa un filtro de paso bajo de primer orden con un punto de 3 dB de 40 Hz, el ancho de banda de ruido equivalente será de unos 63 Hz. Un filtro de segundo orden tendrá un ancho de banda de ruido equivalente a 48 Hz, como podría anticipar.

Entonces, ¿cuánto ruido va a producir el amplificador operacional?

10 nV * 63 (ruido de entrada equivalente) = 0,08 uV RMS. Sumado a esto, debe lidiar con el ruido 1/f y esto, para un amplificador operacional como el ADA4528, es solo alrededor de 100 nVp-p (porque está diseñado de esa manera).

Entonces, ¿puede vivir con un ruido de aproximadamente 0,1 uV RMS cuando su señal puede ser tan baja como 5 uV RMS (SNR = 34 dB)?

Puede elegir un amplificador operacional mejor que tenga un ruido de voltaje más bajo y mejorar las cosas 2 o 3 veces. Incluso podría adoptar técnicas que limitan la banda de la señal al espectro de frecuencia donde existe (piense en las tiras de FI en los receptores de radio).

Si su señal proviene de una fuente de alta impedancia, entonces tiene más problemas debido a los ruidos de corriente del amplificador operacional y posiblemente al ruido térmico de la impedancia de su fuente.

Hay muchas cosas en las que pensar, pero si está preparado para ser realista, puede obtener una solución lo suficientemente decente. Se trata de ruido, no de ganancia. Ganar es lo fácil, vivir con ruido es lo más difícil.

Mi rango de señal es 1-35 HZ.y mi amplificador es AD620 , después de dos filtros AD620 im con un filtro de paso alto RC y un filtro de paso bajo de 16 órdenes. Creo que vi lo que estaba buscando. ¿Eso era solo ruido?
Es solo una cuestión de números y si usa IA o amplificadores operacionales no tiene mucha importancia en la forma en que ha formulado la pregunta. No necesitará un LPF de orden 16, es probable que sea una exageración masiva. Ajustaré mis números.
¿Está presente ese ruido incluso cuando usamos el amplificador operacional en modo diferencial? @Andy alias
¿Qué pasa con Lmp7731 ?
Parece un dispositivo decente que tal vez le brinde una ganancia de al menos 10,000, pero observe las corrientes de polarización de entrada que posiblemente le den un voltaje de compensación en la salida. ¿Por qué necesita ir diferencial con esto? ¿Cree que habrá un poco más de ruido diferencial debido a las resistencias de entrada y además es más difícil controlar la ganancia? Dime cuál es tu señal de entrada por favor.
¿Eso implica diferencial? Supongo que sí.
sí. Pero no para el segundo (segundo amplificador)
Acordado. Es posible que también deba vigilar el voltaje de compensación del peor de los casos del amplificador frontal. Con una ganancia de quizás 10,000, la compensación podría ser bastante alta, especialmente si se tiene en cuenta la temperatura. Sin embargo, probablemente no sea un problema.
LT1028 es esto bueno? ¿Qué debo buscar en las hojas de datos? ¿Entrada de polarización baja y ruido de E/S bajo?
Ese es un buen dispositivo. El ruido actual es solo un problema cuando tiene impedancias significativas en sus líneas de entrada, pero no creo que esto sea un problema. Concéntrese primero en el ruido de voltaje, el voltaje de compensación y el ancho de banda, pero asegúrese de que las corrientes de polarización de entrada no "desarrollen" un voltaje en las resistencias de entrada que, cuando se multiplican por la ganancia, causen una gran compensación en la salida. El acoplamiento de CA entre la 1ª y la 2ª etapa es una buena idea para evitar que esto sea un problema.
@Lucifer: su rango de señal NO es 1-35Hz si está haciendo electromiografía. El rango de señal para EMG es de aproximadamente 50 Hz a aproximadamente 2 kHz. Mucha gente toma la ENVOLVENTE de esa señal, pero aún necesita adquirirla en el ancho de banda completo y luego procesarla.
@ScottSeidman, buena decisión, pero no volveré a alterar mis números. ¡Jajaja!
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