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INA116同时测量两路高阻抗电极的问题

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

Hawk Tong:

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

Chunyang Tan:

回复 Hawk Tong:

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。

Chunyang Tan:

回复 秋之初:

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。

Jason (FAE) Chen:

回复 Chunyang Tan:

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。

Chunyang Tan:

回复 Jason (FAE) Chen:

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?

Chunyang Tan:

回复 秋之初:

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?

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