Скрытые проблемы модуля AD620
Модуль инструментального усилителя AD620 часто использовался в проектах и упоминался в статьях LabData.ru. Выбор на него пал из-за баланса универсальности настройки и качества работы, удовлетворяющего даже медицинским стандартам. Порядок настройки под любой сигнал можете прочитать в статье на примере ЭКГ. Но он не лишен недостатков, причем это касается именно модуля, а не микросхемы AD620.
В статье рассматриваются проблемы, связанные с точной регистрацией и методы их решения.
Проблема 1. Разные поставщики, разное качество
На рынке встречаются с первого взгляда одинаковые модули AD620, но выпущенные разными производителями. Отличия можно заметить только присмотревшись.
Где-то цвет платы отличается, где-то надписи по другому расположены. Может быть даже у микросхемы AD620 не быть названия на корпусе!
Также стоит обратить внимание на обратную сторону платы.
Там потенциометры паяются отдельно и видна пайка явно ручная, причем не лучшего качества. Флюс не редко не смывают, а он в последствии может привексти к деградации платы, появлению паразитных проводимостей, что явно скажется не в лучшую сторону на качестве сигнала.
Решение:
- Используйте проверенных поставщиков, например, из раздела Склад сайта LabData.ru
- Для одного проекта покупайте модули у одного поставщика, так даже при наличии дефектов, они будут сравнимы друг с другом и каналы не будут сильно отличаться.
- Вручную смывайте флюс с платы очищенным бензином или специальными отмывочными жидкостями.
Проблема 2. Генератор отрицательного напряжения
Для питания микросхемы AD620 используется встроенный в модуль источник отрицательного напряжения, выполненный в виде DC-DC преобразователя. Вот тут и кроется основной недостаток! Для получения напряжения он генерирует импульсный сигнал с частотой в районе 1.5 кГЦ, а потом выпрямляет его.
Но сглаживает не полностью и импульсы в цепи отрицательного питания сохранятся. А учитвая то, что именно напряжение питания идет на выход усилителя, получается зашумление полезного сигнал. Для сравнения, шум от 5 В питания Ардуино в районе 40 мВ, а отрицательного напряжения модуля AD620 — 250 мВ!
Но если Вы видели результаты тестов проекта EasyEEG, где на этом модуле усиливался такой сложный сигнал как ЭЭГ, сигнал был довольно качественный. Это объясняется тем, что энергия шумов лежит в диапазоне кГц, в то время как полезный сигнал до 30 Гц и фильтры эффективно его отсеивали. Но если захотеть усилить более высокочастотный сигнал или питать отрицательным напряжение с модуля другие высокочувствительные схемы — могут быть проблемы.
Решение:
Поставить фильтр питания, например в виде элктролитического конденсатора большой емкости между выводом V- и GND. Конденсатор лучше брать емкостью не ниже 2000 мкФ на 16 В и выше.
Проблема 3. Резисторы на входах в усилитель
Микросхема AD620 умеет довольно хорошо подавлять синфазные помехи (сигналы, нействующие на весь объект измерения. Обычно это электромагнитные наводки извне, статическое напряжение и т.п.). Важным условием здесь является баланс обоих входов усилителя, иначе сигнал в одной точне будет вычтен не полностью из другой точки и этот паразитный синфазный сигнал частично останется. Для этого на заводе качественно проектируют схему AD620 и балансируют импеданс входов. Но если посмотреть на модуль, то перед каждым входом стоит резистор. Этот резистор нужен для снижения зависимости от различий в сопротивлении провода от датчиков. Но остается вопрос — насколько точный подбор этих резисторов был у производителя? Ведь прецизионные резисторы стоят дороже и проиводитель мог сэкономить.
В идеале отличия в этих сопротивлениях не должно быть выше 0.1%, но не более 1%. Если больше, то несмотря на все преимущества микросхемы AD620 модуль будет провускать синфазный шум от объекта. Обычно это выражается в большой 50 (или 60) Гц составляющей в сигнале.
Решение:
1. Можно проверить сопротивления R1 и R2 прям на плате мультиметром и сравнить показания.
2. Если выходят за пределы можно их заменить на другие или просто замкнуть их перемычкой. А извне поставить другие постоянные резисторы на оба входа хорошо подобранные по номиналу.
Видеообзор
Вопросы и предложения можете задать в группе ВК, телеграмм, разделе Сотрудничество и на канале Youtube.
(с) Роман В. Исаков, 2022
