Acoplo de 50Hz en amplificador de instrumentacion de G elevada

#1
Buenas tardes,

Tengo un problema de acoplo de 50Hz en un circuito a base de un amplificador de instrumentacion con ganancia elevada (G=1000). No logro eliminarlo así que recurro a vosotros. Gracias de antemano por vuestra ayuda.
Os describo la aplicación y el problema:

Utilizo un amplificador de instrumentación (AI) de precisión, con un offset muy bajo y entadas CMOS con corrientes muy pequeñas (1pA), el MAX4208 de Maxim.
Utilizo este amplificador para acondicionar una señal de baja frecuencia procedente de una sonda de campo eléctrico. Esta sonda está formada por un dipolo detectado por medio de un diodo schottky. La sonda está unida a las entradas del amplificador por medio de 2 líneas resistivas, de 450Kohm cada una. Esto supone una fuente con impedancia muy elevada (unos 900Kohm) a la entrada del AI. Las tensiones generadas por la fuente son muy bajas (50uV - 500mV), por lo que la ganancia del amplificador para obtener a su salida tensiones de 0 - 5V puede llegar a ser de G=1000.
El circuito está alimentado a 5V por una alimentación formada por una bateria de 9V y un regulador conmutado LT1376.

Cuando la fuente aplicada a las entradas del amplificador es una fuente de baja impedancia, por ejemplo un generador de señales, el circuito funciona correctamente, amplificando correctamente señales de 4 - 5 mVp.

Sin embargo, si las entradas del AI se dejan en circuito abierto, aparece a la salida una señal de 50Hz, cuadrada, de 0 - 5V.
El problema es que esto mismo ocurre al conectar mi sonda + líneas resistivas al AI. En la salida tengo una señal saturada de 50Hz. Tocando, moviendo la sonda, en alguna ocasión he llegado a ver un comportamiento normal del circuito en esta configuración, obteniendo una señal DC a la salida proporcional al campo electrico aplicado a la sonda. Pero esto sólo pasa a veces y aleatoriamente.
Algo que me sorprende mucho es que alimentando con una batería pueda acoplarse una señal de 50Hz... Seguramente algun punto del circuito actuará como antena a esta frecuencia y la alta ganancia hace el resto. He de decir que el AI y la alimentación se encuentran en el interior de una caja metálica, con una ranura estrecha por la que sale la sonda y un pequeño agujero para sacar la señal de salida del AI y la masa y medirlos con un osciloscopio.

Adjunto un esquema del circuito con la configuración del AI.
 

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Cacho

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#2
Hola Waveco
Primero que nada, te fijaste si esa oscilación no viene de la fuente? Si es así, estás buscando el problema en el lugar equivocado y probablemente sea el 1376.

Otra posibilidad (me inclino por esta) es que se te esté filtrando por la entrada interferencia de la red eléctrica (los 50 Hz son muy sugerentes). Sería útil ver una foto del circuito en condiciones de funcionamiento.
Saludos
Cacho
 
#3
Hola Cacho,

En el fichero PDF adjunto imagenes del circuito funcionando en la caja de metal que uso en el prototipo. Se aprecian los 2 PCBs correspondientes al LT1376 y al MAX4208. La entrada del MAX está conectada a la sonda de campo.
Toda la electrónica está protegida por la caja de metal. Los cables que salen son la salida del amplificador y la masa, que conecto al osciloscopio.
 

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Cacho

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#4
Hola, cómo estás?

Viendo la caja hay un par de cosas que no están muy bonitas. La primera son los cables: deberían ser mallados. No sé cómo les digan en Catalunya (se escribe así, ¿no?). Las entradas de estos circuitos son muy hinchas con esas cosas y esos cables actúan como antenas.

El otro punto que no me termina de cerrar es que la carcasa metálica no está conectada a la tierra del circuito. Probá de cambiar los cables de entrada (si querés, también los de salida) por mallados y todas las mallas conectalas a tierra, y eso a la carcasa (no es necesario, pero podés hacer una conexión en estrella). Debería funcionar.

Lo primero que te aconsejo probar es la conexión de la carcasa a la tierra de la batería, es lo más simple de hacer y debería mejorar la situación. Probablemente cuando lograbas ese "buen funcionamiento aleatorio" del que hablás, simplemente estabas moviendo algún cable o circuito impreso y hacía contacto con la carcasa. También es probable que hayas hecho contacto entre uno de los polos de la sonda y la carcasa.

Fijate que no aparecen tus resistencias de 450K en el circuito de la foto (o no las veo). Si le ponés un par de resistencias desde cada entrada del AI a tierra también te puede ayudar a solucionar algunos asuntos. Tenés los pads para soldarlas en el circuito y todo.

Saludos
 

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