Zrozumienie obwodu ochronnego we wzmacniaczu oprzyrządowania

Mam projekt do wykonania, ale mam problem ze zrozumieniem, co się właściwie dzieje. W poniższym obwodzie muszę obliczyć wartości rezystorów, wybrać wzmacniacze operacyjne i wyjaśnić, jak to wszystko działa.

To jest wzmacniacz dla EMG i nie rozumiem, jak działa obwód ochronny (U1C, R1, R2). Podobną rzecz widziałem w sztuce elektroniki, ale obwód ochronny odnosi się do tarczy (co ma dla mnie sens). Jednak tutaj wyjście wzmacniacza operacyjnego jest połączone z rezystorami ustawienia wzmocnienia i na podstawie symulacji dowiedziałem się, że poprawia CMRR, ale nie rozumiem zasady działania.

Ponadto, dlaczego R1 i R2 10kΩ, a nie 10Ω lub 10MΩ? Jak wybrać tolerancję? Mam to samo pytanie do innych oporników. Właśnie wybrałem wartości ze wzmacniacza INA128. Z tego, co rozumiem, nie wybieramy małych wartości rezystorów we wzmacniaczu różnicowym, ponieważ niedopasowanie między nimi wpłynie bardziej na CMRR niż w przypadku rezystorów o dużych wartościach, ale duże wartości są hałaśliwe i powinniśmy również zapewnić wystarczający prąd polaryzacji, więc musimy wybierz pomiędzy 10kΩ-100kΩ. W buforach wejściowych potrzebujemy rezystorów o dużej wartości dla wzmocnienia 600-1000, ale zbyt duże rezystory powodują błąd wejścia, są głośne, mają pasożytniczą pojemność itp., Ale nie jestem pewien, czy mam rację.

instrumentation-amplifier Archimedes
źródło

+1, aby usłyszeć dokładne wyjaśnienie, w jaki sposób konfiguracja U1C pomaga CMRR.

MadHatter

Nie ma powodu, aby budować wzmacniacz instrumentalny. Osiągniesz znacznie lepszą wydajność, KUPUJĄC taki, jak AD622. Możesz zastanowić się, czy nie zawracać sobie głowy obwodem ochronnym - nie będzie cię dużo kupować za wydajność.

Scott Seidman

Możesz w rzeczywistości wygenerować osłonę lub napędzaną nogę z inampa, używając pary rezystorów precyzyjnych szeregowo dla rezystora wzmocnienia i buforując punkt środkowy wzmacniaczem operacyjnym.

Scott Seidman

Mam wyjaśnienie, które mówi, jak U1C wpływa na CMRR. Zrobiłem również plik PDF z poniższym wyjaśnieniem i przesłałem na dysk, który można znaleźć tutaj . Plik PDF jest łatwy do odczytania niż poniżej

Wyjaśnienie:

Obwód sieci można podzielić na dwie części. Pierwsza część składa się z U1B, U1C i U1D. Druga część składa się z U1A (zwykły obwód wzmacniacza różnicowego).

Rozważ pierwszą część, część, która pobiera dane wejściowe i zwiększa CMRR. W wzmacniaczu operacyjnym U1C napięcie na zaciskach + Ve i –Ve jest równe. Więc oba są zerowe. Oznacza to, że napięcie V wynosi zero w następującym obwodzie (pierwsza połowa obwodu):

Ponieważ prąd polaryzacji wejściowej jest prawie zerowy, wzmacniacz operacyjny pobiera prawie 0 prądu. Zgodnie z prawem KCL z powyższego obwodu otrzymujemy:

\frac{0 - {V.}_{2)}}{R_{1}} = \frac{{V.}_{1} - 0}{R_{2)}}

$\frac{0-V_2}{R_1} = \frac{V_1-0}{R_2}$

Tak jak $R_1$ staje się równy $R_2$ rozumiemy $V_2 = -V_1$ . Pamiętaj, że te $V_1$ i $V_2$ są wejściami do wzmacniacza różnicowego. Różnica sygnału wejściowego wzrasta, a ich średnia wynosi zero $R_1$ staje się równy $R_2$ . A dzieje się to za pomocą wzmacniacza operacyjnego U1C (pamiętaj, że ten wzmacniacz operacyjny pomaga pobierać prąd zerowy i daje V = 0).

Więcej wyjaśnień:

Przeanalizujmy lewy górny wzmacniacz operacyjny U1D. Niech wyjście wzmacniacza operacyjnego U1C będzie $x$ wolty Więc wzmacniacz operacyjny U1C został zamodelowany jako osobne źródło napięcia, jak pokazano poniżej:

Wyjście powyższego wzmacniacza operacyjnego U1D wynosi:

{V.}_{2)} = \frac{1 + R_{7}}{R_{9}} \cdot ({V.}_{b} - x)

$V_2 = {\frac{1+R_7}{R_9}}\cdot(V_b-x)$

To właściwie nasze $V_2$ . Podobnie wyjście U1B wynosi:

{V.}_{1} = \frac{1 + R_{8}}{R_{10}} \cdot ({V.}_{za} - x)

$V_1 = {\frac{1+R_8}{R_{10}}}\cdot(V_a-x)$

To właściwie nasze $V_1$ .

Tak jak ${V_1}\cdot{R_1}={-V_2}\cdot{R_2}$ i $R_1=R_2$ (z rysunku) otrzymujemy:

x = {V.}_{za} + {V.}_{b}

$x = V_a+V_b$

Więc

{V.}_{1} = \frac{1 + R_{8}}{R_{10}} \cdot (\frac{{V.}_{za}}{2)} - \frac{{V.}_{b}}{2)})

$V_1= {\frac{1+R_8}{R_{10}}}\cdot(\frac{V_a}{2}-\frac{V_b}{2})$

{V.}_{2)} = \frac{1 + R_{7}}{R_{9}} \cdot (\frac{{V.}_{b}}{2)} - \frac{{V.}_{za}}{2)})

$V_2= {\frac{1+R_7}{R_9}}\cdot(\frac{V_b}{2}-\frac{V_a}{2})$

Tak jak $R_8=R_7$ i $R_9=R_{10}$ otrzymujemy:

{V.}_{1} = {V.}_{za} - {V.}_{b}

$V_1=V_a-V_b$

{V.}_{2)} = {V.}_{b} - {V.}_{za}

$V_2=V_b-V_a$

Teraz rozważ następujący obwód

Z powyższego obwodu

do M. R R = \frac{{V.}_{1} - {V.}_{2)}}{\frac{{V.}_{1} + {V.}_{2)}}{2)}}

$CMRR=\frac{V_1-V_2}{\frac{V_1+V_2}{2}}$

Z powyższych wartości otrzymujemy:

do M. R R = \frac{2) ({V.}_{za} - {V.}_{b})}{0} = \infty

$CMRR = \frac{2(V_a-V_b)}{0}=\infty$

CMMR równa nieskończoność jest tylko teorią, ponieważ opór nie może być dokładnie równy. Mają poziom tolerancji.

Uwaga: CMRR to wartość wzmacniacza różnicowego uwzględniająca efekty U1B, U1C i U1D.

użytkownik3219492
źródło

Zrozumienie obwodu ochronnego we wzmacniaczu oprzyrządowania

Odpowiedzi: