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