Вимірювальні підсилювачі на операційних підсилювачах

Розглянемо поширену схему:

Як правило: R₁ = R₃; R₂ = R₄.

Диференційний коефіцієнт підсилення: ,

де: А_V – коефіцієнт підсилення операційного підсилювача, А_V ®¥.

Схема має низький вхідний опір і передбачена для для підключення низькоомних джерел сигналів. Ширина полоси пропускання підсилювача обмежується шириною полоси пропускання операційного підсилювача, або паразитними ємностями.

Для підвищення коефіцієнта підсилення застосовується слідуюча схема:

.

Якщо R₅ та R₆ достатньо малі по відношенню до R₂, то можна обійтись без повторювача А₂.

Балансування (регулювання зміщення) в реальних вимірювальних приладах здійснюється за такою схемою:

Зміна опорної напруги (потенціалу землі) на інвертуючому вході А₁ забезпечує ефективне балансування. Але при цьому необхідне джерело зміщення з малим вихідним опором. Тому включають повторювач на А₂. Можна обійтись і без нього, використовуючи низькоомний подільник R_d, але при цьому погіршуються характеристики підсилювача. Така схема ефективно усуває напругу зміщення на виході.

Для збільшення вхідного імпедансу застосовують слідуючу схему:

R₁R₄ = R₂R₃

Як правило: R₁ = R₃; R₂ = R₄.

.

А₁ та А₂ включені як неінвертуючі підсилювачі, причому А₁ змінює рівень опорної напруги А₂. Вихідний сигнал з А₁ подається на інвертуючий вхід А₂, тому А₂ підсилює диференційний вхідний сигнал (U_вх2 – U_вх1).

Коефіцієнт підсилення змінюють введенням додаткового змінного резистора. Коефіцієнт пісилення залежить від опору резистора R₃ нелінійно.

Поширений двокаскадний вимірювальний підсилювач на базі ОУ:

Перший каскад (підсилювачі А₁, А₂) підсилює диференційний сигнал в раз. При цьому коефіцієнт передачі для синфазної напруги дорівнює 1, тобто диференційний сигнал збільшується на входах А₁ і А₂ без збільшення синфазного сигналу. Другий каскад (А₃) в диференційному включенні підсилює диференційний сигнал в R₅/R₄ раза. Така схема має більш високий вхідний імпульс та забезпечує більше підселення в порівнянні з схемами на одному ОУ.

Диференційний коефіцієнт підсилення:

Дуже важливо забезпечити відвод вхідних струмів з входів вимірювального підсилювача, так як в іншому випадку він війде в насичення. Якщо джерело сигнала не забезпечує цього (наприклад, коли входи розв’язані по постійному струму), то необхідно підключати входи підсилювача до землі через резистори.

R» 1 мОм.

Елементи R i C утворюють фільтр верхніх частот, який повинен пропустити саму низьку з частот вхідного сигнала.

Вхідне зміщення та дрейф вихідного зміщення в такій системі, як правило, більші, ніж в попередніх із-за великого числа ОУ. Для боротьби з цим небажаним наслідком вхідні ОУ слід підбирати так, щоб їх дрейфи зміщення були однаковими. Номінали резисторів зворотних зв’язків вибирають максимальними, щоб зменшити вплив коливань вхідних струмів зміщення ОУ. Крім того, в якості підсилювачів А₁ та А₂ краще використовувати підсилювачі з польовим входом, які мають дуже малі вхідні струми. Впливом вхідних струмів зміщення А₁ та А₂ при цьому можна знехтувати.

Дата добавления: 2014-01-15