информационный портал по вопросам биомедицинской инженерии

Сейчас на сайте 0 пользователей и 1 гость.

Вход в систему

аватар: Марван Ахмед

Измерительный усилитель   — это тип дифференциального усилителя с характеристиками, подходящими для использования в измерениях и тестирующем оборудовании.
Такие характеристики включают: очень малое смещение постоянного тока ,малый дрейф, малый шум ,очень высокий коэффициент усиления при разомкнутой обратной связи , очень высокий коэффициент ослабления синфазного сигнала , и очень высокие входные сопротивления . Такие усилители применяются, когда требуются большаяточность и высокая стабильность схемы, как кратковременно, так и долговременно.

Наиболее часто используемая схема измерительного усилителя показана на рисунке 1. Измерительный усилитель представляет собой двухкаскадный усилитель. Первый каскад — дифференциальный усилитель на двух взаимосвязанных неинвертирующих усилителях. Для повышения входного сопротивления входной каскад строят на двух отдельных (невзаимосвязанных) неинвертирующих усилителях. Второй каскад — дифференциальный инвертирующий усилитель.

                   
рис.1.Измерительный усилитель представляет собой двухкаскадный усилитель

Буферные взаимосвязанные неинвертирующие усилители увеличивают входное сопротивление (импеданс) низкоимпедансного дифференциального инвертирующего усилителя.
Резистор Ragain _ бщий для обоих неинвертирующих усилителей.
Коэффициент усиления напряжения дифференциального инвертирующего усилителя равен :
K_\mathrm{Ud}=\frac{R_3}{R_2}
коэффициент усиления напряжения всей схемы составляет:
K_U=K_\mathrm{Ud}\cdot K_\mathrm{Ub}=\frac{V_\mathrm{out}}{V_2 - V_1} = \left (1 + {2 R_1 \over R_\mathrm{gain}} \right ) {R_3 \over R_2}
Строгий вывод коэффициента усиления инструментального усилителя:
На выходе первого каскада, на первом операционном усилителе напряжение составит:
Vi_1 = V_2 + \left (1 + { R_1 \over R_\mathrm{gain}} \right ) \cdot \left ( V_1 - V_2 \right )
и на втором операционном усилителе :
Vi_2 = V_1 + \left (1 + { R_1 \over R_\mathrm{gain}} \right ) \cdot \left ( V_2 - V_1 \right )

(это следует из того, что за счет обратной связи и собственного бесконечно большого коэффициента усиления операционного усилителя напряжения на инвертирующих входах примерно равны входным напряжениям на неинвертирующих входах и резисторы R1 и Rgain образуют соответствующие делители)

Напряжение на неинвертирующем входе операционного усилителя второго каскада определяется делителем собранном на резисторах R2 и R3 будет равно:
Vd_p = Vi_2 \cdot { R_3 \over { R_2 + R_3 } }
Напряжение на его инвертирующем входе так же определяется делителем собранном на другой паре резисторов R2 и R3:
Vd_m = V_\mathrm{out}-  \left ( V_\mathrm{out} - Vi_1  \right ) \cdot { R_3  \over { R_2+R_3 } }
Эти напряжения должны стать примерно равными за счет обратной связи и собственного бесконечно большого коэффициента усиления операционного усилителя:
Vi_2 \cdot { R_3 \over { R_2 + R_3 } } = V_\mathrm{out} - \left (V_\mathrm{out} - Vi_1  \right ) \cdot { R_3 \over { R_2+R_3 } }
оттуда:
V_\mathrm{out} = \left ( Vi_2 + V_\mathrm{out} - Vi_1 \right ) \cdot { R_3 \over { R_2 + R_3 } }
V_\mathrm{out} \cdot \left ( 1 + { R_2 \over R_3 } \right ) = Vi_2 + V_\mathrm{out} - Vi_1
V_\mathrm{out} \cdot { R_2 \over R_3 } = Vi_2 - Vi_1
и наконец
V_\mathrm{out} =  \left ( Vi_2 - Vi_1 \right ) \cdot { R_3 \over R_2 }  = \left ( V_1 + \left (1 + { R_1 \over R_\mathrm{gain}} \right ) \cdot \left ( V_2 - V_1 \right ) - V_2 - \left (1 + { R_1 \over R_\mathrm{gain}} \right ) \cdot \left ( V_1 - V_2 \right ) \right ) \cdot { R_3 \over R_2 } =  \left ( 1 + { 2 \cdot R_1 \over R_\mathrm{gain} } \right ) \cdot { R_3 \over R_2 } \cdot \left ( V_2 - V_1 \right )
соответственно:
K_U = \left ( 1 + { 2 \cdot R_1 \over R_\mathrm{gain} } \right ) \cdot { R_3 \over R_2 }
Инструментальный усилитель может быть построен из отдельных операционных усилителей и прецизионных резисторов. Несколько производителей выпускают интегральные схемы с инструментальным усилителем с лазерной подгонкой резисторов.

Комментарии

Отправить комментарий

Содержание этого поля является приватным и не предназначено к показу.
  • Доступны HTML теги: <a> <em> <strong> <cite> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd> <img> <table> <td> <tr> <hr> <div> <span> <h1> <h2> <h3> <h4> <h5> <h6> <p> <pre> <adress> <center>
  • Строки и параграфы переносятся автоматически.

Подробнее о форматировании

1 + 15 =
Решите эту простую математическую задачу и введите результат. Например, для 1+3, введите 4.

Комментарии