Q: Podemos usar o amplificador de instrumentação para gerar um sinal de saída diferencial é?

A: Com a melhoria de diferentes requisitos de precisão, cadeia de sinal totalmente diferencial conjunto representam um excelente desempenho, uma grande vantagem é que tais componentes podem ser apanhados pelo encaminhamento de sinal de supressão de ruído. Desde a saída vai pegar esse ruído, o erro de saída ocorre com freqüência e, portanto, ainda mais atenuação na cadeia de sinal. Além disso, o sinal diferencial pode ser executado duas vezes a gama de sinal de terminação única do sinal sobre a mesma potência. Assim, o sinal diferencial totalmente à relação de ruído (SNR) de maior. O clássico três op amp amplificador de instrumentação tem um número de vantagens, incluindo a rejeição de modo comum do sinal de alta impedância de entrada e ganho preciso (ajustável); no entanto, se for necessário um sinal de saída total diferencial, que vai fazer nada. Alguns métodos têm sido usados para alcançar instrumentação totalmente diferencial amplificador utilizando componentes normalizados. No entanto, eles têm seus próprios inconvenientes.

1. A FIG amplificador de instrumentação clássica.

Uma técnica é utilizar um amplificador unidades operacionais O pino de referência, uma entrada de modo comum positivo, um negativo de entrada dos centros da resistência correspondente duas saídas ligadas entre si. Esta configuração utiliza a saída do amplificador de instrumentação, como um positivo, um negativo do produto de saída do amplificador operacional. Desde dois amplificadores de saída diferentes, o comportamento dinâmico do descompasso entre os amplificadores podem afetar significativamente o desempenho geral do circuito. Além disso, a correlação entre os dois resistores conduz a um sinal de movimento com o modo comum de saída de saída, o resultado pode causar distorção. Na concepção do circuito deve ser considerado ao seleccionar a estabilidade do amplificador, e pode ser necessário definir-se um amplificador operacional condensador de realimentação, um circuito limitador de largura de banda total. Finalmente, a faixa de ganho do circuito depende do amplificador de instrumentação. Assim, é impossível de alcançar um ganho inferior a 1.

2. A FIG gerar uma saída do amplificador operacional de inversão externo.

Outra técnica consiste em alternar duas paralelo amplificador de instrumentação de entrada. Em comparação com o circuito anterior, essa configuração tem uma resposta de circuito excitador e frequência melhor correspondência. Mas não pode atingir o ganho inferior a 2. O circuito também requer resistências exactas de ganho correspondente, a fim de se conseguir um sinal diferencial puro. Estes resistores incompatibilidade provoca uma mudança do nível de modo comum de saída que influenciam a mesma arquitetura anterior.

3. A FIG gerar um amplificador de instrumentação de saída segundo invertido.

Estes dois métodos há um limite para o ganho necessário, e componentes correspondentes pode ser conseguida.

New cross-connect

Dois cruzada ligado através do amplificador de instrumentação, tal como mostrado na Figura 4, este novo circuito de utilização de um único ganho de resistências para fornecer uma saída que tem um ganho de precisão totalmente diferencial ou atenuação. Estão ligados entre si por dois pinos de referência, o utilizador pode ajustar a saa em modo comum baseado.

4. A FIG conexão cruzada - Soluções gera um amplificador de instrumentação de saída diferencial.

ganho In_A introduzido pela seguinte equação. Desde que seja exibido de tensão de entrada no terminal positivo da entrada do amplificador de instrumentação de tampão 2, e a tensão e a outra extremidade da resistência R2 R30 V, o ganho, portanto, estes tampões de acordo com a equação aplicável não inversão de configuração do amplificador operacional. Da mesma forma, um buffer de entrada para o amplificador de instrumentação, o ganho segue a configuração do amplificador operacional de inversão. Porque todas as resistências no amplificador diferencial são combinados, de modo que o ganho da saída tampão 1.

A resistência interna correspondente de amplificadores de instrumentação são FIG tecnologia de ligação transversal crítica.

VOUT_A = -V1 × (R1 / R3 - R1 / R2)

VOUT_B = V1 × (R1 / R3 - R1 / R2)

O princípio da simetria, se a tensão V2 é aplicado e ligado à terra In_A IN_B, os resultados são os seguintes:

VOUT_A = V2 × (R1 / R3 - R1 / R2)

VOUT_B = -V2 × (R1 / R3 - R1 / R2)

Os resultados obtidos através da adição destes dois ganho do circuito.

VIN = In_A - In_B = V1 - V2

Vout = VOUT_A- VOUT_B

Ganho = 2 × (R1 / R2 - R1 / R3)

Ajuste de ganho resistências R3 e R2 ganho do circuito, e requer apenas uma resistência para alcançar um sinal totalmente diferencial. Resistência depende da instalação da saída positiva / negativa. instalação R3 não resultará no segundo termo da equação de ganho torna-se zero. Assim, pode ser obtido um ganho de 2 × R1 / R2. R2 não está instalado fará com que o primeiro termo no ganho equação torna-se zero. Assim, pode ser obtido um ganho de -2 × R1 / R3. Um outro ponto a salientar é puramente uma relação de ganho, o ganho pode ser conseguido em menos de 1. Lembre-se, desde que R2 e R3 têm o efeito oposto sobre o ganho, o uso de dois resistores vai fazer um primeiro ganho maior do que o estágio de ganho de saída. Se acidentalmente seleccionar o valor da resistência, o resultado vai aumentar devido ao desvio do primeiro amplificador operacional no estágio de saída causado.

Para demonstrar a aplicação prática do circuito, que colocar dois instrumentação AD8221 amplificador ligado. Folha de dados de R1 como 24.7k, por isso, quando R2 é 49.4k, o ganho é igual a 1 podem ser alcançados.

In_A o sinal de entrada CH1, CH2 é VOUT_A, CH3 é VOUT_B. Saídas A e B jogo e invertendo a diferença de magnitude igual ao sinal de entrada.

6. A FIG conexão cruzada gera um sinal de saída do amplificador de instrumentação diferencial, ganho = 1 com os resultados medidos.

Em seguida, o ganho de resistência 49.4k R2 move de R3, um novo ganho do circuito-1. Agora, a diferença entre a entrada e saída OUT_A invertido igual ao sinal de entrada em amplitude.

7. A FIG conexão cruzada gera um sinal de saída do amplificador de instrumentação diferencial sob o ganho condição = -1 resultados medidos.

Como mencionado acima, uma restrição outras tecnologias não pode ser conseguida de atenuação. A equação de ganho, usando R2 = 98.8k, circuito de atenuação do sinal de entrada iria dobrar.

8. A FIG conexão cruzada gera um sinal de saída do amplificador de instrumentação diferencial, como medido sob a condição de ganho = 1/2 resultados obtidos.

Finalmente, para provar que um ganho elevado, R2 = 494 seleccionado para atingir L = 100.

9. A Fig de conexão cruzada gera um diferencial de instrumentação amplificador de instrumentação amplificador de sinal de saída, a 100 o ganho condição = resultados medidos.

O desempenho do circuito é descrito de acordo com a equação de ganho. Para um melhor desempenho, use este circuito deve tomar algumas precauções. resistores de ganho aumentar a precisão e instrumentação deriva de erro de ganho do amplificador, e, portanto, para selecionar o apropriado de acordo com os requisitos de tolerância de erro. Uma vez que Rg pino capacitância no amplificador de instrumentação pode resultar num desempenho de frequência baixa, de modo que o desempenho de alta frequência, se desejado, ser notado que estes nodos. Além disso, a temperatura entre o amplificador de instrumentação de dois compensar a deriva, devido à incompatibilidade faz com que as perturbações do sistema, de modo que neste arranjo e a carga deve ser observado. Dupla amplificador de instrumentação do canal, como o AD8222, ajuda a superar esses problemas potenciais.

conclusão

a tecnologia de ligação cruzada para manter as propriedades desejadas do amplificador de instrumentação, enquanto proporciona uma funcionalidade adicional. Apesar de todos os exemplos aqui discutidos são implementados saída diferencial, mas no circuito de ligação transversal, a saa em modo comum não é afectada pela resistência do desfasamento, diferente de outras arquitecturas. Portanto, sempre capaz de conseguir a saída diferencial verdadeiro. Além disso, como mostrado na Equação ganho, atenuação diferencial do sinal é possível, o que elimina a necessidade do uso de um amplificador de funil, no passado, que é essencial. Por último, a polaridade das resistências de saída de ganho determinado pela posição (R2 ou R3), que o utilizador adiciona mais flexibilidade.

Autor:

Matthew "Rusty" Juszkiewicz é um engenheiro de produto na Wilmington Massachusetts, produtos e soluções lineares da ADI (LPS) Divisão. Ele recebeu um mestrado em engenharia elétrica em 2015 depois de se juntar ADI na Universidade Northeastern US