Enstrümantasyon amplifikatöründeki koruma devresini anlama

Yapacak bir projem var ama neler olup bittiğini anlamakta zorlanıyorum. Aşağıdaki devrede, direnç değerlerini hesaplamam, op-amp'leri seçmem ve her şeyin nasıl çalıştığını açıklamam gerekiyor.

Bu EMG için bir amperdir ve koruma devresinin (U1C, R1, R2) nasıl çalıştığını anlayamıyorum. Elektronik Sanatı'nda da benzer bir şey gördüm, ancak koruma devresi kalkanı referans aldı (bu bana mantıklı geliyor). Ancak, burada op-amp çıkışı kazanç ayar dirençlerine bağlıdır ve CMRR'yi geliştirdiği simülasyonlarından aldım, ancak çalışma prensibini anlamıyorum.

Ayrıca, neden R1 ve R2 10kΩ, 10Ω veya 10MΩ değil? Toleransı nasıl seçerim? Diğer dirençler için de aynı sorum var. Sadece INA128 in-amp'den değerler aldım. Anladığım kadarıyla, diferansiyel amplifikatörde küçük direnç değerlerini seçmiyoruz, çünkü aralarındaki uyumsuzluk CMRR'yi büyük değer dirençlerinden daha fazla etkileyecek, ancak büyük değerler gürültülü ve aynı zamanda yeterli önyargı akımı sağlamalıyız, bu yüzden 10kΩ-100kΩ arasında seçim yapın. Giriş tamponlarında 600-1000 kazanımı için büyük değer dirençlerine ihtiyacımız var, ancak çok büyük dirençler giriş hatası oluşturuyor, gürültülü, parazit kapasitansa sahip, ancak doğru olup olmadığımdan emin değilim.

instrumentation-amplifier

— Arşimet
kaynak

+1, U1C kurulumunun CMRR'ye nasıl yardımcı olduğunu tam olarak duymak için.

— MadHatter

Bir enstrümantasyon amplifikatörü inşa etmek için hiçbir neden yoktur. AD622 gibi bir tane satın alarak çok daha iyi performans elde edersiniz. Koruma devresi ile uğraşmamayı düşünebilirsiniz - sizi performans yoluyla çok fazla satın almaz.

— Scott Seidman

Aslında, kazanç direnci için seri olarak bir çift hassas direnç kullanarak ve orta noktayı bir op amp ile tamponlayarak, bir inamptan bir koruma veya tahrikli bacak oluşturabilirsiniz.

— Scott Seidman

U1C'nin CMRR'yi nasıl etkilediğini anlatan bir açıklamam var. Ayrıca aşağıdaki açıklamanın PDF dosyasını yaptım ve burada bulunan sürücüme yükledim . PDF dosyasını aşağıdakilerden daha kolay okunur

Açıklama:

Ağ devresi iki kısma ayrılabilir. İlk bölüm U1B, U1C ve U1D'den oluşur. İkinci kısım U1A'dan (olağan diferansiyel amplifikatör devresi) oluşur.

İlk kısmı, girişi alan ve CMRR'yi artıran kısmı düşünün. Op-amp U1C'de + Ve terminalindeki ve –Ve terminalindeki voltaj eşittir. Yani her ikisi de sıfır hızdır. Bu, aşağıdaki devrede (devrenin ilk yarısı) V voltajının sıfır olduğu anlamına gelir:

Giriş bias akımı neredeyse sıfır olduğundan, op-amp neredeyse 0 akım çeker. KCL yasası ile yukarıdaki devreden şunları elde ederiz:

\frac{0 - V_{2}}{{R,}_{1}} = \frac{V_{1} - 0}{{R,}_{2}}

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

Gibi $R_1$ eşit olur $R_2$ , anlıyoruz $V_2 = -V_1$ . Bunların $V_1$ ve $V_2$ diferansiyel yükselticiye girişlerdir. Böylece giriş sinyalinin farkı artar ve ortalamaları sıfır olur $R_1$ eşit olur $R_2$ . Ve bu op-amp U1C'nin yardımıyla olur (bu op-amp'in sıfır akım çekerek ve V = 0 yaparak yardımcı olduğunu unutmayın).

Daha fazla açıklama:

Sol üst op-amp U1D'yi analiz edelim. Op-amp U1C çıkışı olsun $x$ volt. Bu nedenle op-amp U1C, aşağıda gösterildiği gibi ayrı bir voltaj kaynağı olarak modellenmiştir:

Yukarıdaki op-amp U1D'nin çıkışı:

V_{2} = \frac{1 + {R,}_{7}}{{R,}_{9}} \cdot (V_{b} - x)

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

Bu aslında bizim $V_2$ . Benzer şekilde, U1B'nin çıktısı:

V_{1} = \frac{1 + {R,}_{8}}{{R,}_{10}} \cdot (V_{bir} - x)

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

Bu aslında bizim $V_1$ .

Gibi ${V_1}\cdot{R_1}={-V_2}\cdot{R_2}$ ve $R_1=R_2$ (şekilde), şunu elde ederiz:

x = V_{bir} + V_{b}

$x = V_a+V_b$

Yani

V_{1} = \frac{1 + {R,}_{8}}{{R,}_{10}} \cdot (\frac{V_{bir}}{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_{bir}}{2})

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

Gibi $R_8=R_7$ ve $R_9=R_{10}$ , şunu elde ederiz:

V_{1} = V_{bir} - V_{b}

$V_1=V_a-V_b$

V_{2} = V_{b} - V_{bir}

$V_2=V_b-V_a$

Şimdi aşağıdaki devreyi düşünün

Yukarıdaki devreden

C M R, R, = \frac{V_{1} - V_{2}}{\frac{V_{1} + V_{2}}{2}}

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

Yukarıdaki değerlerden şunu elde ederiz:

C M R, R, = \frac{2 (V_{bir} - V_{b})}{0} = \infty

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

Direniş tam olarak eşit olamadığı için CMMR eşit sonsuzluğu teoridir. Tolerans seviyesi vardır.

Not: CMRR, U1B, U1C ve U1D'nin etkilerini dikkate alarak diferansiyel amplifikatör için değerdir.

— user3219492
kaynak