Enstrümantasyon amplifikatörü için neden iki aşama kullanılıyor?

Aşağıdaki gibi iki aşamalı bir enstrümantasyon amplifikatörünüz olduğunda.

Neden iki İşlemsel Yükselticinin ilk aşamasına ihtiyacımız var? V1 ve V2'yi diferansiyel amplifikatöre giremez miydik?

3 op-amp tasarımının tek bir op-amp diferansiyel amplifikatöre göre üç ana avantajı vardır.

1. Giriş empedansı çok daha yüksektir, çünkü girişler dirençli bir ayırıcıdan ziyade doğrudan bir op-amp girişine geçer.
2. Kazanç, tek bir direnç değiştirilerek ayarlanabilir, böylece kritik parçalar kazancı ayarlamak için tek bir harici dirençle bir çipe (simetriyi en üst düzeye çıkararak) kolayca entegre edilebilir.
3. Yüksek kazançlı yapılandırmalarda, ortak mod reddi çok daha iyidir çünkü birinci aşamanın kazancı, ikinci aşamanın ortak mod reddini etkili bir şekilde çarpar.

Genel olarak, belirli bir enstrümantasyon amplifikatör çipi kullanmak, onu ayrı parçalardan kendiniz oluşturmaya çalışmaktan daha iyidir. Her şeyin bir çip üzerinde olması simetriyi ve dolayısıyla ortak mod reddetmeyi geliştirir.

$T\Omega$

Giriş empedansı endişelerine ek olarak, iki aşamada kazanç daha iyi frekans yanıtı sunar.

Orada olan tek kademeli, yüksek giriş empedansı, diferansiyel amplifikatör.

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Rg olmadan, bunun kazancı vardır (f + 1). Rg, kazancı arttırmak için kullanılabilir.

Ancak, 3 amplifikatör versiyonu üzerinde performanstan ödün veriyor.

a) Daha az açık döngü kazancı vardır, bu nedenle çok yüksek kazançlar sabit değildir
b) İki sinyal yolu farklı faz kaymasına sahiptir, bu nedenle ortak mod reddetme sadece düşük frekanslarda çalışır. Stratejik olarak yerleştirilmiş bir kapasitör ile bunu biraz geliştirebilirsiniz.
C) Düşük kazançlarda, ortak mod aralığı güç kaynağı boşluğu ile sınırlıdır
d) 3 amplifikatör versiyonundan daha doğru çizmek daha karmaşıktır. Son zamanlarda dirençleri doğru yerlerden hafızadan almak için bir anımsatıcı oluşturdum.

Ancak, yalnızca 2 amplifikatörünüz kaldıysa çalışır. Tek bir değişken dirençle kazancı kontrol etmenize izin verir, tıpkı 3 amplifikatör versiyonu gibi, ama maalesef sadece 3 amper versiyonu, bu direnç yüzer.

Yukarıdaki cevaplar güvenilir, ama bir şey eklemek istiyorum. Diferansiyel amplifikatörü düşünün:

Bir kişi amplifikatör kazancını değiştirmek istediğinde (örneğin ADC'nin maksimum çözünürlüğünü kullanmak için) K⋅R değerine sahip 2 rezistörün elektromekanik olarak ayarlanabilir dirençlerle mükemmel senkronize olarak ayarlanması gerekir, bu nedenle bu dirençlerin hafif bir salgısı veya aşınması dengesizliğe neden olur. bu iki direncin değeri arasında ortak mod faktörünün ihmal edilmemesi ile sonuçlanır. Genellikle önceki aşamadaki ortak mod (örneğin Wheatstone köprüsü) diferansiyel moddan çok daha büyüktür, o zaman yanlış ölçümlere neden olur.