Wzmacniacz pomiarowy małej mocy z różnicowym wejściem i wyjściem

61_62_got
Obecnie wszystkie dostępne na rynku wzmacniacze pomiarowe z trzema wzmacniaczami operacyjnymi oferują wyjście single-ended, ale wiele aplikacji mogłoby zyskać na wzmacniaczu z wyjściem różnicowym.

Oferując wiele zalet w stosunku do single-ended, w pełni różnicowy wzmacniacz pomiarowy posiada większą odporność na źródła zakłóceń w trybie wspólnym, osiąga niższe zniekształcenia drugiej harmonicznej i wyższy stosunek sygnału do szumu oraz zapewnia łatwy sposób na połączenie z nowoczesnym przetwornikiem ADC z różnicowym wejściem.
Rysunek 1 pokazuje implementację obwodu w pełni różnicowego wzmacniacza pomiarowego o małej mocy utworzonego przez kaskadę precyzyjnego podwójnego wzmacniacza operacyjnego OP2177, podwójnego wzmacniacza operacyjnego (IC1) i w pełni różnicowego wzmacniacza / sterownika ADC AD8476 (IC2).
Pobierając mniej niż 1,2mA prądu zasilającego, złożony wzmacniacz ma zakłócenia na wejściu 11nV/√Hz, maksymalny prąd polaryzacji na wejściu wynosi 2nA, maksymalne napięcie wejściowe 75µV odniesione do napięcia niezrównoważenia, i maksymalne napięcie 0,9µV/K odniesione do dryfu napięcia niezrównoważenia.
Wzmacniacz OP2177 i rezystory ustawiające wzmocnienie RF1, RF2 i RG tworzą przedwzmacniacz wzmacniacza pomiarowego i ustawiają wzmocnienie napięcia wzmacniacza według następujących zależności (wzór 1, 2 i 3):
61_62_wzór
Układ AD8476 służy, jako układ odejmujący wzmacniacza pomiarowego; w ten sposób odbiera wzmocniony sygnał z przedwzmacniacza, odrzuca składową w trybie wspólnym i przekazuje składową różnicową.
Wzmacniacz AD8476 ma współczynnik tłumienia wspólnego o wartości 90dB (CMMR), dzięki czemu wzmacniacz może osiągnąć 90dB CMRR nawet przy wzmocnieniu jedności.
Przy wyższych wzmocnieniach błędy indukowane przez sygnał wejściowy w trybie wspólnym są dodatkowo redukowane przez wzrost napięcia przedwzmacniacza w odniesieniu do wejścia.
Ponieważ wzmacniacz pomiarowy wykorzystuje topologię trzech wzmacniaczy operacyjnych, dopasowanie między dyskretnymi rezystorami RF1, RF2 i RG ustawia dokładność wzmocnienia wzmacniacza – parametr, który można łatwo skalibrować – ale nie ogranicza współczynnika CMRR wzmacniacza.
Układ AD8476 implementuje także sterowanie wyjściem wzmacniacza różnicowego pomiarowego, umożliwiając bezpośrednie sterowanie różnicowym wejściem przetwornika ADC do 500kSa/s.
Opcjonalna sieć RZ – CZ tworzy jednobiegunowy filtr dolnoprzepustowy, który można wykorzystać, jako filtr antyaliasingowy (ang. anti-aliasing filter).
Idealny filtr antyaliasingowy przepuszcza wszystkie odpowiednie częstotliwości wejściowe (poniżej f1) i odcina wszystkie niepożądane częstotliwości (powyżej f1). Jednak taki filtr nie jest fizycznie możliwy do zrealizowania.
Napięcie wyjściowe we wspólnym trybie wzmacniacza pomiarowego jest ustawiane poprzez sterowanie pinu VOCM układu AD8476. Jeśli ten pin pozostanie niepodłączony, napięcie wyjściowe we wspólnym trybie wzmacniacza znajdzie się w połowie zakresu napięcia zasilania.
Podczas korzystania ze wzmacniacza pomiarowego do sterowania przetwornika ADC, pin VOCM AD8476 powinien być podłączony do napięcia w trybie wspólnym wymaganym przez przetwornik ADC.
Autor: Sandro Herrera

Komentarze z Facebooka

Komentarze obecnie - OFF.