ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ 1. Назначение измерительных усилителей 2 Измерительные усилители (инструментальные усилители) представляют собой устройства с. - презентация

1 ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ 1

2 Назначение измерительных усилителей 2 Измерительные усилители (инструментальные усилители) представляют собой устройства с дифференциальным входом, построенные так, что они усиливают только разность напряжений, поданных на их входы, и не реагируют на синфазное напряжение. Типичные примеры применения измерительных усилителей

3 Измерительный усилитель на одном ОУ 3 При выполнении условия K Д >>K C дифференциальный сигнал синфазный сигнал (*) Преобразуя равенство (*), в выходном сигнале можно выделить V C K СФ1, где K СФ1 коэффициент усиления синфазного сигнала, обусловленный рассогласованием резисторов коэффициент усиления дифференциального сигнала Коэффициент усиления синфазного сигнала, обусловленный конечным значением КОСС ОУ, равен Коэффициент ослабления синфазного сигнала всей схемы Дифференциальные усилители INA133 и INA143 фирмы Burr-Brown Дифференциальный усилитель INA117 Для получения большого диапазона синфазных входных напряжений используется резистивный делитель напряжения 20:1. Рабочий диапазон синфазных напряжений составляет ±200 В. Коэффициент ослабления синфазной составляющей превышает 86 дБ.

4 Измерительный усилитель на двух ОУ 4 Для приема и усиления сигналов источников с относительно большим выходным сопротивлением, требуются усилители с большим входным сопротивлением При соблюдении условия По представленной схеме изготавливается измерительный усилитель с полевыми транзисторами на входах INA155. Внешним резистором устанавливается коэффициент усиления в пределах Усилитель имеет КООС=92 дБ

5 Измерительный усилитель на трех ОУ 5 Лучшими характеристиками обладает схема, приведенная на рисунке и принятая в качестве стандартной схемы измерительного усилителя. Отличительной особенностью схемы является наличие неинвертирующих повторителей. При R2=R1 и R3=R4=R5=R6 дифференциальный сигнал выходное напряжения при наличие смещения коэффициент усиления синфазного сигнала, обусловленный рассогласованием резисторов Пример. Пусть в схеме Rp=1 к Ом, R1=R2=50 к Ом, R3=R5=R6=10Ом. Пусть сопротивление резистора R4 отличается от номинального значения 10 к Ом на 1% и составляет 9,9 к Ом. Тогда дифференциальный коэффициент усиления схемы равен 101, а коэффициент ослабления синфазного сигнала Измерительные усилители на трех ОУ имеют КОСС выше, чем схемы на двух ОУ. Они выпускаются в виде ИМС с внутренними согласованными резисторами (AD620, LM363, ICL7605 и др.). Обычно эти ИМС имеют выводы для подключения внешнего резистора Rр, которым задается дифференциальный коэффициент усиления, а также вход опорного напряжения «REF», который используется во многих приложениях. Например, ИУ INA118 фирмы Burr-Brown имеет низкое смещение нуля V 0FF = 50 мкВ, широкий диапазон напряжений питания (± ±18 В) и входных напряжений (до ±40 В), малый потребляемый ток – 0,35 мА и широкий диапазон коэффициентов усиления ( ), устанавливаемых одним внешним резистором.

6 Сравнение измерительных усилителей 6 Преимущества измерительных усилителей на одном ОУ КОСС может быть подстроен внешним резистором до очень больших значений. Могут быть достигнуты высокие рабочие значения синфазных и дифференциальных входных напряжений. Низкая стоимость. Преимущества измерительных усилителей на трех ОУ Высокий КОСС без подстройки. Высокое входное сопротивление. Коэффициент усиления устанавливается одним резистором.

7 Прием слабых сигналов 7 При приеме слабых сигналов от удаленных датчиков необходимо принимать серьезные меры для снижения влияния внешних помех. Хорошие результаты дает создание на экране потенциала, совпадающего с синфазной составляющей напряжения входного сигнала.

8 Инструментальный усилитель AD AD усилитель сигналов мостовых датчиков с нулевым дрейфом и цифровой регулировкой смещения и коэффициента усиления. Разработанный для повышения точности и упрощения обработки сигналов мостовых датчиков давления, AD8555 также способен обрабатывать и другие дифференциальные и несимметричные сигналы. AD8555 использует запатентованную схему коррекции нуля компании ADI и технологию DigiTrim (установленный коэффициент усиления фиксируется за счет пережигания перемычек из поликристаллического кремния). В дополнение к очень низким напряжениям смещения и дрейфа, превосходным статическим и динамическим параметрам, AD8555 также содержит источники тока, подтягивающие аналоговые входы и позволяющие детектировать обрыв или закоротку входных цепей, и ФНЧ(с частотой среза до 400 к Гц), требующий только один внешний конденсатор. Выходная защелка с внешним опорным сигналом позволяет AD8555 работать на низковольтные АЦП.

9 Инструментальный усилитель AD Коэффициент усиления имеет цифровую регулировку по последовательному однопроводному интерфейсу в диапазоне от 70 до До записи постоянного значения коэффициента усиления можно производить сколь угодно большое количество его изменений. Напряжение смещения также имеет цифровую регулировку и масштабируется с изменением напряжения питания. При питании усилителя и АЦП от одного источника система становится нечувствительной к изменениям напряжения питания. Выходное напряжение смещения может регулироваться с точностью 0,4 % в диапазоне от V DD до V SS. Блокировка регулировки коэффициента усиления и смещения повышает надежность хранения данных. Коэффициент усиления первого каскада устанавливается в диапазоне от 4 до 6,4, в этом диапазоне имеется 128 значений коэффициента усиления (регулируются потенциометры Р1 и Р2). Усиление второго каскада составляет от 17,5 до 200 и может иметь 8 различных значений (регулируются потенциометры Р3 и Р4). величина кода на входе АЦП Схема измерительной системы

10 Мостовые измерительные схемы 10 Основное уравнение моста Мостовая измерительная схема (мост Уинстона) Условие баланса моста

11 Мостовые измерительные схемы 11 Нелинейность функциональных зависимостей нежелательна, поэтому представляют интерес схемы, устраняющие нелинейность

12 СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ