Материалы по всему курсу схемотехники (необработанное) (1.3.1.1.1.2 Измерительный усилитель на трех ОУ)

Посмотреть архив целиком

Измерительный усилитель на трех ОУ

Улучшить характеристики рассмотренной схемы измерительного усилителя можно, включив между источником сигнала и каждым из входов неинвертирующий повторитель. Эти повторители будут служить буферами, в результате чего входное сопротивление измерительного усилителя повысится, а влияние выходного сопротивления источников сигнала на дифференциальный коэффициент усиления и КОСС практически будет устранено. Недостатком такого решения является то, что здесь потребуется большой КОСС и в повторителях и в выходном ОУ. Лучшими характеристиками обладает схема, приведенная на рис. 23, и принятая в качестве стандартной схемы измерительного усилителя.

Рис. 23. Схема измерительного усилителя на трех ОУ

Как видно из рис. 23, напряжение на резисторе R1 составляет U1 – U2. Отсюда следует,что

Эта разность преобразуется дифференциальным усилителем на ОУ3 в напряжение Uвых относительно земли. Обычно выбирается R2 = R3 и R4 = R5 = R6 = R7. В таком случае дифференциальный коэффициент усиления

Коэффициент усиления синфазного сигнала (из-за разбаланса резисторов):

(29)

Коэффициент усиления синфазного сигнала (из-за конечного значения КОСС ОУ3):

КСФ2 = 1/КОССОУ3

(30)

Общий КОСС измерительного усилителя определяется соотношением (28).

Пример 2. Пусть в схеме на рис. 23 R1= 1 кОм,R2 = R3 = 50 кОм, R4 = R6 = R7 = 10 кОм. Сопротивление резистора R5 отличается от номинального значения 10 кОм на 1% и составляет 9,9 кОм. Тогда дифференциальный коэффициент усиления схемы равен 101, а КОСС – 20200, что выше, чем в предыдущем примере.

Измерительные усилители на трех ОУ выпускаются в виде ИМС с внутренними согласованными резисторами (AD623, LM363, ICL7605 и др.). Обычно они имеют выводы для подключения внешнего резистора R1, которым задается дифференциальный коэффициент усиления. Например, измерительный усилитель INA118 фирмы Burr-Brown имеет низкое смещение нуля Uсм = 50 мкВ, широкий диапазон напряжений питания (+/-1,35 ... +/-18 В) и входных напряжений (до +/-40 В), малый потребляемый ток – 0,35 мА и широкий диапазон коэффициентов усиления (1 – 10000), устанавливаемых одним внешним резистором. В табл. 1 представлены основные характеристики некоторых моделей измерительных усилителей.

Таблица 1

Модель

Uпит, В

Усиле- ние

Uсм, мВ

Вх. ток, нА

Погрешн. усиления (К=10), %

КОСС, дБ

Скор. нараст., В/мкс

Ток потр., мА

Примечание

INA143

+/-2,25... +/-18

0,1; 10

0,25

-

-

86

5

0,95

1 ОУ с переключаемыми выводами резисторов

MAX4199

2,7...7,5

10

0,5

-

0,03

-

-

0,05

1 ОУ. Микромощный

INA146

+/-2,25... +/-18

0,1...100

-

-

-

80

0,45

0,57

2 ОУ. Допустимые синфазное и дифференциальное напряжения - +/-100 В

INA118

+/-1,35... +/-18

1...1000

0,12

5

0,02

110 (K=10)

0,9

0,38

3 ОУ. Допустимые синфазное и дифференциальное напряжения - +/-40 В

INA116

-

1...1000

1

25фА

0,02

106 (K=100)

0,8

-

3 ОУ. Допустимые синфазное и дифференциальное напряжения - +/-40 В

PGA204

-

1;10; 100;1000

0,05

20

0,024

110 (K=100)

0,7

-

Программируемый коэффициент усиления

AD623

+/-2,5... +/-6

1...1000

0,2

25

0,35

90 (K=10)

0,3

0,58

3 ОУ. Очень дешевый. Может ра- ботать с одним источником питания

AD625

+/-6... +/-18

1...10000

0,02

15

0,02

105 (K=10)

5

5

3 ОУ. Широкополосный

LT1167

+/-2,3... +/-18

1...10000

0,06

0,35

0,08

120 (K=100)

-

-

3 ОУ. Допустимые синфазное и дифференциальное напряжения - +/-100 В

МАХ4197

2,7...7,5

100

0,15

-

0,05 (K=100)

-

-

0,11

3 ОУ. Фиксированный коэффициент усиления







Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.