Розуміння схеми захисту в підсилювачі приладів

У мене є проект, але я маю проблеми з розумінням того, що насправді відбувається. У схемі нижче я повинен обчислити значення резистора, вибрати оп-ампер і пояснити, як працює вся справа.

Це вбудований підсилювач для ЕМГ, і я не можу зрозуміти, як працює охоронна схема (U1C, R1, R2). Я бачив подібну річ у «Мистецтві електроніки», але охоронний контур посилався на щит (що для мене є сенсом). Однак тут вихідний підсилювач підключений до резисторів, що встановлюють посилення, і я отримав з симуляцій, що це покращує CMRR, але я не розумію принципу роботи.

Крім того, чому R1 і R2 10kΩ, а не 10Ω або 10MΩ? Як я вибираю допуск? У мене те саме питання щодо інших резисторів. Я щойно вибрав значення з INA128 в ампер. З того, що я розумію, ми не вибираємо малих значень резистора в диференціальному підсилювачі, тому що невідповідність між ними впливатиме на CMRR більше, ніж на резистори великого значення, але великі значення шумно, і ми також повинні забезпечити достатній струм зміщення, тому ми повинні вибирайте між 10kΩ-100kΩ. У вхідних буферах нам потрібні резистори великої величини для посилення 600-1000, але занадто великі резистори створюють помилку введення, шуміть, мають паразитарну ємність тощо, але я не впевнений, чи правильно я.

instrumentation-amplifier

— Архімед
джерело

+1, щоб почути точне пояснення того, як налаштування U1C допомагає CMRR.

— MadHatter

Немає підстав для побудови підсилювального приладу. Купуючи один, на зразок AD622, ви отримаєте набагато кращі показники. Ви можете подумати, що ви не турбуєтесь із захисним ланцюгом - це не дуже придбає вас за продуктивністю.

— Скотт Сейдман

Фактично, можна створити захисну або ведену ногу з потужністю, використовуючи пару точних резисторів послідовно для резистора посилення та буферизацію середньої точки з підсилювачем.

— Скотт Сейдман

У мене є пояснення, яке говорить про те, як U1C впливає на CMRR. Я також зробив PDF-файл із наступним поясненням і завантажив у свій диск, який можна знайти тут . PDF-файл легко читати, ніж наведено нижче

Пояснення:

Ланцюг мережі можна розділити на дві частини. Перша частина складається з U1B, U1C та U1D. Друга частина складається з U1A (звичайна схема диференціального підсилювача).

Розглянемо першу частину, частину, яка приймає вхід і збільшує CMRR. На підсилювачі U1C напруга на терміналі + Ve і –Ve термінал рівні. Тож обидва - нульовий волатаж. Таким чином, це означає, що напруга V дорівнює нулю в наступній схемі (перша половина ланцюга):

Оскільки вхідний струм зміщення майже дорівнює нулю, підсилювач підсилює майже 0 струму. Отже, згідно із законом KCL, з наведеної схеми ми отримуємо:

\frac{0 - V_{2}}{R_{1}} = \frac{V_{1} - 0}{R_{2}}

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

Як $R_1$ стає рівним $R_2$ , ми отримуємо $V_2 = -V_1$ . Пам'ятайте, що ці $V_1$ і $V_2$ є входами в диференціальний підсилювач. Тож різниця вхідного сигналу збільшується і їх середнє значення стає нульовим як $R_1$ стає рівним $R_2$ . І це відбувається за допомогою підсилювача U1C (пам'ятайте, що цей підсилювач допомагає, проводячи нульовий струм, і він робить V = 0).

Більше пояснення:

Проаналізуємо верхній лівий підсилювач U1D. Нехай вихід оптичного підсилювача U1C буде $x$ вольт. Таким чином, підсилювач U1C був змодельований як окреме джерело напруги, як показано нижче:

Вихідним способом вищевказаного підсилювача U1D є:

V_{2} = \frac{1 + R_{7}}{R_{9}} \cdot (V_{б} - х)

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

Це власне наше $V_2$ . Аналогічно, вихід U1B дорівнює:

V_{1} = \frac{1 + R_{8}}{R_{10}} \cdot (V_{а} - х)

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

Це власне наше $V_1$ .

Як ${V_1}\cdot{R_1}={-V_2}\cdot{R_2}$ і $R_1=R_2$ (з рисунка), отримуємо:

х = V_{а} + V_{б}

$x = V_a+V_b$

Тому

V_{1} = \frac{1 + R_{8}}{R_{10}} \cdot (\frac{V_{а}}{2} - \frac{V_{б}}{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_{б}}{2} - \frac{V_{а}}{2})

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

Як $R_8=R_7$ і $R_9=R_{10}$ , ми отримуємо:

V_{1} = V_{а} - V_{б}

$V_1=V_a-V_b$

V_{2} = V_{б} - V_{а}

$V_2=V_b-V_a$

Тепер розглянемо наступну схему

З наведеної схеми

С М R R = \frac{V_{1} - V_{2}}{\frac{V_{1} + V_{2}}{2}}

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

З наведених вище значень ми отримуємо:

С М R R = \frac{2 (V_{а} - V_{б})}{0} = \infty

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

Рівність нескінченності CMMR - це лише теорія, оскільки опір не може бути точно рівним. Вони мають рівень толерантності.

Примітка: CMRR - значення для диференціального підсилювача з урахуванням ефектів U1B, U1C та U1D.

— користувач3219492
джерело