Чому для підсилювача приладів використовують два ступені?

Коли ми маємо двоступеневий підсилювач приладів, такий як наступний.

Для чого нам потрібен перший етап двох операційних підсилювачів? Не могли б ми просто ввести V1 і V2 в диференціальний підсилювач?

Конструкція 3-х підсилювачів має три основні переваги порівняно з одним диференціальним підсилювачем.

1. Вхідний опір набагато вищий, оскільки входи вводять безпосередньо в вхідний підсилювач, а не в резистивний дільник.
2. Коефіцієнт посилення можна встановити, змінивши один резистор, тому критичні деталі можна легко інтегрувати до однієї мікросхеми (максимальної симетрії) за допомогою одного зовнішнього резистора для встановлення посилення.
3. У конфігураціях з високим коефіцієнтом посилення відхилення загального режиму набагато краще, оскільки коефіцієнт посилення першого етапу ефективно примножує відхилення загального режиму другого ступеня.

Зауважте, що загалом краще використовувати конкретну мікросхему підсилювача приладів, ніж намагатися побудувати її самостійно з окремих частин. Наявність всього на одній мікросхемі покращує симетрію і, отже, загальне відхилення режиму.

$T\Omega$

Окрім проблем, пов'язаних із вхідним опором, посилення в два етапи забезпечує кращу частотну характеристику.

Там поза одноступінчатий, високий вхідний імпеданс, диференційний підсилювач.

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

Без Rg це має виграш (f + 1). Rg можна використовувати для збільшення виграшу.

Однак він має компроміси щодо продуктивності щодо версії з 3 підсилювачами.

а) Він має менший коефіцієнт посилення у відкритому циклі, тому дуже високі коефіцієнти посилення не є стабільними
b) Два сигнальних траси мають різний фазовий зсув, тому загальне відхилення режиму працює лише на низьких частотах. Ви можете трохи покращити це за допомогою стратегічно розміщеного конденсатора, хоча
в) При низьких коефіцієнтах посилення загальний діапазон режимів обмежений проміжком живлення
d) Малювати складніше правильно, ніж версія з 3 підсилювачами. Лише нещодавно я створив мнемонічний засіб для отримання резисторів у потрібних місцях з пам'яті.

Але якщо у вас залишилося лише 2 підсилювачі, то це спрацює. Це дозволяє контролювати коефіцієнт підсилення за допомогою однієї змінної резистора, як і у версії 3 підсилювача, але, на жаль, саме у версії 3 ампер цей резистор плаває.

Наведені вище відповіді достовірні, але я хочу щось додати. Розглянемо диференціальний підсилювач:

Коли людина хоче змінити коефіцієнт підсилення підсилювача (наприклад, для використання максимальної роздільної здатності АЦП), два резистори зі значенням K⋅R повинні регулюватися ідеально синхронно, за допомогою електромеханічних регульованих резисторів, тому незначне пробіг або зношування цих резисторів призводить до дисбалансу між значенням цих двох резисторів, то це призводить до того, що не можна нехтувати загальним коефіцієнтом режиму. Зазвичай загальний режим на попередньому етапі (наприклад, міст пшеничного каменю) набагато більший за диференціальний режим, тоді він призводить до помилкових вимірювань.