Инструментальный усилитель на основе сдвоенного ОУ

Хотя монолитные инструментальные усилители дешевле, чем их дискретные и модульные предшественники, небольшой ассортимент монолитных инструментальных усилителей ограничивает их использование. Однако выбор возможных решений можно расширить, получив дифференциальный отклик инструментального усилителя от сдвоенного операционного усилителя (Рисунок 1). Для обеспечения шумов и входных токов смещения более низких, чем можно получить от монолитных инструментальных усилителей, в схеме используются операционные усилители (ОУ) с полевыми транзисторами на входах.

Обеспечив общий путь сигнала обратной связи для двух сторон сдвоенного ОУ, можно сделать инструментальный усилитель.
Рисунок 1. Обеспечив общий путь сигнала обратной связи для двух сторон
сдвоенного ОУ, можно сделать инструментальный усилитель.

На Рисунке 1 цепи обратной связи двух операционных усилителей соединены между собой так, чтобы IC1B был инвертирующим усилителем в цепи обратной связи IC1A. Каждый усилитель поддерживает высокоимпедансный вход внешнего сигнала, требуемый для инструментального усилителя. (Входной ток смещения этой схемы при температуре 25 °C составляет 2 пА).

Обратные связи с выходов обоих усилителей устанавливают на резисторе RG напряжение, равное (V1 – V2). Поэтому сигнальный ток в комбинированной цепи обратной связи пропорционален дифференциальному входному напряжению и обратно пропорционален величине сопротивления RG. Выходное напряжение VOUT равно G(V1 – V2), то есть

Сопротивление резистора RG выбирают, исходя из желаемого коэффициента усиления G, который может варьироваться от значения 2 (RG отсутствует) до максимума, ограниченного только коэффициентом усиления ОУ без обратной связи, допустимой ошибкой усиления и требуемой полосой пропускания. Схема на Рисунке 1 обеспечивает полосу пропускания 2 кГц при коэффициенте усиления 2000. В целом полоса пропускания составляет примерно 2 МГц/G. Более того, выходное смещение равно разности смещений операционных усилителей, умноженной на G.

Важной характеристикой инструментальных усилителей является способность подавления синфазного сигнала постоянного тока, которая для схемы на Рисунке 1 зависит главным образом от согласования сопротивлений четырех резисторов, обозначенных R. Коэффициент подавления синфазного сигнала постоянного тока находится в обратной зависимости от величины рассогласования сопротивлений резисторов, то есть при допустимом отклонении 0.01% он выражается отношением 10,000 к 1 (–80 дБ). С другой стороны, коэффициент подавления синфазного сигнала переменного тока ограничен неравенством коэффициентов обратной связи операционных усилителей. Цепь в затемненной области схемы позволяет компенсировать влияние неравенства коэффициентов обратной связи там, где это необходимо – в приложениях, в которых частота синфазного напряжения превышает диапазон частот полезных сигналов.

Наконец, обратите внимание, что размах выходного напряжения операционного усилителя IC1B (комбинация дифференциального и синфазного сигналов) шире диапазона VOUT. Это выходное напряжение равно

и должно оставаться в пределах допустимого диапазона синфазных входных напряжений операционного усилителя, чтобы обеспечить его работу в линейном режиме.

  1. Datasheet Texas Instruments OPA2111

Добавить свое объявление

* заполните обязательные данные

Статистика eFaster:

посетило сегодня 1320
сейчас смотрят 16
представлено поставщиков 1570
загружено
позиций
25 067 862