В дифференциальном усилителе используются цифровые потенциометры

Иногда требуется измерить слабый сигнал на фоне большого синфазного сигнала. Широкое применение в таких приложениях находят традиционные инструментальные усилители, внутренняя структура которых основана на двух или трех операционных усилителях. Схема на Рисунке 1 представляет альтернативный подход, который может быть полезен, когда низкая стоимость и низкий дрейф важнее высокой точности.

Для установки коэффициента усиления этого недорогого дифференциального усилителя используется цифровой потенциометр.
Рисунок 1. Для установки коэффициента усиления этого недорогого
дифференциального усилителя используется цифровой
потенциометр.

Использованная в схеме микросхема IC1 представляет собой цифровой потенциометр AD5235 с энергонезависимой памятью, имеющий 1024 положения движка. Кроме того, использована микросхема усилителя с автоподстройкой нуля AD8628 (IC2), образующая дифференциальный усилитель с коэффициентом усиления 15. Возможность программирования AD5235 позволяет выполнять установку и подстройку усиления за один шаг. Усилители с автоподстройкой нуля, такие как AD8628 и семейство AD855x, являются лучшим выбором для таких приложений. Они имеют высокую точность по постоянному току и незначительные выходные ошибки. Долговременная стабильность усилителей с автоподстройкой нуля исключает необходимость повторной калибровки. При минимальном коэффициенте подавления синфазного сигнала усилителем с автоподстройкой нуля, равном 140 дБ, основным ограничивающим фактором в большинстве схем является согласование сопротивлений резисторов. Передаточная функция схемы на Рисунке 1 описывается выражением

  (1)

где

RAnBn – номинальное сопротивление между концами потенциометра;
RWnBn – сопротивление между движком W и выводом B: RWB = RAB × D/2N;
RWnAn – сопротивление между движком W и выводом A: RWA = RAB – RWB = RAB (1 – D/2N);
D – десятичный эквивалент двоичного слова;
N – количество бит.

Особая ситуация возникает, когда

Выражение для передаточной функции тогда сокращается до

  (2)

Можно видеть, что выходной сигнал представляет собой разность сигналов на двух входах, умноженную на коэффициент усиления, значение которого можно установить любым, включая единичное. Выражение (2) справедливо, поскольку все резисторы объединены на одном кристалле и, следовательно, их сопротивления точно совпадают. Коэффициент подавления низкочастотного синфазного сигнала составляет примерно 98 дБ (Рисунок 2). Благодаря точному согласованию элементов микросхем, температурный коэффициент схемы может достигать 15 ppm/°C. Хотя характеристики схемы ниже, чем у прецизионных инструментальных усилителей, она подходит для многих недорогих приложений.

График зависимости коэффициента подавления синфазного сигнала (CMRR) от частоты для схемы Рисунок 1 дает значение 98 дБ.
Рисунок 2. График зависимости коэффициента подавления синфазного сигнала
(CMRR) от частоты для схемы Рисунок 1 дает значение 98 дБ.
  1. Datasheet Analog Devices AD5235
  2. Datasheet Analog Devices AD8628WARZ-RL

ООО «Мегател», ИНН 3666086782, ОГРН 1033600037020

Добавить свое объявление

* заполните обязательные данные

Статистика eFaster:

посетило сегодня 932
сейчас смотрят 52
представлено поставщиков 1575
загружено
позиций
25 067 862