1 / 76

A E M C

Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informa ţ iei. parate lectronice de ăsurare şi ontrol. A E M C. Prelegerea nr. 7 AMPLIFICATOARE INSTRUMENTAŢIE. Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi

conan
Download Presentation

A E M C

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei parate lectronice deăsurare şi ontrol AE MC Prelegerea nr. 7 AMPLIFICATOARE INSTRUMENTAŢIE

  2. Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei DEFINIŢIE. Amplificatorul instrumentaţie este un circuit în buclă închisă cu două intrări şi câştig la semnal diferenţial de intrare. Este un circuit des folosit a cărui primă funcţie este de a amplifica cu acurateţe tensiunea aplicată intrărilor sale. În mod ideal, amplificatorul instrumentaţie răspunde numai la diferenţa între cele două semnale de intrare şi manifestă impedanţe infinte între cele două borne de intrare şi între fiecare dintre acestea şi masă. Tensiunea de ieşire este furnizată în mod asimetric faţă de masă şi este egală cu produsul dintre câştigul amplificatorului G şi diferenţa dintre cele două tensiuni de intrare e2 - e1. PRELEGEREA nr.7 Generalităţi

  3. - + Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Schema unui amplificator instrumentaţie ideal este prezentată în fig. 4.1 e1 e0 = G(e2-e1) e2 Fig. 4 .1 Câştigul amplificatorului G este fixat, de regulă, din exterior de utilizator cu o singură rezistenţă. PRELEGEREA nr.7 Generalităţi

  4. e1 e0 = G(e2-e1) e2 - + Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Proprietăţile modelului sunt: - impedanţe de intrare infinite; - impedanţă de ieşire nulă; - tensiune de ieşire proporţională cu diferenţa de tensiune e2 - e1; - câştig controlat şi fără neliniarităţi; - bandă de trecere infinită; - rejecţie totală a componentelor comune ambelor intrări; - nu prezintă tensiuni de decalaj; - nu prezintă derivă de tensiune. PRELEGEREA nr.7 Generalităţi

  5. e1 e0 = G(e2-e1) e2 - + Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Aplicaţiile amplificatoarelor instrumentaţie Amplificatoarele instrumentaţie se folosesc în aplicaţii în care este foarte importantă extragerea şi amplificarea cu acurateţe a tensiunilor diferenţiale de valori reduse, suprapuse peste tensiuni de mod comun ridicate. Astfel de aplicaţii necesită impedanţă de intrare ridicată, CMRR mare, zgomot de intrare redus şi stabilitate înaltă a nivelului de curent continuu (derivă cât mai redusă a tensiunii de decalaj). PRELEGEREA nr.7 Aplicaţiile amplificatoarelor instrumentaţie

  6. e1 e0 = G(e2-e1) e2 - + Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Aplicaţiile amplificatoarelor instrumentaţie Amplificatoarele instrumentaţie se folosesc la amplificarea semnalelor date de traductoare, la preamplificatoare pentru înregistratoare, buffere pentru multiplexoare analogice, servoamplificatoare de eroare, senzori de curent, condiţionarea semnalelor în procesele de prelucrare şi achiziţie a datelor, măsurări de semnale diferenţiale mici suprapuse peste tensiuni de mod comun mari. PRELEGEREA nr.7 Aplicaţiile amplificatoarelor instrumentaţie

  7. e1 e0 = G(e2-e1) e2 - + Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Aplicaţiile amplificatoarelor instrumentaţie Prin utilizarea amplificatoarelor instrumentaţie integrate se obţin performanţe ridicate, dimensiuni reduse şi preţ scăzut, eliminându-se zgomotele de mod comun, întrucât se transmite către circuitele de intrare a datelor un semnal util amplificat, de nivel ridicat faţă de semnalul redus obţinut de la traductor, la aceeaşi tensiune de zgomot. Se obţine la ieşire un raport semnal/zgomot (global) mai mare. PRELEGEREA nr.7 Aplicaţiile amplificatoarelor instrumentaţie

  8. e1 e0 = G(e2-e1) e2 - + Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Aplicaţiile amplificatoarelor instrumentaţie Folosirea unui amplificator pentru fiecare punct poate fi şi economic avantajoasă, pe lângă faptul că oferă performanţe şi flexibilitate superioare în raport cu soluţia utilizând multiplexarea semnalelor de nivel scăzut. PRELEGEREA nr.7 Aplicaţiile amplificatoarelor instrumentaţie

  9. V- - 0 Ib- ∞ + Ib+ G0 0 V+ 0 Ro Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Caracteristici ale amplificatoarelor operaţionale Realizarea amplificatoarelor instrumentaţie se bazează pe întrebuinţarea amplificatoarelor operaţionale. Pentru analiza (regim staţionar) a amplificatoarelor operaţionale vom folosi în cele ce urmează un model liniar idealizat, caracterizat de următoarele proprietăţi: 1. Potenţialele bornelor de intrare egale: V+ = V- ; 2. Curenţi de intrare (polarizare) nuli: Ib+ = Ib- = 0; 3. Impedanţă de ieşire nulă: RO = 0; 4. Câştig infinit în buclă deschisă: G0 = . PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  10. Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Funcţionarea amplificatoarelor operaţionale este descrisă (în regim staţionar) de o caracteristică statică perfect liniară, ceea ce permite simplificarea semnificativă a analizei diferitelor configuraţii, prin utilizarea teoremei suprapunerii efectelor. Aceste idealizări asigură o bună modelare a amplificatoarelor operaţionale. Erorile care apar se datorează practic abaterii caracteristicilor reale faţă de cele ale modelului ideal şi se pot studia cu uşurinţă (după determinarea caracteristicilor ideale). Folosind amplificatoare operaţionale se pot realiza trei configuraţii de circuite amplificatoare. Vom analiza în continuare aceste configuraţii, folosind proprietăţile enunţate mai sus. PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  11. - R1 + Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator inversor Schema electrică a amplificatorului inversor este prezentată în fig. 4.2. R2 + vi vo - Fig. 4.2 PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  12. R2 - R1 + + vi vo - Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator inversor În circuitul amplificatorului inversor apar curentul de intrare i1, curentul de reacţie i2 şi curentul de intrare pe borna inversoare Ib-. Aplicând teorema lui Kirchhoff în nodul inversor de intrare a operaţionalului, putem scrie: Conform modelului liniar ideal al amplificatorului operaţional: i2 0 Ib- i1 PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  13. R2 - R1 + + vi vo - Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator inversor În circuitul amplificatorului inversor apar curentul de intrare i1, curentul de reacţie i2 şi curentul de intrare pe borna inversoare Ib-. Aplicând teorema lui Kirchhoff în nodul inversor de intrare a operaţionalului, putem scrie: Conform modelului liniar ideal al amplificatorului operaţional: Rezultă: i2 i1 PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  14. R2 - R1 + + vi vo - Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator inversor Calculăm valoarea curentului i1: Dar, conform modelului liniar ideal al amplificatorului operaţional: Intrarea neinversoare fiind legată la masă, V+ = 0 şi deci: V- Rezultă: i2 0 i1 0 V+ PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  15. R2 - R1 + + vi vo - Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator inversor Dar i1 = i2, de unde: Calculăm valoarea tensiunii de ieşire: Dar V-(= V+) = 0, de unde rezultă: V- i2 0 i1 PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  16. R2 - R1 + + vi vo - Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator inversor Dar i2 (= i1)are valoarea: Rezultă valoarea tensiunii de ieşire: Se obţine în final expresia amplificării de mod inversor Ai: V- i2 0 (4.8) i1 PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  17. - R1 + Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator neinversor Schema electrică a amplificatorului neinversor este prezentată în fig. 4.3. R2 vo + vi - Fig. 4.3 PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  18. - R1 + R2 + - Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator neinversor Conform modelului liniar ideal al amplificatorului operaţional: Pe borna neinversoare + a amplificatorului operaţional se aplică tensiunea de semnal a generatorului de intrare Vi . Ca urmare, aceeaşi tensiune apare şi pe borna inversoare – a amplificatorului operaţional. V- V+ vo vi PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  19. - R1 + R2 + - Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator neinversor În circuitul amplificatorului inversor apar curentul de intrare i1, curentul de reacţie i2 şi curentul de intrare pe borna inversoare Ib-. Aplicând teorema lui Kirchhoff în nodul inversor de intrare a operaţionalului, putem scrie: Conform modelului liniar ideal al amplificatorului operaţional: V- Rezultă: i2 0 Ib- vo i1 vi PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  20. - R1 + R2 + - Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator neinversor Calculăm valoarea curentului i1 : dar: Rezultă: V- i2 Deci: vo i1 vi PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  21. - R1 + R2 + - Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator neinversor Se obţine pentru tensiunea de ieşire vo expresia: Se obţine în final expresia amplificării de mod neinversor An: V- i2 (4.9) vo i1 vi PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  22. V- - 0 Ib- ∞ + Ib+ G0 0 V+ 0 Ro Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei DE REŢINUT!!! Modelul ideal liniar al amplificatorului operaţional: 1. Potenţialele bornelor de intrare egale: V+ = V- ; 2. Curenţi de intrare (polarizare) nuli: Ib+ = Ib- = 0; 3. Impedanţă de ieşire nulă: RO = 0; 4. Câştig infinit în buclă deschisă: G0 = . PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  23. - R1 + Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei DE REŢINUT!!! Expresia amplificării etajului inversor Ai : R2 + vi vo - PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  24. - R1 + Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei DE REŢINUT!!! Expresia amplificării etajului neinversor An : R2 vo + vi - PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  25. R3 - v1 R1 - + + R2 - vo + + vic v2 R4 - Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator diferenţial Schema electrică a amplificatorului diferenţial este prezentată în fig. 4.4. Fig. 4.4 PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  26. R3 - - v1 R1 R1 - + + + R2 - vo + R3 + vic vic v1 v2 R4 - + - - + R2 - vo + + vic v2 R4 - Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator diferenţial Modelul operaţionalului fiind liniar, pentru analiză se foloseşte teorema suprapunerii efectelor. Observăm că putem redesena circuitul într-o formă echivalentă: PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  27. - R1 + - + + vic v2 - Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator diferenţial Mai întâi considerăm activă intrarea inversoare şi pasivizată intrarea neinversoare. Pentru pasivizare, se întrerupe circuitul pe ramura intrării neinversoare după generatoarele de tensiune şi se leagă la masă capătul din stânga al rezistenţei R2. La ieşirea amplificatorului va apărea componenta de semnal voi ce corespunde ramurii de intrare inversoare. R3 vic v1 - + - + R2 vo voi R4 PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  28. Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator diferenţial În circuit rezistenţele R2 şi R4 apar în paralel. R3 vic v1 R1 - + - + - R2 voi + R2 II R4 R4 PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  29. Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator diferenţial În circuit rezistenţele R2 şi R4 apar în paralel. Prin grupul R2IIR4 circulă curentul de polarizare al intrării neinversoare Ib+. Conform modelului liniar ideal al amplificatorului operaţional, Ib+ (= Ib-) = 0. Prin urmare căderea de tensiune pe rezistenţa R2 II R4are valoarea 0. R3 vic v1 R1 - + - + - 0 Ib+ voi + R2 II R4 PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  30. R2 II R4 Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator diferenţial Ca urmare potenţialul bornei neinversoare a amplificatorului operaţional este 0. Putem deci conecta la masă intrarea neinversoare. R3 vic v1 R1 - + - + - V+= 0 voi + PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  31. Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator diferenţial Ca urmare potenţialul bornei neinversoare a amplificatorului operaţional este 0. Putem deci conecta la masă intrarea neinversoare. R3 vic v1 R1 - + - + - V+= 0 voi + PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  32. Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator diferenţial Ca urmare potenţialul bornei neinversoare a amplificatorului operaţional este 0. Putem deci conecta la masă intrarea neinversoare. S-a obţinut configuraţia inversoare, pentru care putem exprima direct tensiunea de ieşire voi pe baza relaţiei câştigului amplificatorului inversor ţinând seama că tensiunea supusă amplificării vi- este egală cu suma tensiunilor de semnal v1 şi de mod comun vic. R3 vic v1 R1 - + - + - voi + PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  33. (4.10) Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator diferenţial Se obţine expresia (4.10): Aceasta va fi contribuţia intrării inversoare în răspunsul amplificato-rului diferenţial. R3 vic v1 R1 - + - + - voi + PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  34. - R1 + vic v1 - + - + Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator diferenţial Considerăm acum pasivizată intrarea inversoare şi activ generatorul de semnal de pe intrarea neinversoare (fig. 4.7). Pentru aceasta întrerupem circuitul la stânga rezistenţei R1. Apoi legăm la masă capătul din stânga al rezistenţei R1. R3 R2 - vo + + vic v2 R4 - PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  35. - R1 + Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator diferenţial Considerăm acum pasivizată intrarea inversoare şi activ generatorul de semnal de pe intrarea neinversoare (fig. 4.7). Pentru aceasta întrerupem circuitul la stânga rezistenţei R1. Apoi legăm la masă capătul din stânga al rezistenţei R1. Se obţine o configuraţie de amplificator neinversor. La ieşirea amplificatorului va apărea componenta de semnal von ce corespunde ramurii de intrare neinversoare. R3 R2 - vo von + + vic v2 R4 - PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  36. - R1 + R2 - + + + vic Vi+ v2 R4 - - Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator diferenţial Întrucât, conform modelului ideal liniar al amplificatorului operaţional, Ib+ = 0 pe borna neinversoare a amplificatorului apare tensiunea vi+ culeasă de pe rezistenţa R4 din divizorul rezistiv R2 – R4. Pe divizor se aplică tensiunea de semnal a ramurii neinversoare v2 + vic. R3 von PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  37. - R1 + + Vi+ - Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator diferenţial Conform expresiei câştigului amplificatorului neinversor, tensiunea de ieşire din acest circuit von este: unde: R3 von PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  38. - R1 + + Vi+ - Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator diferenţial Contribuţia intrării neinversoare în răspunsul amplificatorului diferenţial este: (4.11) R3 von PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  39. R3 - v1 R1 - + + R2 - vo + + vic v2 R4 - Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator diferenţial Aplicând teorema suprapunerii efectelor, tensiunea de ieşire din amplificatorul diferenţial vo are două componente: una datorată modului inversor voi şi una datorată modului neinversor von: PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  40. (4.12) R3 - v1 R1 - + + R2 - vo + + vic v2 R4 - Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator diferenţial Se obţine expresia (4.12): PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  41. (4.12) (4.13) = Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator diferenţial Dacă este îndeplinită condiţia (4.13) de echilibru între rezistenţele circuitului: rezultă: PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  42. R3 - v1 R1 - + + R2 - vo + + vic v2 R4 - Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator diferenţial Se obţine pentru amplificarea de mod diferenţial Adexpresia (4.14): (4.14) PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  43. R3 - v1 R1 - + + R2 - vo + + vic v2 R4 - Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei DE REŢINUT!!! Expresia amplificării etajului diferenţial Ad : dacă: PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  44. R3 - v1 R1 (4.14) - + + R2 - vo + + vic v2 R4 - Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator diferenţial Dintre conexiunile posibile ale amplificatoarelor operaţionale, cea mai apropiată de structura unui amplificator instrumentaţie este cea diferenţială, pentru care s-a obţinut expresia câştigului de mod diferenţial (4.14). Rezultatele au fost obţinute pe baza modelului ideal. PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  45. (4.15) Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator diferenţial Practic apar anumite abateri de la acest model, ceea ce duce pe de o parte la existenţa câştigului de mod comun, iar pe de altă parte la apariţia erorilor statice. Evident, din punctul de vedere al utilizatorului, prezintă un deosebit interes evaluarea abaterilor ce apar faţă de modelul ideal. Amplificarea de mod comun a amplificatorului diferenţial este (4.15): PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  46. Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator diferenţial În practică în locul câştigului de mod comun se utilizează factorul de rejecţie a modului comun CMRR (Common Mode Rejection Ratio), definit astfel: Dacă amplificatorul diferenţial este perfect echilibrat (conform relaţiei de echilibru (4.13) şi amplificatorul operaţional nu are câştig de mod comun (CMRR = ), atunci circuitul în ansamblul său nu va avea câştig de mod comun. PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  47. Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator diferenţial Dacă circuitul nu este perfect echilibrat şi/sau amplificatorul operaţional prezintă câştig de mod comun (CMRR finit), atunci etajul diferenţial va prezenta câştig de mod comun, ceea ce va duce la apariţia în tensiunea de ieşire a unei componente dependentă de tensiunea de intrare de mod comun, suprapusă peste componenta determinată de tensiunea diferenţială de intrare: Deoarece cele două cauze ce determină apariţia câştigului de mod comun sunt independente, efectul fiecăreia se va studia separat. PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  48. (4.12) Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator diferenţial Dacă amplificatorul operaţional are CMRR =  (ideal), dar circuitul rezistiv nu este perfect echilibrat, apare o componentă a câştigului de mod comun Acc datorată neechilibrării circuitului. Din relaţia (4.12) separăm termenii în vic (considerând v1 = v2 =0, ceea ce conduce la anularea termenilor diferenţiali), obţinându-se: PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  49. (4.16) Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator diferenţial Rezultă pentru câştigul de mod comun din acest caz expresia (4.16): Dacă circuitul rezistiv este perfect echilibrat (condiţia (4.13)), dar amplificatorul operaţional prezintă CMRR finit, apare o componentă a câştigului de mod comun Aco, datorată numai amplificatorului operaţional. Pentru a analiza această situaţie, ţinem seama că factorul de rejecţie a modului comun (CMRR) este determinat funcţie de tensiunea de mod comun care apare efectiv pe bornele de intrare + şi - a amplificatorului operaţional. PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

  50. - + R3 R1 R2 voc + vic R4 vic+,- - Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Amplificator diferenţial Câştigul de mod comun al circuitului echilibrat Aco funcţie de câştigul de mod comun al amplificatorului operaţional Ac rezultă din egalitatea (de echivalenţă a efectelor): unde: voc reprezintă tensiunea de ieşire datorată tensiunii de intrare de mod comun, iar vic+,- reprezintă tensiunea de mod comun ce apare efectiv pe bornele de intrare + şi - ale amplificatorului operaţional. PRELEGEREA nr.7 Scheme practice de amplificatoare instrumentaţie

More Related