Инструментальный усилитель на ОУ с двумя выходами

Инструментальный усилитель на ОУ-01

Инструментальный усилитель на ОУ – современные высокопроизводительные АЦП имеют дифференциальные входы, позволяющие дифференциально реализовать весь путь прохождения сигнала от датчика до преобразователя. Эта структура обеспечивает значительные преимущества в характеристиках, поскольку дифференциальные сигналы расширяют динамический диапазон, уменьшают фон и устраняют помехи по земле.

Инструментальный усилитель на ОУ с дифференциальными выходами

Инструментальный усилитель на ОУ-1

На Рисунках 1а и 16 показаны две распространенные схемы инструментальных усилителей с дифференциальным выходом. Первая имеет единичное усиление, а коэффициент усиления второй равен двум. Обе схемы, однако, по сравнению с инструментальным усилителем с несимметричным выходом, имеют повышенные шумы и ошибки смещения, дрейфа смещения, усиления и дрейфа усиления.

Инструментальный усилитель на ОУ-2

На Рисунке 2 изображен инструментальный усилитель на ОУ с дифференциальным выходом, не имеющий ни одного из этих недостатков. В схеме используется тот факт, что выходной сигнал инструментального усилителя AD8221 представляет собой разность между выходным напряжением VOUT и напряжением опорного вывода VREF. В этом варианте между двумя выводами добавлен инвертор с усилением -1.

Если входное напряжение равно V, выходное напряжение (VOUT – VREF) также должно быть равно V. Напряжение Vref на опорном выводе имеет полярность, противоположную полярности выходного сигнала VOUT. Поэтому выходное напряжение должно быть,

Инструментальный усилитель на ОУ-3

чтобы выполнить условие:

Инструментальный усилитель на ОУ-4

Подача сигнала 2.5 В на неинвертирующий вывод операционного усилителя задает уровень выходного синфазного сигнала. Операционный усилитель устанавливает 2.5 В в Узле В. Соответственно, если подать на вход напряжение 1 В, в Узле А установится напряжение 1 В, и 2 В в Узле С.

Таким образом, пределы изменения выходного напряжения на 0.5 В выше и на 0.5 В ниже, чем 2.5 В. Ошибки от разности VOUT – VREF являются функцией только нструментального усилителя на ОУ. Такие артефакты как смещение, шумы и ошибки усиления, порождаемые инвертирующим усилителем и резисторами, одинаково влияют на оба выхода. Поэтому они присутствуют только в синфазном выходном сигнален подавляются АЦП.

Работу усилителя иллюстрирует Рисунок 3. Верхняя осциллограмма соответствует входному сигналу амплитудой 2 В пик-пик с частотой 1 кГц. Нижняя осциллограмма представляет два выходных сигнала. Синфазное выходное напряжение равно 2.5 В. Спектральная плотность дифференциального выходного сигнала показана на Рисунке 4.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Компьютеры и электроника