ทำความเข้าใจกับวงจรป้องกันในเครื่องขยายเสียงวัด

ฉันมีโครงการที่จะทำ แต่ฉันมีปัญหาในการเข้าใจสิ่งที่เกิดขึ้นจริง ในวงจรด้านล่างฉันต้องคำนวณค่าตัวต้านทานเลือก op-amps และอธิบายวิธีการทำงานทั้งหมด

นี่คือแอมป์สำหรับ EMG และฉันไม่เข้าใจว่าวงจรป้องกัน (U1C, R1, R2) ทำงานอย่างไร ฉันเห็นสิ่งที่คล้ายกันใน Art of Electronics แต่วงจรการป้องกันถูกอ้างอิงไปที่โล่ (ซึ่งทำให้ฉันมีความหมาย) อย่างไรก็ตามที่นี่เอาต์พุตของแอมป์เชื่อมต่อกับตัวต้านทานการตั้งค่าอัตราขยายและฉันได้รับจากการจำลองว่ามันปรับปรุง CMRR แต่ฉันไม่เข้าใจหลักการทำงาน

นอกจากนี้ทำไม R1 และ R2 10kΩและไม่ใช่10Ωหรือ10MΩ ฉันจะเลือกความอดทนได้อย่างไร ฉันมีคำถามเดียวกันสำหรับตัวต้านทานอื่น ๆ ฉันเพิ่งเลือกค่าจาก INA128 ในแอมป์ จากสิ่งที่ฉันเข้าใจเราไม่ได้เลือกค่าตัวต้านทานขนาดเล็กในแอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลเนื่องจากความไม่ตรงกันระหว่างพวกมันจะมีผลต่อ CMRR มากกว่าตัวต้านทานค่าขนาดใหญ่ แต่ค่าขนาดใหญ่มีเสียงดัง เลือกระหว่าง10kΩ-100kΩ ในบัฟเฟอร์อินพุตเราต้องการตัวต้านทานค่าขนาดใหญ่เพื่อรับ 600-1000 แต่ตัวต้านทานขนาดใหญ่เกินไปสร้างข้อผิดพลาดในการป้อนข้อมูลที่มีเสียงดังมีความจุกาฝาก ฯลฯ แต่ฉันไม่แน่ใจว่าฉันถูกต้องหรือไม่

instrumentation-amplifier

— Archimedes
แหล่งที่มา

+1 เพื่อฟังคำอธิบายที่ถูกต้องเกี่ยวกับวิธีการตั้งค่าของ U1C ช่วย CMRR

— MadHatter

ไม่มีเหตุผลที่จะสร้างแอมป์เครื่องมือ คุณจะได้ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นมากโดยการซื้อหนึ่งตัวเช่น AD622 คุณอาจพิจารณาที่จะไม่รบกวนวงจรป้องกัน - มันจะไม่ซื้อคุณมากนัก

— Scott Seidman

ในความเป็นจริงคุณสามารถสร้างตัวป้องกันหรือขาที่ขับเคลื่อนจาก inamp โดยใช้ตัวต้านทานความแม่นยำคู่ในซีรีส์สำหรับตัวต้านทานการขยายตัวและบัฟเฟอร์จุดกึ่งกลางด้วยแอมป์ op

— Scott Seidman

ฉันมีคำอธิบายที่บอกว่า U1C มีผลต่อ CMRR อย่างไร ฉันยังได้ทำไฟล์ PDF คำอธิบายต่อไปนี้และอัปโหลดในไดรฟ์ของฉันซึ่งสามารถพบได้ที่นี่ ไฟล์ PDF อ่านง่ายกว่าดังต่อไปนี้

คำอธิบาย:

วงจรสุทธิสามารถแบ่งออกเป็นสองส่วน ส่วนแรกประกอบด้วย U1B, U1C และ U1D ส่วนที่สองประกอบด้วย U1A (วงจรขยายความแตกต่างปกติ)

พิจารณาส่วนแรกส่วนที่รับอินพุตและเพิ่ม CMRR ที่ op-amp U1C แรงดันที่ขั้ว + Ve และ –Ve เทอร์มินัลจะเท่ากัน ดังนั้นทั้งคู่จึงไม่มีความต่างศักย์ ดังนั้นหมายความว่าแรงดันไฟฟ้า V เป็นศูนย์ในวงจรต่อไปนี้ (ครึ่งแรกของวงจร):

เนื่องจากกระแสไบแอสขาเข้ามีค่าเกือบเป็นศูนย์ op-amp จะดึงกระแสเกือบ 0 ดังนั้นตามกฎหมาย KCL จากวงจรข้างต้นเราจะได้รับ:

\frac{0 - V_{2}}{R_{1}} = \frac{V_{1} - 0}{R_{2}}

$\frac{0-V_2}{R_1} = \frac{V_1-0}{R_2}$

เช่น $R_1$ กลายเป็นเท่ากับ $R_2$ , เราได้รับ $V_2 = -V_1$ . จำไว้ว่าสิ่งเหล่านี้ $V_1$ และ $V_2$ เป็นอินพุตของเครื่องขยายเสียงต่าง ดังนั้นความแตกต่างของสัญญาณอินพุทจะเพิ่มขึ้นและค่าเฉลี่ยจะกลายเป็นศูนย์เช่นกัน $R_1$ กลายเป็นเท่ากับ $R_2$ . และสิ่งนี้เกิดขึ้นได้ด้วยความช่วยเหลือของ op-amp U1C (โปรดจำไว้ว่า op-amp ช่วยด้วยการวาดศูนย์กระแสและทำให้ V = 0)

คำอธิบายเพิ่มเติม:

ให้เราวิเคราะห์ op-amp ด้านบนซ้าย U1D ให้เอาต์พุตของ op-amp U1C เป็น $x$ โวลต์ ดังนั้น op-amp U1C จึงถูกสร้างแบบจำลองเป็นแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าแยกดังที่แสดงด้านล่าง:

เอาต์พุตของ op-amp U1D ด้านบนคือ:

V_{2} = \frac{1 + R_{7}}{R_{9}} \cdot (V_{ข} - x)

$V_2 = {\frac{1+R_7}{R_9}}\cdot(V_b-x)$

อันนี้ของเราจริง $V_2$ . ในทำนองเดียวกันผลลัพธ์ของ U1B คือ:

V_{1} = \frac{1 + R_{8}}{R_{10}} \cdot (V_{a} - x)

$V_1 = {\frac{1+R_8}{R_{10}}}\cdot(V_a-x)$

อันนี้ของเราจริง $V_1$ .

เช่น ${V_1}\cdot{R_1}={-V_2}\cdot{R_2}$ และ $R_1=R_2$ (จากรูป) เราจะได้รับ:

x = V_{a} + V_{ข}

$x = V_a+V_b$

ดังนั้น

V_{1} = \frac{1 + R_{8}}{R_{10}} \cdot (\frac{V_{a}}{2} - \frac{V_{ข}}{2})

$V_1= {\frac{1+R_8}{R_{10}}}\cdot(\frac{V_a}{2}-\frac{V_b}{2})$

และ

V_{2} = \frac{1 + R_{7}}{R_{9}} \cdot (\frac{V_{ข}}{2} - \frac{V_{a}}{2})

$V_2= {\frac{1+R_7}{R_9}}\cdot(\frac{V_b}{2}-\frac{V_a}{2})$

เช่น $R_8=R_7$ และ $R_9=R_{10}$ , เราได้รับ:

V_{1} = V_{a} - V_{ข}

$V_1=V_a-V_b$

และ

V_{2} = V_{ข} - V_{a}

$V_2=V_b-V_a$

พิจารณาวงจรต่อไปนี้

จากวงจรด้านบน

ค M R R = \frac{V_{1} - V_{2}}{\frac{V_{1} + V_{2}}{2}}

$CMRR=\frac{V_1-V_2}{\frac{V_1+V_2}{2}}$

จากค่าข้างต้นเราจะได้รับ:

ค M R R = \frac{2 (V_{a} - V_{ข})}{0} = \infty

$CMRR = \frac{2(V_a-V_b)}{0}=\infty$

CMMR เท่ากับอนันต์เป็นเพียงทฤษฎีที่ความต้านทานไม่สามารถเท่ากันอย่างถูกต้อง พวกเขามีระดับความอดทน

หมายเหตุ: CMRR คือค่าสำหรับแอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลโดยพิจารณาถึงผลกระทบของ U1B, U1C และ U1D

— user3219492
แหล่งที่มา