Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники (5-е изд.,1998) (1151957), страница 116
Текст из файла (страница 116)
что: прет— / ын, )5 ., диффепсггнив,и,них си ги:с гг ц ! 'ы; йим ховлсг ',;: мом ..» вви,окисг Ког' '. сзавляегся хороший случай коренным образом улучгцигь точность ОУ н эехвго. лог ию измерительных усилигелейв, однако их превзошли улучшенные схемы автополстройки нуля, а которых свтиал всегда проходит через один усилитель. Тем не менее. о.гдавая должное КАН- усили~елю, необходимо отме тить. что примененный в ИМС 7605 метод мплаваюшего кондеисатораг имеег ряд уникальных дос.гоинств, в гом числе диапазон синфазного входного напряжения, на 0.3 В превышаюгций оба напряжения питания, минимальное значение КОСС 100 дБ даже при единичном усилении, а .гакже самое малое среди всех монолитных усилителей напряжение сленга.
При использовании этих уснли.гелей. однако, нельзя забывать. что необходима фильтрация шума на выходе, напряжение питания ограничено величиной ! 8 В, а полное сопротивление нагрузки должно быть высоким„ поскольку полное выходное сопротивление периодически (с тактовой частотой) возрастает. Готовый блок пплаваюгцего конденса. горан 1.ТС1043 позволяет вам самим изготовить дифференпиапьный усилитель с высоким КОСС.
Измерительные усилигелв подробно рассматриваготся в слелукнцем разделе Болыцинство выпускаемых в настояшее время ОУ с автоподстройкой нуля вкгпочены в таблицу прецизионных операционных усилителей !таб г 7.2) Термином шзмерительиьш усвлительи обозначаю г лифференгпшльвыи усиля. те и со "ВЯЗЯМ74 г го ЦОГЛ Овнигыв 7 ОКУ . высоким коэффцпиеп:ом усиления. высоким входным полным сопро велением в болыцнм КОСС. '1 акне усизгители исполь. зуюгся для уси'гения малых дифферешшальггьгх си налОВ, гг!згьхОляэлих Оэ шт шков. к кого!эым ~осот бьыь прн,гешаньг болыпие синфазные сш калы вли постоянцыс урОвяи Примером гаких дагчиков является гензолатчих резисгорный мосг.
х кото- 446 1,» звз 7 Прения»юнные схемы н мзяогнумящзя зннзрзтурз 447 +!О В »А ,ц»ком Ги Зн!'ав1 лима». говне 1~1~ ! яагр~зка, и, ! Подо1 1ж»»сл ж!м кол; Рн 7,24 Мо: нз зсезонз~какос похкоызсяеыа к»сн.н .еяхо ро»о деформация (удлинение материала, к которому он прикреплен) вызывает изменение сопротивления (см. разд. 15.03). В резуль»а»е изменяется выходное дифференциальное напряжение мосла. возбуждаемо»о фиксированным постоянным смещлп»ем»-.10 В (рис.
7.24) У всех резисторов примерно одно н »о же сопротивление (типичное значение 350 Ом), но ови подвер.аю.»ся различной деформации Чувствнтельносзь по всей шкале обычно равна 2 мВ на 1 В, поэтому диапазон изменения выходного сигнала буде» равен 20 МВ пря пос»ояняом возбуждении 10 В. Зто небольшое дифференциальное выходное напрюкение пропорционально деформация и наложеяо яа постоянный уровень 5 В Дифферешщж»ьныв усю»ягель должен обладеп ь исключи».ельне большим КОСС дзя усиления мнлливолью.
ваго лнффереппнально»о сигнала при одновременном подавлении синфа»ной по- Ян. оз»' в%к мор юк; мехи .-5 В. Предположим, например, ч 'гск ' мы хо.гим иметь максимальну»о ощвб 0.1% Так как 0.15о о» полной»»»кзл', ес»ь 0,02 мВ. наложенные на 5000 х»В КОСС должен превосходить 250000 1 7 е. -108 дБ Способы, применяемые шя создевв хороших измери.тельных усилителей в в '. обхце диффеРенциальных Усилителей с вц,, соким козффипиегп ом усиления. подобц'! ' только чло обсуждавшейся схемотехнике: Существенными являются погрешяоетг', тока смещения, сдвига и КОСС Начвкзб с обсуждения дифференциальных усяя,'»,'"- гелен для некри.гичных применений, чнн) '" бы оцени»ь требования к нпм н схеьщце" пути их удовлетворения 7.09.
Простой разиоствый усилитель Типичная ситуация. в которой юстатощф,.:-" умеренное значение подавления синфкса).'„ но»о сигнала, показана на рис. 7.25 $~~~ ».с»коч)ветви»ельная схема пр»ьс»еяяета~=. ,*, м как часть источника пи»ания пос»оянвщфе юка лля создания неизменны о »олаф~', нагрузке, Падение напряжения нн чепэ'8(ьт рехпроводном прецизионном ь»»»»дьюи»яф!:. .»нсторе 0,01 Ом проныр»шонаоьн~ тофяагрузкя Хо»я одвп конец роз»»с»ора':,'ф~,',:," пРвсс едннен к .земле, глУпо бы.ю бы Яйс(;.7 пользовать одновходовый )сн»ш»е »ь, Э~-;' скольку мядлномвое сопро.»ивле»»ие.'.ф~А единения даст ошибк) в 10%' Очеввд(ф,:;; что нужен двфференцнадьныи' »свлнтещ:;,':::»7 но»п не» с нс требуегся особсняо вь»сй~; -. , поскольку синфазные помехи бу:, включен в обычную конфигурацию ного усилителя, как было описано ' » 7.4.09.
Резисторы )7., )77 и Я» прее проволочные резисторы для льной стабильности ко.»ффициен"" ения, а )(з и )7с, определяющие -. простые однопроцентные мс;ал ые резисзоры. Таким образом, "Ма имеет точность коэффициента , близкую к точности токочувсгсо! о резистора, и имеет КОСС 40 дБ яый двфференпиальный усили. я таким применений, как усиле'" фалов тензодатчиков, термопар и С, равного 40 дБ, совершенно чно, а нужны значения вроде , с20дБ. В предыдущем примере тчиком у нас мог быть диффей сигнал небаланса порядка 1 В. Если»ребуется точность :ф»о.нужно подавление аинфазного ' '.жак минимум.
114 дБ. (Заметьз е, " ';:требование может быть значи;.»ямягчено в том случае„когда .усилителя равен синфазному на , как это можно получить в лаусловиях.) Напрапгиваюшее- ;.*". 874 кам(т) 1)»77 сом ся реп»ение для )лучшения КОСС увеличить точное»ь резисз оров разностной схемы (рис. ? 267 Значения резисторов выбираются гак, чз обы сопро» ивления больших резисторов обратной связи лежали в диапазоне номиналов пост)рных прецизионных проволочных резне»оров.
При использовании резисторов с допуском 0.01% КОСС буде» около 80 дБ (68 дБ в худшем случае), если ОУ имеет большое КОСС. Для получения нулевой чувствительности к синфазным помехам нужен, как показано, только один поде» роечный потенпиометр. При указанных параметрах можно подстройкой свести суммарную ошибку к величине 0,05% (чузь больше максимальной ошибки резистора).
Причулливая цепь, показанная на рисунке, применена потому, что подстроечные по.»енпнометры с малым значением сопротивления со временем могут терять настройку, и лучше обойтись без ннх Замечание о подавлении синфазной помехи переменного тока. Использование хорошего ОУ и тщательная подстройка позволяют достичь КОСС в 100 дБ и более на постоянном токе. Но проволочные резисторы, которые нужны для стабильности, имеют некоторую индуктивность, нз-за которой КОСС ухудшается с часто»ой.
Зтот эффект. общий для всех схем, коюрь»е мы будем рассматривать„можно уменыпить применением безьпгдуктивных проволочных резисторов (»ипа АгугопРепу). Заме»им »акже. чтобы получить хорогний КОСС на высоких частотах, необходимо сбалансировать емкости схемы. Зто может по.гребовать строгого зеркально-свх»мет!звчяого расположения .»лемен- »ОВ Фирм»з Внп.. Вгожп выт»у»кает ряд г»редизвснп»ых днфферендиальньсх усилвтелев. уьомплек говаяных по.югнавными дру к дру»у резисп»рами. в очень удобном 8-штырковом корпусе мини-131Р 11»А»05- усиля» ель с едняв шым усилением !Максимальная по» ретивость коэффи- ГШЕ»»77» уСИЛЕНИя»0,01но), ВХОдяЫМ СО- про»явлением 25 кйм., а 11»А106 имеет коэффициент усиленна 10 с такой же точное»ью н входное сопротивление 10 кОМ. Прспизипнныс схемы и маяошьмяшая агпаратура 449 448 Гяава 7 ли~ Д 200 ком я ие ! 1уифр ~~осиян дыРР осиян.
1псепь * 200 ком 0,01 7. 778 1 Ма~пар Я, 0,20 Л= — =1,0 Р Рис 7 27 Диффеумнпааяьный усилите еь с бсяыяим конус ммым синфазным напряжением, псстрсенныи на иижсесаьтньь Оу 88СкО Злокпм 8ь— я ь 'и )Г Ом д 3 йх-. Ь ьь С йз' яз ЛОкбм ,2зп дябп гньн«с ы-." у, м ссм с тевс: .выме,ясеин ссьс.;еен „.юсс ьее: .пес с .сечение ..: и ссссс ( ь,сная ста ьс с1.*не сспсс-ие меня сисе .сося сьтс,"е;и;ея и КОСС последнего не меньше 94 дБ. 07„.
максимум !00 мкВ и он устойчив при работе на емкостную нагрузку до ! 000 пФ Фирма Вцгг-Вгоьпц:.выпускает также вариант схемы, имеющей большой диапазон входного синфазного напряжения (-1-200 В) и описанной ниже. Высоковольтный дифференциальный усилитель. На рис. 7.27 показан разумныи спокоб расширения диапазона синфазного напряжения вхола в схеме разностного усилителя за границы напряжения питания без соответствующего уменыления дифференциального коэффициента усиления. (7е воспринимаьг синфазный сигнал. имеюшвися на входе П,, и возвращает его с инверсиеи через 71, и Яа.
Так как тем самым синфазный сигнал на входах и (7е полностью подавляется, то КОСС этих ОУ является несущественным, Окончательное значение КОСС этои схемы гпрелеляегся точностью со1 ласовавия о.— нопзений резишоров Я, 'гс .= л,;Яь без особых требований к;очности Р, в )с 6 хема имен~ диапазон синфазвогс входном напряжения -, '200 В КОСБ-80 лб и лифферевпнальныв коэффициент услле. нвя 1.0. В усилителе с елинлчньем уси.~енвем 174с211'7 фируиуя Вцьт Вьоььо ддя по.уье ввя больцюго лвапазова свнфазнььх вапрюкений использовав лругой прием. и имегшо резистввнььв делитель ьеагеряжения 200 1 лля ус си, чтсубуп п(уивесги входной сигна у й 200 В к обычному диапазону синфазного напряжения ОУ,' РО В (рнс. 7.28) Эз.а схема проще.
чем схема 7(4- рис 7.27, но здесь существенно хуже дкр.:-'. рамезры сдвш а и шумов: ()„м = 1000 мййе':„' (у Пк)А!05-250 мкВ). а напряжение вв'. ходных шумов (полная амплитуда в дв~:":. пазоне 0,01 — ! 0 Гц) достигает 25 мкйй ' ' против 2,4 мкВ у Пк(А!05 Увеличение входного сопротивлений:... Разностная схема с тщательно полстройь' " ными значениями резисторов. качало(К',. бы. Должна дать нужные рабочие пайве*; метры.
но это впечатление проходш. ееу(й посмотреть на ограничения. накдалыв86-,'.*; мые на сопротивления источников Дуйеь-'с. получения точности коэффициен,а усвя4«"2;. ния 0.1',с с помощью схемы рнс. 7 26 со-'",,", противление источника сигналов .юлжвп "' быть меньше 0,25 Ом! Более,о о. лай '. Рес У",'.~.4:."рснпьсь. ныь 7 ил~ ,":" с 1""х''' " 'е)ения КОСС 100 ДБ ввуьреннсе полдрогивление источника на двух его х должно быть сот жсовано с точдо 0.0025 Ом Это следуе1 н расугия эквивалентной схемы (рис „' 'Тре) тальниками обозначены цели '(уозносстьзью усилисе:и вли вообще , е дифферелцнальпыс вли исмерв е Усади,еэи. а )с„ и )7„7 канва " "е сопротивления ис-точниьа на каж-',зэмволе Вся схема усилителя лля ых сигналов включаеу в себя эти аления источника,. соединенные овате ьно с входными резистора,. "2и 7(, (рис 7.26 и 7'.77).
по етому ° Вависит от соьласованности ес„ )ог Я„с —:- 7(я Конечно, требования предъявляю уся этан схемои му сопротивлению источника. как о выше, оказываются слишкоьь ми. „'озоросо у.~учшенеья можно .оби:ь,гочет увеличения значений резню оименяя Т-обраэнуьо цепь для ре зисгоров обратпои связи. показанную на рис 7.30 Этот вариаш Т-образной цепи лля дифференшыльного усилителя обсуждался в разл 7 06 и 4 19. При обозначенных на рис 7.30 значениях резисьоров усиление дифференциального напряжения будет около 1000 (60 дБ).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
