Grundlegendes zur Schutzschaltung in einem Instrumentenverstärker

Ich muss ein Projekt machen, aber ich habe Probleme zu verstehen, was tatsächlich vor sich geht. In der folgenden Schaltung muss ich die Widerstandswerte berechnen, Operationsverstärker auswählen und erklären, wie das Ganze funktioniert.

Dies ist ein In-Amp für EMG und ich kann nicht verstehen, wie die Schutzschaltung (U1C, R1, R2) funktioniert. Ich habe etwas Ähnliches in der Kunst der Elektronik gesehen, aber die Schutzschaltung wurde auf die Abschirmung bezogen (was für mich sinnvoll ist). Hier ist der Operationsverstärkerausgang jedoch mit den Verstärkungswiderständen verbunden, und ich habe aus Simulationen erhalten, dass er das CMRR verbessert, aber ich verstehe das Funktionsprinzip nicht.

Warum sind R1 und R2 10 kΩ und nicht 10 Ω oder 10 MΩ? Wie wähle ich die Toleranz? Ich habe die gleiche Frage für die anderen Widerstände. Ich habe gerade Werte von INA128 In-Amp ausgewählt. Soweit ich weiß, wählen wir im Differenzverstärker keine kleinen Widerstandswerte, da die Nichtübereinstimmung zwischen ihnen das CMRR stärker beeinflusst als bei Widerständen mit großen Werten, aber große Werte sind verrauscht und wir sollten auch genügend Vorspannungsstrom bereitstellen, also müssen wir Wählen Sie zwischen 10 kΩ und 100 kΩ. In den Eingangspuffern benötigen wir Widerstände mit großem Wert für die Verstärkung von 600-1000, aber zu große Widerstände verursachen Eingangsfehler, sind verrauscht, haben eine parasitäre Kapazität usw., aber ich bin nicht sicher, ob ich richtig bin.

instrumentation-amplifier

— Archimedes
quelle

+1, um eine genaue Erklärung zu erhalten, wie das Setup von U1C CMRR unterstützt.

— MadHatter

Es gibt keinen Grund, einen Instrumentenverstärker zu bauen. Sie erhalten eine viel bessere Leistung, wenn Sie eine wie die AD622 kaufen. Sie könnten in Betracht ziehen, sich nicht mit der Schutzschaltung zu beschäftigen - sie wird Ihnen nicht viel an Leistung bringen.

— Scott Seidman

Tatsächlich können Sie aus einem Inamp einen Schutz oder ein angetriebenes Bein erzeugen, indem Sie ein Paar Präzisionswiderstände in Reihe für den Verstärkungswiderstand verwenden und den Mittelpunkt mit einem Operationsverstärker puffern.

— Scott Seidman

Ich habe eine Erklärung, die erklärt, wie sich U1C auf das CMRR auswirkt. Ich habe auch eine PDF-Datei mit der folgenden Erklärung erstellt und in mein Laufwerk hochgeladen, das hier zu finden ist . Die PDF-Datei ist leichter zu lesen als die folgende

Erläuterung:

Die Netzschaltung kann in zwei Teile unterteilt werden. Der erste Teil besteht aus U1B, U1C und U1D. Der zweite Teil besteht aus U1A (der üblichen Differenzverstärkerschaltung).

Betrachten Sie den ersten Teil, den Teil, der die Eingabe übernimmt und das CMRR erhöht. Am Operationsverstärker U1C sind die Spannungen am + Ve-Anschluss und am –Ve-Anschluss gleich. Beide sind also spannungsfrei. Dies bedeutet, dass die Spannung V in der folgenden Schaltung (erste Hälfte der Schaltung) Null ist:

Da der Eingangsvorspannungsstrom nahezu Null ist, zieht der Operationsverstärker fast 0 Strom. Nach dem KCL-Gesetz erhalten wir aus der obigen Schaltung:

\frac{0 - - {V.}_{2}}{{R.}_{1}} = \frac{{V.}_{1} - - 0}{{R.}_{2}}

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

$R_1$ $R_2$ $V_2 = -V_1$ $V_1$ $V_2$ $R_1$ $R_2$

Weitere Erklärung:

$x$

Der Ausgang des obigen Operationsverstärkers U1D ist:

{V.}_{2} = \frac{1 + {R.}_{7}}{{R.}_{9}} \cdot ({V.}_{b} - - x)

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

$V_2$

{V.}_{1} = \frac{1 + {R.}_{8}}{{R.}_{10}} \cdot ({V.}_{ein} - - x)

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

$V_1$

${V_1}\cdot{R_1}={-V_2}\cdot{R_2}$ $R_1=R_2$

x = {V.}_{ein} + {V.}_{b}

$x = V_a+V_b$

{V.}_{1} = \frac{1 + {R.}_{8}}{{R.}_{10}} \cdot (\frac{{V.}_{ein}}{2} - - \frac{{V.}_{b}}{2})

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

und

{V.}_{2} = \frac{1 + {R.}_{7}}{{R.}_{9}} \cdot (\frac{{V.}_{b}}{2} - - \frac{{V.}_{ein}}{2})

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

$R_8=R_7$ $R_9=R_{10}$

{V.}_{1} = {V.}_{ein} - - {V.}_{b}

$V_1=V_a-V_b$

und

{V.}_{2} = {V.}_{b} - - {V.}_{ein}

$V_2=V_b-V_a$

Betrachten Sie nun die folgende Schaltung

Aus der obigen Schaltung

C. M. R. R. = \frac{{V.}_{1} - - {V.}_{2}}{\frac{{V.}_{1} + {V.}_{2}}{2}}

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

Aus den obigen Werten erhalten wir:

C. M. R. R. = \frac{2 ({V.}_{ein} - - {V.}_{b})}{0} = \infty

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

CMMR gleich unendlich ist nur Theorie, da der Widerstand nicht genau gleich sein kann. Sie haben Toleranzniveau.

Hinweis: CMRR ist der Wert für den Differenzverstärker unter Berücksichtigung der Auswirkungen von U1B, U1C und U1D.

— user3219492
quelle