Вимірювальні підсилювачі на операційних підсилювачах.

 

Розглянемо поширену схему:

 
 

Як правило: R1 = R3; R2 = R4.

Диференційний коефіцієнт підсилення: ,

де: АV – коефіцієнт підсилення операційного підсилювача, АV ®¥.

Схема має низький вхідний опір і передбачена для для підключення низькоомних джерел сигналів. Ширина полоси пропускання підсилювача обмежується шириною полоси пропускання операційного підсилювача, або паразитними ємностями.

 
 

Для підвищення коефіцієнта підсилення застосовується слідуюча схема:

.

Якщо R5 та R6 достатньо малі по відношенню до R2, то можна обійтись без повторювача А2.

 

Балансування (регулювання зміщення) в реальних вимірювальних приладах здійснюється за такою схемою:


Зміна опорної напруги (потенціалу землі) на інвертуючому вході А1 забезпечує ефективне балансування. Але при цьому необхідне джерело зміщення з малим вихідним опором. Тому включають повторювач на А2. Можна обійтись і без нього, використовуючи низькоомний подільник Rd, але при цьому погіршуються характеристики підсилювача. Така схема ефективно усуває напругу зміщення на виході.

 

Для збільшення вхідного імпедансу застосовують слідуючу схему:


R1R4 = R2R3

Як правило: R1 = R3; R2 = R4.

.

А1 та А2 включені як неінвертуючі підсилювачі, причому А1 змінює рівень опорної напруги А2. Вихідний сигнал з А1 подається на інвертуючий вхід А2 , тому А2 підсилює диференційний вхідний сигнал (Uвх2 – Uвх1).

 

 
 

Коефіцієнт підсилення змінюють введенням додаткового змінного резистора. Коефіцієнт пісилення залежить від опору резистора R3 нелінійно.

 

 

 
 

Поширений двокаскадний вимірювальний підсилювач на базі ОУ:

Перший каскад (підсилювачі А1, А2) підсилює диференційний сигнал в раз. При цьому коефіцієнт передачі для синфазної напруги дорівнює 1, тобто диференційний сигнал збільшується на входах А1 і А2 без збільшення синфазного сигналу. Другий каскад (А3) в диференційному включенні підсилює диференційний сигнал в R5/R4 раза. Така схема має більш високий вхідний імпульс та забезпечує більше підселення в порівнянні з схемами на одному ОУ.

Диференційний коефіцієнт підсилення:

 
 

Дуже важливо забезпечити відвод вхідних струмів з входів вимірювального підсилювача, так як в іншому випадку він війде в насичення. Якщо джерело сигнала не забезпечує цього (наприклад, коли входи розв’язані по постійному струму), то необхідно підключати входи підсилювача до землі через резистори.

R » 1 мОм.

Елементи R i C утворюють фільтр верхніх частот, який повинен пропустити саму низьку з частот вхідного сигнала.

Вхідне зміщення та дрейф вихідного зміщення в такій системі, як правило, більші, ніж в попередніх із-за великого числа ОУ. Для боротьби з цим небажаним наслідком вхідні ОУ слід підбирати так, щоб їх дрейфи зміщення були однаковими. Номінали резисторів зворотних зв’язків вибирають максимальними, щоб зменшити вплив коливань вхідних струмів зміщення ОУ. Крім того, в якості підсилювачів А1 та А2 краще використовувати підсилювачі з польовим входом, які мають дуже малі вхідні струми. Впливом вхідних струмів зміщення А1 та А2 при цьому можна знехтувати.