Использование симметричного сигнала в измерительном канале имеет ряд преимуществ, именно, такой сигнал имеет вдвое большую амплитуду при одинаковом по сравнению с несимметричной структурой напряжении питания, отношение сигнал/шум в симметричном канале тоже выше, коэффициент ослабления синфазной помехи имеет место только в симметричном измерительном канале. Кроме того, в усилителе с симметричным входом более высокий входной импеданс, более точный и легко регулируемый коэффициент усиления. Однако, эти преимущества исчезают, если на выходе классического измерительного усилителя возникает необходимость в формировании симметричного сигнала.
Существуют специальные методы, позволяющие получить полностью симметричный по входу и выходу измерительный усилитель, выполненный на основе традиционной классической схемы с несимметричным выходом (рис. 1). Однако, эти методы не свободны от недостатков.
Один из методов заключается в использовании вывода “reference” и внешнего операционного усилителя (ОУ), как показано на рис. 2. В этом случае выходы основного и внешнего или дополнительного операционного усилителя образуют общий симметричный выход. Недостатком такой схемы является то, что для сохранения устойчивости внешнего операционного усилителя в цепь его обратной связи, как правило, необходимо включить конденсатор, что приводит к уменьшению полосы пропускания этой схемы по сравнению с измерительным усилителем без внешнего ОУ.
Рис. 1. Классическая схема измерительного
усилителя с несимметричным выходом
Второе решение состоит в том, что используются два классических измерительных усилителя, включенных параллельно, как показано на рис. 3.
Рис. 2. Схема классического измерительного
усилителя с внешним ОУ для формирования
симметричного выхода
Эта схема имеет большую полосу пропускания по сравнению с предыдущей (рис. 2) и лучшее согласование параметров параллельно включенных измерительных усилителей. Однако, если внутренние резисторы обеих усилителей плохо согласованы между собой, а это может иметь место, если усилители выбраны из разных партий, то выходной сигнал будет сдвинуть относительно центральной точки и симметрия на выходе этой схемы будет нарушена.
Рис. 3. Параллельное включение двух
измерительных усилителей для получения
симметричного выхода
На рис. 4 приведена новая схема с перекрестным включением двух классических измерительных усилителей. Она обеспечивает полностью симметричный выход, имеет коэффициент усиления, регулируемый с высокой точностью, причем регулировка усиления обеспечивается одним внешним резистором. Соединив выводы “reference” двух усилителей, разработчик имеет возможность регулировать размах выходного симметричного сигнала.
Рис. 4. Схема с перекрестным включением
двух классических измерительных усилителей
для формирования симметричного выхода
В качестве примера на рис. 5 приведены графики сигналов на входах и выходах схемы с перекрестным включением измерительных усилителей типа AD8221, которая представлена на рис. 4. С помощью внешних резисторов коэффициент усиления этой схемы выбран равным единице, причем CH1 – сигнал на входе In_A, CH2 – сигнал на выходе VOUT_A, CH3 – сигнал на выходе VOUT_B.
Рис. 5. Результаты измерения симметричного
сигнала на выходе схемы с перекрестным
включением измерительных усилителей
Из графиков следует, что сигналы на выходах A и B полностью согласованы по напряжению и противоположны по фазе, а симметричный сигнал на входе полностью согласован с симметричным сигналом на выходе.
ВЫВОДЫ
Схема с перекрестным включением классических измерительных усилителей обеспечивает полностью симметричный выход в измерительном канале. Качество выходного симметричного сигнала в этой схеме практически не зависит от величины рассогласования параметров внутренних резисторов в двух измерительных усилителях.
Лайкнуть
Твитнуть