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儀表放大器只有差模輸入不工作的解釋

 云深無(wú)際 2023-10-28 發(fā)布于內(nèi)蒙古

昨天寫了一個(gè)又臭又長(zhǎng)的文章:儀表放大器干翻了我。。。

在末尾看似回答了問(wèn)題,但是有點(diǎn)模糊。

這個(gè)電路做分壓抬升,也提供共模電壓?。?!缺后面這個(gè)話

這個(gè)電路的仿真是正確的,直流+信號(hào),抬升了

昨天在INA前面加一個(gè)單純的差模信號(hào),后面沒(méi)有反應(yīng),是因?yàn)檩斎敕秶辉贗NA的共模工作范圍。

兩個(gè)差分輸入端都有這個(gè),就是加了大的共模電壓,然后送入放大器的就是抑制了共模,放大了差分。

我們看一個(gè)ECG芯片的輸入端的設(shè)計(jì),這個(gè)是2電極

也就是沒(méi)有右腿放大電路,沒(méi)有提供共模輸入通路。

這個(gè)就是沒(méi)有了,但是組成了RC的濾波器,因?yàn)橛械谌?jí)的輸入

也就是這樣

這個(gè)圖就是我看過(guò)最好的示意圖?。?!

TI這個(gè)也好

類比三運(yùn)放的輸入

輸入級(jí)的分析

這個(gè)文章相當(dāng)精彩,我有空寫。就是分析噪音這段

這個(gè)也不錯(cuò),共模就是說(shuō)信號(hào)的任意一點(diǎn)和GND,或者是0V的差值,差模是相對(duì)的坐標(biāo)系,互相參考,但是共模是全局的查看。

也就解釋了一些線之間的電容是干啥用的,共模電容來(lái)抑制干擾信號(hào)。

差容就是直接連在一起

也就是信號(hào)出來(lái)了

村田有很好的文章,我就先偷個(gè)圖,也說(shuō)一下Y,X電容是什么

還有示波器探頭的事情:

1.抗干擾能力強(qiáng),因?yàn)閮筛罘肿呔€之間的耦合很好,當(dāng)外界存在噪聲干擾時(shí),幾乎是同時(shí)被耦合到兩條線上,而接收端關(guān)心的只是兩信號(hào)的差值,所以外界的共模噪聲可以被最大程度抵消。
2.能有效抑制EMI,同樣的道理,由于兩根信號(hào)的極性相反,他們對(duì)外輻射的電磁場(chǎng)可以相互抵消,耦合的越緊密,泄放到外界的電磁能量越少。
3.時(shí)序定位精確,由于差分信號(hào)的開關(guān)變化是位于兩個(gè)信號(hào)的交點(diǎn),而不像普通單端信號(hào)依靠高低兩個(gè)閾值電壓判斷,因而受工藝,溫度的影響小,能降低時(shí)序上的誤差,同時(shí)也更適合于低幅度信號(hào)的電路。目前流行的LVDS就是指這種小振幅差分信號(hào)技術(shù)。
差分信號(hào)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)要求對(duì)應(yīng)的測(cè)試設(shè)備也必須是差分拓?fù)洌罘痔筋^因此成為現(xiàn)代示波器的主流配件。下圖是典型的有源差分探頭電路結(jié)構(gòu)圖:

共模抑制比,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),就是差動(dòng)放大電路中對(duì)信號(hào)共模成分的抑制能力,其定義為放大器對(duì)差模信號(hào)的電壓放大倍數(shù)Adm與對(duì)共模信號(hào)的電壓放大倍數(shù)Acm之比,英文全稱是CommonModeRejectionRatio,一般用簡(jiǎn)寫CMRR來(lái)表示。

哪些因素會(huì)影響探頭的共模抑制比呢?
電路對(duì)稱性――電路的對(duì)稱性決定了被放大后的信號(hào)殘存共模干擾的幅度,電路對(duì)稱性越差,其共模抑制比就越小,抑制共模信號(hào)(干擾)的能力也就越差。
信號(hào)頻率或者Dv/Dt
任何探頭或儀器輸入的不匹配。
很顯然,CMRR值越大越好,一般在60dB(1000:1)左右,但隨著頻率增加CMRR會(huì)逐漸減少。因?yàn)樵娇斓男盘?hào)邊沿越容易再正負(fù)兩端產(chǎn)生偏差,因而也會(huì)帶來(lái)更多的共模電壓,如下圖所示。

嗯,看懂了

探頭確實(shí)很貴

不過(guò)有開源的?。?!

示意圖

部分原理圖

差分的輸入電壓

一點(diǎn)參數(shù)

喜歡,想做,等固件。

插一個(gè)電源的示意圖

下面的解釋都是超過(guò),我沒(méi)有超,我干脆沒(méi)有。
當(dāng)運(yùn)放超出VICMR時(shí),器件就可能不能做正常的線性運(yùn)行。因此,必須了解輸入信號(hào)的整個(gè)范圍區(qū)間,確保運(yùn)放不超出VICMR。
另一個(gè)混淆點(diǎn)是:VICM與VICMR是非標(biāo)準(zhǔn)的縮寫,各家IC供應(yīng)商的數(shù)據(jù)表中經(jīng)常使用不同的術(shù)語(yǔ),如VCM、VIC和VCMR。因此,必須清楚自己正在查看的規(guī)格,它不是一個(gè)特定的輸入電壓,而是一個(gè)輸入電壓的范圍。
違反VICMR的情況一般出現(xiàn)在使用3.3V、5V或其它低電壓應(yīng)用的單電源運(yùn)放中。在這些應(yīng)用中,輸入信號(hào)區(qū)間一般都是狹窄的,必須知道輸入信號(hào)和VICMR,才能確保運(yùn)放的正常運(yùn)行。
首先,如果輸入波幅過(guò)大,則要用一個(gè)電阻分壓器,將信號(hào)保持在正確的VICMR區(qū)間內(nèi)。
其次,如果輸入信號(hào)的偏移有問(wèn)題,則嘗試使用一個(gè)輸入偏置或直流偏移電路,使輸入信號(hào)置于運(yùn)放VICMR區(qū)間規(guī)格內(nèi)。
第三,可以嘗試換用一種能滿足所有其它要求的軌至軌輸入運(yùn)放。

左邊的圖就是解釋右邊

最常見的共模應(yīng)用

共模在電源上面

藍(lán)色的就是共模電壓

還是共模

看幾個(gè)電路

前面有共模電壓的輸入端,也是可以調(diào)節(jié)直流分量,其次是雙電源供電,,REF為0電位

這個(gè)是雙電源的芯片

后面是低通

這個(gè)的話,我就以為是旁邊共模電壓是外部給的,而且也沒(méi)有

參考電源

二階低通濾波器是一種由 R.P Sallen 和E.L.Key. 在 1995 年給出的經(jīng)典電路。這種濾波器實(shí)現(xiàn)了正的直流增益。在單電源環(huán)境下由于過(guò)程中無(wú)需提供參考電壓,這樣極大地簡(jiǎn)化了實(shí)現(xiàn)過(guò)程。本電路不僅可    濾除高頻噪聲,還可用來(lái)放大輸入信號(hào)。

C2 跨接電橋輸出端,以便 C2 有效地與 C1a 和 C1b 的串聯(lián)組合并聯(lián)。通過(guò)這樣連接,C2 非常有效地減小了由于不匹配造成的任何 AC CMR 誤差。例如,如果 C2 比 C1 大 10 倍,則它能將由于 C1a/C1b 不匹配造成的CMR 誤差降低20倍。注意,該濾波器不影響 DC CMR。
RFI 濾波器有兩種不同的帶寬:差分帶寬和共模帶寬。差分帶寬定義為當(dāng)在電路的兩個(gè)輸入端(+IN 和-IN)之間施加差分輸入信號(hào)時(shí)的濾波器頻率響應(yīng)。該 RC 時(shí)間常數(shù)由兩個(gè)阻值相等的輸入電阻器(R1a,R1b)之和,以及與 C1a 和 C1b 的串聯(lián)組合并聯(lián)的差分電容器 C2 一起決定。

差分帶寬

共模帶寬定義為連接在一起的兩個(gè)輸入與地之間出現(xiàn)的共模 RF 信號(hào)。認(rèn)識(shí)到 C2 不影響共模 RF信號(hào)的帶寬很重要,因?yàn)檫@個(gè)電容器是連接在兩個(gè)
輸入端之間的(有助于使它們保持在相同的 RF 信號(hào)幅度)。因此,共模帶寬由兩個(gè) RC 網(wǎng)絡(luò)(R1a/C1a和 R1b/C1b)對(duì)地的并聯(lián)阻抗決定。

共模帶寬

電阻器 R1 和 R2 可以采用普通的 1%金屬薄膜電阻器。但是,所有三個(gè)電容器都需要采用高 Q 值、低損耗的電容器。電容器 C1a 和C1b 需要采用±5%允許偏差的電容器,以避免降低電路的 CMR。
差分輸入濾波器的截止頻率必須設(shè)置為大于共模濾波器截止頻率的20倍,以防止共模噪聲被轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)。
這些截止頻率是通過(guò)將差動(dòng)電容器的尺寸定為共模電容器尺寸的10倍來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

這個(gè)熱電偶的傳感器,特性和我使用的差不多,這里也寫一寫。

我們看左下腳

這個(gè)是共模電壓

還有仿真圖

共模電壓共模電壓為2.6 V,以允許儀表放大器的輸出從250 mV擺動(dòng)到5 V。共模電壓通過(guò)分壓器設(shè)置,分壓器使用來(lái)自REF02的5v電源,電阻R和電阻Rg。電阻R和Rg分別為15.0 kΩ和16.2 kΩ。電阻R和Rg的容差為0.1%,以減少與共模電壓相關(guān)的誤差。

圖顯示了共模電壓為2.6 V時(shí)INA188的共模與輸出電壓的關(guān)系圖。在共模電壓為2.6 V的情況下,INA188的輸出擺幅為220 mV至9.37 V。

發(fā)現(xiàn)了一個(gè)TI的精密信號(hào)鏈設(shè)計(jì)的PPT,感覺寫的好好

INA121U

后面是實(shí)戰(zhàn)的內(nèi)容了

https://www.cnblogs.com/huanzxj/p/5664456.html
https://www.run-ic.com/article/554/12.html
https://www.ti.com.cn/general/cn/docs/gencontent.tsp?contentId=144527

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