Простейшая схема устройств сопряжения с объектом (УСО). Конфигурации УСО. Интегральные цифроаналоговые преобразователи (ЦАП). Настройка ЦАП. Интегральные АЦП. Принципы построения многоканальных АЦП, страница 13

3)  Kпс - незначит-й (20-30 дБел)

4)  Ку = 1+ Roc/R1

{U+=Uвх; U-=Uвых*(R1/(Roc+R1))

Ку=1, Roc=0: получаем повторитель в чистом виде.

5)  Гальваническая развертка отсутствует

При увеличении вх. сопрот. на входе операц. Усилит. Возникают шумы и наводки, которые внутр. диф. Каскадом ОУ давятся незначительно.

Для устранения этого недостатка был разработан инструментальный усилитель – это высокоточный измерительный усилитель, предназначенный для согласования сигналов, поступающих с датчиков с последующих преобразов-ми. Как правило, инструмент усилители исп-ся с датчиками, включенными по мостовой схеме. Обладая высоким коэф-том подавления синфазной составл-ей, инструм-й усилитель позволяет выделять полезный сигнал из шумов и наводок, а также отделять его от систематических ошибок.

Обозначение INA наводок, коэф-т усилиеия от 1 до 1000, напр. Смещения от 50мкВ до 1мВ.

Дрейф смещения: не более 20мкВ на 1 градус.

Ошибка усиления порядка 0,01%

Подавление синфазной составляющей 80-140 дБ

Скорость нарастания 20В/мкс

Изготавлив-ся пот помощи лазерной подгонки всех составляющих.

Состоит их двух каскадов, два ОУ включены по неинверсной схеме

[рисунок]

Сопротивления Roc и К – д/б выполнены с высокой точностью, При помощи вых. каскада осущ-ся вычитание U2-U1/

Если U1+[дельта]    [дельта]-шумы + наводка, то U2+ [дельта] -> Uвых = U2+[дельта] – U1 – [дельта]. При идеальном вып-ии [дельта] сокращаются и Uвых =U2-U1/

Чем точнее резисторы, тем выше коэф-т подавления.

Uo=Uвых2-Uвых1

{ U1=U1’

{ U2=U2’

=>

{ U1’=Uвых1*(Ro+Roc)/(Ro+2Roc)+Uвых2*(Roc)/(Ro+2Roc)

{ U2’=Uвых1*(Roc)/(Ro+2Roc)+Uвых2*(Ro+Roc)/(Ro+2Roc)

{ U1’(Ro+Roc)=Uвых1*((Ro+Roc)^2)/(Ro+2Roc)+Uвых2*(Roc)*(Ro+Roc)/(Ro+2Roc)

{ U2’(Roc)=Uвых1*((Roc)^2)/(Ro+2Roc)+Uвых2*(Roc)*(Ro+Roc)/(Ro+2Roc)

U1(Ro+Rkc)-U2*Roc=Uвых1*((Ro+Roc)^2)/(Ro+2Roc)- Uвых1*((Roc)^2)/(Ro+2Roc)

Uвых1*(Ro^2+2*Ro*Roc+Roc^2-Roc^2)/(Ro+2Roc)=Uвых 1 Ro

Ку=(1+2Roc/Ro) – коэф-т усиления

Как правило, Roc – внутренние, а Ro м/б внешним и изменяемым => мен-ся коэф-т. инструментального усилителя.

Коэф-т водавления синфазной сост-ей:

Кпс=-20*lg(Kсинф./Kдиф) – показ-ет во ск-ко раз коэф. диф-й сост-й больших коэф-та усиления синфазн. Сост-ей.

Задача:

[рисунок]

Требуется осуществить выбор INA по зад. параметрам.

Кпс=-20lg(Ксинф/Кдиф)

Кдиф=100

Uвых oy INA =Uвых АЦП= Uоп АЦП

Кдиф=(UвыхINA/Uвх) =100

Кcинф=h/Uпом=0,01В

H=Uоп/(2^n-1)=(приблизительно) 10мВ

Кпс = -20 lg(0,01/100)=80дБ

Подавления шума и помехи

[рисунок]

Ку=(1+Roc/R)

Rземли=0, но реально R земли != 0,

Тогда Ку=(1+Roc/(R+Rземли))

1)  Rземли будет вносить ошибку в коэф. усиления

2)  Е шума

3)  Uокс – связанная с Rземли

Uокс=f(Rземли, Iн)

В инструментальном усилителе

[рисунок]

Ес=сигнала

Еш- шума

Ку=(1+2Roc/Ro) учитв-ся только полезный сигнал

Усилитель заряда –

Устройство, выходное напряжение которого пропорционально заряду, поступающего на его вход (преобразователь, выполняющий функцию Uвх=F(g), или интегратор входного тока, который работает на его приращения.

У данного устройства область ограничена – работает только с пьезодатчиком и используется при согласовании пьезодатчика при проведении испытании виброустойчивости и ударопрочности.

[рисунок]

Uвых= Uc= - 1/C* [определенный интеграл от I по dt на отрезке от 0 до t] =-1/C* [определенный интеграл от dq/dt по dt на отрезке от 0 до t] = -q/c

Сопротивление R создает режим по постоянному тону, в противном случае R выбирается достаточно большим, но без него работать невозможно.

Ключ используется для задания начальных условий.

Согласно этой формула для повышения чувствительности нам нужно уменьшая емкость C.

Рассмотрим, какие преимущества дет усилитель заряда по сравнению с неинвертирующими.

У пьезодатчика очень большое входное сопротивление. Рассмотрим вариант включения согласующего усилителя, реализованного на эквивалентной схеме.

[рисунок]

Uвых=-q/C

Эта схема уже может работать с пьезодатчиками, но есть еще минусы.

В ОУ есть Cвх, и есть еще емкость кабеля Cкаб.

Если при Cвх просто происходит увеличение чувствительности, то Cкаб зависит от геометр. Размеров кабеля, т.е. хар-ка датчика будет менятбся с изменением напр. темпер. При испытаниях данная схема пригодна для работы с одним датчиком (провода нельзя менять)