Входные преобразователи. Обработка сигнала, страница 33

3.3 Обработка сигнала   

 На рис. 3 39 показано другое применение усилителя с дифференциальным входом. В данном случае выходной сишал моста, образованного тензодатчиками, определяется только разностью напряжений v_d и не зависит непосредственно от напряжений v₁ и v₂ Эквивалентная схема Тевенина приведена на рис. 3.39(b). Разностное напряжение v_d определяется соотношением:

Синфазное напряжение v_с равно

Выходное сопротивление моста R₀ равно (R² - ∆R²)/R . Если ∆R « R > то R₀ ≈ R . Усилитель напряжения, подключенный к выходу моста, должен быть чувствительным только к напряжению v_d. Такой тип усилителя называется дифференциальным усилителем. Синфазный сигнал v_c. таким усилителем почти полностью подавляется.

Малая часть синфазного сигнала все же будет попадать на выход. По определению коэффициент передачи А_с синфазного сигнала v_c. в дифференциальном усилителе равен

Рис 3 39 Измерение напряжения на выходе моста с помощью дифференциального усилителя (а) Схема моста с четырьмя,тензодатчиками (b) Эквивалентная схема v_c = v_S /2, v_d = v_S ∆R/R и R₀ = (R² - ∆R² )/R (с) Дифференциальный усилитель (ДУ)

Измерительные приборы в электрических измерениях

В свою очередь, коэффициент усиления A_d дифференциального сигнала v_d. равен

Критерием подавления синфазного сигнала является Коэффициент Ослабления Синфазного Сигнала (КОСС). Этот коэффициент определяется как отношение таких значений синфазного сигнала v_с и дифференциального сигнала v_d, каждое из которых дало бы на выходе одно и то же значение выходного сигнала v_d. Одним словом,

В измерительном усилителе можно получить коэффициент ослабления порядка 10⁵ ÷ Ю⁸в зависимости от величины дифференциального коэффициента усиления A_d, который часто выбирается от 1 до 10³. Однако на частотах выше 10 ÷ 50 Гц коэффициент ослабления падает. Измерительные усилители с большими значениями КОСС на частотах выше 50 Гц требуются, например, при исследованиях электрической активности мышц (электромиография), сердца (электрокардиография) или мозга (электроэнцефалография). Такие измерения были бы невозможны без большого значения КОСС из-за сильного синфазного фона с частотой 50 Гц от силовой сети.

Основная схема дифференциального усилителя изображена на рис. 3.40. Если a₀ » R₂/R₁  и R'_i » R_i || R₂ » R'₀  то выходное напряжение этого усилителя равно

Это выражение можно получить, полагая сначала, что v₂ равно нулю, и находя вклад v₁ в выходное напряжение v_o. Коэффициент передачи от v₁ к v_o можно представить в виде произведения коэффициента передачи делителя

Рис 3 40 Схема дифференциального усилителя.