儀表放大器工作原理是什么??jī)x表放大器有哪些典型應(yīng)用
以下內(nèi)容中,小編將對(duì)儀表放大器的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行著重介紹和闡述,希望本文能幫您增進(jìn)對(duì)儀表放大器的了解,和小編一起來看看吧。
一、儀表放大器的原理
儀表放大器的基本原理是通過運(yùn)算放大器或差分放大器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大,并輸出一個(gè)經(jīng)過處理后的信號(hào),以滿足不同的應(yīng)用需求。具體來說,儀表放大器通常使用差分放大器作為輸入級(jí)別,以增強(qiáng)放大器的共模抑制能力,提高儀器的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。
1、差分輸入 :儀表放大器采用差分輸入方式,即同時(shí)接收兩個(gè)輸入信號(hào)(V1和V2),并放大它們之間的差值(V2-V1)。這種差分輸入方式可以有效抑制共模噪聲和干擾,提高信號(hào)的信噪比。
2、共模抑制 :共模抑制是儀表放大器的一個(gè)重要特性。它消除了在兩個(gè)輸入上具有相同電位的任何信號(hào),只放大輸入之間具有電位差的信號(hào)。這通過差分放大器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),確保只有差分信號(hào)被有效放大。
3、增益調(diào)節(jié) :儀表放大器通常具有可調(diào)的高增益,能夠?qū)⑽⑷跣盘?hào)放大到適合后續(xù)處理的范圍。增益的調(diào)節(jié)可以通過外部電阻或內(nèi)部電路實(shí)現(xiàn),以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)合的需求。
4、噪聲抑制 :儀表放大器在設(shè)計(jì)中采用了多種噪聲抑制技術(shù),如噪聲濾波和信噪比優(yōu)化技術(shù),以降低噪聲對(duì)信號(hào)測(cè)量的影響。這些技術(shù)有助于提供清晰、準(zhǔn)確的信號(hào)放大和處理。
5、輸出處理 :在放大器的輸出端,還需要配置濾波器、反饋電路等元件,以進(jìn)一步處理和優(yōu)化輸出信號(hào)。這些元件可以確保輸出信號(hào)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性,滿足后續(xù)處理或顯示的需求。
二、儀表放大器典型應(yīng)用
1、高邊監(jiān)視器
最簡(jiǎn)單的高邊監(jiān)視器通常需要一個(gè)精密運(yùn)算放大器和一些精密電阻,常見的高邊測(cè)量都采用經(jīng)典的差分放大器。雖然很多應(yīng)用中也會(huì)使用分離電路,但其輸入阻抗較低,而且電阻之間有較大差異。電阻的匹配必須非常精確才能獲得可接受的共模抑制比,任一個(gè)電阻值存在0.01%的偏差都將使CMRR降低到86dB;如果偏差為0.1%,將使CMRR降低到66dB;而1%的偏差將使CMRR降低到46dB。選擇儀表放大器結(jié)構(gòu)時(shí),有一個(gè)需要特別關(guān)注的參數(shù),即在放大器任何輸出擺幅下,輸入共模電壓的范圍均應(yīng)包括高邊電壓加上一個(gè)安全裕量。
2、電平轉(zhuǎn)換器
此電路的工作原理可以這樣來理解,將MAX4198看作一個(gè)三輸入求和放大器,其電壓傳輸函數(shù)為Vout=Vb-Va+Vshift,此式表明,輸出由差分信號(hào)與REF輸入電壓的代數(shù)和所決定,VREF可為任意值,它不會(huì)使MAX4198的放大器輸出飽和,MAX4194也適合作一個(gè)精密放大器,它可以很方便地配置成如下固定增益:-1、2或 ±1 。
3、應(yīng)力測(cè)量
三運(yùn)放拓?fù)涞恼嬲齼?yōu)勢(shì)是其能夠進(jìn)行真正的差分測(cè)量(很高的CMR),同時(shí)又有非常高的輸入阻抗,這些特點(diǎn)使其得到了廣泛應(yīng)用,特別是在信號(hào)源阻抗非常高的場(chǎng)合。為使信號(hào)源對(duì)地的漏電流達(dá)到最小,本例采用了一些防護(hù)技術(shù),信號(hào)源電纜采用屏蔽電纜,并將其屏蔽隔離層接到(Vcm+ΔV/2)。
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