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儀表放大器只有差模輸入不工作嗎?

云深之無跡 ? 來源:云深之無跡 ? 2023-10-29 10:05 ? 次閱讀

昨天寫了一個又臭又長的文章:儀表放大器干翻了我。。。

在末尾看似回答了問題,但是有點模糊。

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這個電路做分壓抬升,也提供共模電壓!!!缺后面這個話

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這個電路的仿真是正確的,直流+信號,抬升了

昨天在INA前面加一個單純的差模信號,后面沒有反應,是因為輸入范圍不在INA的共模工作范圍。

兩個差分輸入端都有這個,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。

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我們看一個ECG芯片的輸入端的設計,這個是2電極

也就是沒有右腿放大電路,沒有提供共模輸入通路。

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這個就是沒有了,但是組成了RC的濾波器,因為有第三級的輸入

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也就是這樣

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這個圖就是我看過最好的示意圖!!!

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TI這個也好

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類比三運放的輸入

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輸入級的分析

這個文章相當精彩,我有空寫。就是分析噪音這段

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這個也不錯,共模就是說信號的任意一點和GND,或者是0V的差值,差模是相對的坐標系,互相參考,但是共模是全局的查看。

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也就解釋了一些線之間的電容是干啥用的,共模電容來抑制干擾信號。

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差容就是直接連在一起

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也就是信號出來了

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村田有很好的文章,我就先偷個圖,也說一下Y,X電容是什么

還有示波器探頭的事情:

1.抗干擾能力強,因為兩根差分走線之間的耦合很好,當外界存在噪聲干擾時,幾乎是同時被耦合到兩條線上,而接收端關心的只是兩信號的差值,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,由于兩根信號的極性相反,他們對外輻射的電磁場可以相互抵消,耦合的越緊密,泄放到外界的電磁能量越少。

3.時序定位精確,由于差分信號的開關變化是位于兩個信號的交點,而不像普通單端信號依靠高低兩個閾值電壓判斷,因而受工藝,溫度的影響小,能降低時序上的誤差,同時也更適合于低幅度信號的電路。目前流行的LVDS就是指這種小振幅差分信號技術。

差分信號的結構特點要求對應的測試設備也必須是差分拓撲,差分探頭因此成為現代示波器的主流配件。下圖是典型的有源差分探頭電路結構圖:

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共模抑制比,簡單來說,就是差動放大電路中對信號共模成分的抑制能力,其定義為放大器對差模信號的電壓放大倍數Adm與對共模信號的電壓放大倍數Acm之比,英文全稱是CommonModeRejectionRatio,一般用簡寫CMRR來表示。

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哪些因素會影響探頭的共模抑制比呢? 電路對稱性――電路的對稱性決定了被放大后的信號殘存共模干擾的幅度,電路對稱性越差,其共模抑制比就越小,抑制共模信號(干擾)的能力也就越差。 信號頻率或者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會逐漸減少。因為越快的信號邊沿越容易再正負兩端產生偏差,因而也會帶來更多的共模電壓,如下圖所示。

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嗯,看懂了

探頭確實很貴

不過有開源的!!!

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示意圖

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部分原理圖

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差分的輸入電壓

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一點參數

喜歡,想做,等固件。

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插一個電源的示意圖

下面的解釋都是超過,我沒有超,我干脆沒有。 當運放超出VICMR時,器件就可能不能做正常的線性運行。因此,必須了解輸入信號的整個范圍區間,確保運放不超出VICMR。 另一個混淆點是:VICM與VICMR是非標準的縮寫,各家IC供應商的數據表中經常使用不同的術語,如VCM、VIC和VCMR。

因此,必須清楚自己正在查看的規格,它不是一個特定的輸入電壓,而是一個輸入電壓的范圍。 違反VICMR的情況一般出現在使用3.3V、5V或其它低電壓應用的單電源運放中。在這些應用中,輸入信號區間一般都是狹窄的,必須知道輸入信號和VICMR,才能確保運放的正常運行。

首先,如果輸入波幅過大,則要用一個電阻分壓器,將信號保持在正確的VICMR區間內。 其次,如果輸入信號的偏移有問題,則嘗試使用一個輸入偏置或直流偏移電路,使輸入信號置于運放VICMR區間規格內。 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放。

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左邊的圖就是解釋右邊

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最常見的共模應用

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共模在電源上面

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藍色的就是共模電

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還是共模

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看幾個電路

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

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這個是雙電源的芯片

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后面是低通

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這個的話,我就以為是旁邊共模電壓是外部給的,而且也沒有

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參考電源

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二階低通濾波器是一種由 R.P Sallen 和E.L.Key. 在 1995 年給出的經典電路。這種濾波器實現了正的直流增益。在單電源環境下由于過程中無需提供參考電壓,這樣極大地簡化了實現過程。本電路不僅可濾除高頻噪聲,還可用來放大輸入信號。

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C2 跨接電橋輸出端,以便 C2 有效地與 C1a 和 C1b 的串聯組合并聯。通過這樣連接,C2 非常有效地減小了由于不匹配造成的任何 ACCMR 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。差分帶寬定義為當在電路的兩個輸入端(+IN 和-IN)之間施加差分輸入信號時的濾波器頻率響應。該 RC 時間常數由兩個阻值相等的輸入電阻器(R1a,R1b)之和,以及與 C1a 和 C1b 的串聯組合并聯的差分電容器 C2 一起決定。

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差分帶寬

共模帶寬定義為連接在一起的兩個輸入與地之間出現的共模 RF 信號。認識到 C2 不影響共模 RF信號的帶寬很重要,因為這個電容器是連接在兩個 輸入端之間的(有助于使它們保持在相同的 RF 信號幅度)。因此,共模帶寬由兩個 RC 網絡(R1a/C1a和 R1b/C1b)對地的并聯阻抗決定。

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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換為差分信號。 這些截止頻率是通過將差動電容器的尺寸定為共模電容器尺寸的10倍來實現的。

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這個熱電偶的傳感器,特性和我使用的差不多,這里也寫一寫。

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我們看左下腳

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這個是共模電壓

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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擺動到5 V。共模電壓通過分壓器設置,分壓器使用來自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的誤差。

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圖顯示了共模電壓為2.6 V時INA188的共模與輸出電壓的關系圖。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。

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發現了一個TI的精密信號鏈設計的PPT,感覺寫的好好

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INA121U

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審核編輯:劉清

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原文標題:儀表放大器只有差模輸入不工作的解釋

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