Измерительный усилитель – лучшие схемы и их полное описание

Измерительный усилитель (он же инструментальный) — разновидность дифференциального усилителя, применяемая для точных измерений разностного сигнала и тестирующего оборудования. Т.е. Это высококлассные усилители с отличными характеристиками. Они так же могут быть применены и как микрофонный пред усилители.

Классический измерительный усилитель

Измерительный усилитель — это продвинутая разновидность дифференциального усилителя, рассмотренного ранее. Такие усилители также называют инструментальными. Классическая схема измерительного усилителя приведена на следующем рисунке:

Измерительный усилитель, инструментальный усилитель – лучшие схемы и их полное описание

Этот усилитель, так же, как и просто дифференциальный усилитель используется для усиления разностного сигнала и подавления паразитного синфазного (т.е. приходящего сразу на оба входа) сигнала.

Плюсами этой схемы является то, что входной каскад на 2-х ОУ обеспечивают большой дифференциальный коэффициент усиления и единичный коэффициент усиления синфазных сигналов без какого-либо особо точного согласования резисторов.

Дифференциальный коэффициент усиления первого каскада определяется формулой

Кдифф=1+(2R2/R1).

Второй каскад представляет из себя обычный дифференциальный усилитель. Дифференциальный коэффициент усиления которого равен 1, а коэффициент усиления синфазного сигнала равен практически 0.

Как видите паразитный синфазный сигнал, приходящий на оба входа усилителя на первом каскаде не усиливается, а на втором подавляется. При этом не обязательно, чтобы выходной ОУ имел большой КОСС, и также не обязательно прецизионное согласование резисторов R между собой, что не допустимо для обычного дифференциального усилителя.

Для такого усилителя уже не имеет значения полное сопротивление источника сигнала, которым может стать какой либо датчик или же микрофонная головка.

Инструментальный усилитель — это готовая схема микрофонного пред усилителя с симметричным входом.

Существуют также гибридные ИМС измерительных усилителей. Примерами можно привести AD623, AD625, AD522, INA143, MAX4199, LH0036 и другие. У этих ИМС, как правило, все компоненты, за исключением резистора R1 встроены внутрь. А при помощи R1, располагаемого снаружи выбирается коэффициент усиления. Диапазон регулировки усиления этих усилителей обычно составляет 1…1000, а входное полное сопротивление более 100Мом. При этом существуют как высоковольтные (LT1167, INA146) , для которых допустимые синфазное и дифференциальное напряжения составляют до ±100 В, так и низковольтные(LH0036) способные работать от напряжения питания ±1вольт.

Измерительный усилитель — полная схема

Самые часто используемые операционные усилители — сдвоенные. Т.е. Два ОУ в одном корпусе. Соответственно при использовании двух корпусов, один ОУ остается невостребованным. Предлагаю рассмотреть еще одну схему, в которой 4-ый ОУ будет приносить значительную пользу. К тому же измерительный усилитель чаще строится именно по такой схеме.

Измерительный усилитель, инструментальный усилитель – лучшие схемы и их полное описание

Добавленный нижний операционник используется как “защитный”. Усиленный синфазный сигнал этого операционника может быть использован для ослабления эффектов емкости кабеля и утечек. При таком включении защитный выход должен быть соединен с экраном входного кабеля. При этом важно, что больше экран не должен никуда быть подключен. И тем более не должен быть заземлен.

В случае, если Вы хотите вынести резистор, задающий коэффициент усиления на переднюю панель регулировок (что не рекомендуется), делать это следует экранированным кабелем, экран которого так же следует подключить к защитному выходу.

Общий коэффициент усиления показан на схеме. Типичными значениями элементов схемы можно назвать следующие —

  • R1 — 100 Ом
  • R2 — 50 кОм
  • R3 — 10 кОм
  • R4 — 10 кОм
  • Входные резисторы — по 1 кОм.

Резисторы R3 и R4 задают коэффициент второго каскада, который представляет из себя обычный дифференциальный усилитель, и был описан в статье: Дифференциальный усилитель — схема на ОУ и его предназначение.

В скором времени запланировано изготовить несколько таких усилителей. Так что скоро здесь появится разведенная печатная плата :-)

The following two tabs change content below.
Привет! В этом окошке авторы блогов любят мериться крутостью биографий. Мне же будет гораздо приятнее услышать критику статей и блога в комментариях. Обычный человек, который любит музыку, копание в железе, электронике и софте, особенно когда эти вещи пересекаются и составляют целое, отсюда и название - АудиоГик. Материалы этого сайта - личный опыт, который, надеюсь, пригодится и Вам. Приятно, что прочитали :-) 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.