Comprensione del circuito di protezione in un amplificatore di strumentazione

Ho un progetto da realizzare ma ho difficoltà a capire cosa sta realmente succedendo. Nel circuito sottostante, devo calcolare i valori della resistenza, scegliere gli amplificatori operazionali e spiegare come funziona tutto.

Questo è un in-amp per EMG e non riesco a capire come funziona il circuito di protezione (U1C, R1, R2). Ho visto una cosa simile nell'arte dell'elettronica, ma il circuito di guardia era riferito allo scudo (il che ha senso per me). Tuttavia, qui l'uscita dell'amplificatore operazionale è collegata ai resistori di impostazione del guadagno e dalle simulazioni ho ottenuto che migliora il CMRR, ma non capisco il principio di funzionamento.

Inoltre, perché R1 e R2 sono 10kΩ e non 10Ω o 10MΩ? Come scelgo la tolleranza? Ho la stessa domanda per gli altri resistori. Ho appena scelto i valori da INA128 in-amp. Da quello che ho capito, non scegliamo piccoli valori di resistenza nell'amplificatore differenziale, perché la discrepanza tra di loro influenzerà CMRR più che con resistori di grande valore, ma i valori di grandi dimensioni sono rumorosi e dovremmo anche fornire abbastanza corrente di polarizzazione, quindi dobbiamo scegliere tra 10kΩ-100kΩ. Nei buffer di input abbiamo bisogno di resistori di grande valore per il guadagno di 600-1000, ma resistori troppo grandi creano errori di input, sono rumorosi, hanno capacità parassita ecc., Ma non sono sicuro di essere corretto.

instrumentation-amplifier

— Archimedes
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+1 per ascoltare una spiegazione esatta di come l'installazione di U1C aiuta CMRR.

— MadHatter,

Non c'è motivo di costruire un amplificatore per strumentazione. Otterrai prestazioni molto migliori ACQUISTANDO UNO, come AD622. Potresti considerare di non preoccuparti del circuito di guardia: non ti acquisterà molto a causa delle prestazioni.

— Scott Seidman,

In effetti, è possibile generare una protezione o una gamba pilotata da un inamp utilizzando una coppia di resistori di precisione in serie per la resistenza di guadagno e bufferizzando il punto medio con un amplificatore operazionale.

— Scott Seidman,

Ho una spiegazione che dice come U1C influisce sul CMRR. Ho anche creato un file PDF con la seguente spiegazione e caricato nel mio disco che può essere trovato qui . Il file PDF è di facile lettura rispetto al seguente

Spiegazione:

Il circuito di rete può essere diviso in due parti. La prima parte è composta da U1B, U1C e U1D. La seconda parte è composta da U1A (il solito circuito amplificatore differenziale).

Considera la prima parte, la parte che accetta l'input e aumenta la CMRR. All'amplificatore operazionale U1C, la tensione sul terminale + Ve e sul terminale –Ve è uguale. Quindi entrambi sono a volatilità zero. Quindi significa che la tensione V è zero nel seguente circuito (prima metà del circuito):

Poiché la corrente di polarizzazione in ingresso è quasi zero, l'amplificatore operazionale assorbe quasi 0 correnti. Quindi, per legge KCL, dal circuito di cui sopra, otteniamo:

\frac{0 - V_{2}}{R_{1}} = \frac{V_{1} - 0}{R_{2}}

$\frac{0-V_2}{R_1} = \frac{V_1-0}{R_2}$

$R_1$ $R_2$ $V_2 = -V_1$ $V_1$ $V_2$ $R_1$ $R_2$

Più spiegazione:

$x$

L'uscita del precedente op-amp U1D è:

V_{2} = \frac{1 + R_{7}}{R_{9}} \cdot (V_{B} - X)

$V_2 = {\frac{1+R_7}{R_9}}\cdot(V_b-x)$

$V_2$

V_{1} = \frac{1 + R_{8}}{R_{10}} \cdot (V_{un'} - X)

$V_1 = {\frac{1+R_8}{R_{10}}}\cdot(V_a-x)$

$V_1$

${V_1}\cdot{R_1}={-V_2}\cdot{R_2}$ $R_1=R_2$

X = V_{un'} + V_{B}

$x = V_a+V_b$

Così

V_{1} = \frac{1 + R_{8}}{R_{10}} \cdot (\frac{V_{un'}}{2} - \frac{V_{B}}{2})

$V_1= {\frac{1+R_8}{R_{10}}}\cdot(\frac{V_a}{2}-\frac{V_b}{2})$

V_{2} = \frac{1 + R_{7}}{R_{9}} \cdot (\frac{V_{B}}{2} - \frac{V_{un'}}{2})

$V_2= {\frac{1+R_7}{R_9}}\cdot(\frac{V_b}{2}-\frac{V_a}{2})$

$R_8=R_7$ $R_9=R_{10}$

V_{1} = V_{un'} - V_{B}

$V_1=V_a-V_b$

V_{2} = V_{B} - V_{un'}

$V_2=V_b-V_a$

Ora considera il seguente circuito

Dal circuito sopra

C M R R = \frac{V_{1} - V_{2}}{\frac{V_{1} + V_{2}}{2}}

$CMRR=\frac{V_1-V_2}{\frac{V_1+V_2}{2}}$

Dai valori sopra riportati otteniamo:

C M R R = \frac{2 (V_{un'} - V_{B})}{0} = \infty

$CMRR = \frac{2(V_a-V_b)}{0}=\infty$

La CMMR uguale all'infinito è solo teoria poiché la resistenza non può essere esattamente uguale. Hanno un livello di tolleranza.

Nota: CMRR è il valore per l'amplificatore differenziale considerando gli effetti di U1B, U1C e U1D.

— user3219492
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