Многочисленные применения дифференциального усилителя

Многочисленные применения дифференциальных усилителей

I. Обзор

В настоящее время на рынке представлено множество типов операционных усилителей, среди которых наиболее распространены универсальные, прецизионные, с высоким входным сопротивлением, высокоскоростные, низкопотребляющие и высоковольтные мощные операционные усилители. Каждый тип операционного усилителя имеет свои уникальные характеристики. При выборе компонентов инженеры должны учитывать особенности конкретного применения. Дифференциальные операционные усилители благодаря своей высокой точности и помехоустойчивости часто используются в системах сбора и передачи сигналов.

II. Области применения

1. В случаях, когда входное напряжение ниже напряжения питания

При измерении давления / магнитного поля / температуры с помощью моста Уитстона, когда необходимо осуществить сбор и обработку сигналов с двух его выводов, используется инструментальный усилитель, поскольку его входное напряжение ниже напряжения питания.

Инструментальные усилители благодаря высокому коэффициенту подавления синфазного сигнала, высокому входному сопротивлению, низкому уровню шума, малой нелинейной ошибке, малому температурному дрейфу смещения и регулируемому коэффициенту усиления пользуются большой популярностью в приложениях по сбору слабых сигналов и усилению сигналов датчиков. Компания Hangjing уже завершила разработку инструментальных усилителей HJG620、HJG826、HJG118、HJG128、HJG333 и HJ52301 серий и т.д., которые получили широкое распространение и позволяют полностью заменить импортные компоненты AD620、INA826、INA118、INA128、INA333 и MII-52301 компоненты.

Рисунок 1 Типовая принципиальная схема инструментального усилителя

Однако при использовании инструментальных усилителей необходимо учитывать условия окружающей среды, так как неподходящие условия эксплуатации могут повлиять на параметры устройства и привести к увеличению ошибки на выходе.

Применение инструментальных усилителей REF Входной сигнал на выводе может использоваться для регулировки смещения выходного сигнала, но следует помнить REF что входной сигнал на выводе должен иметь низкое выходное сопротивление и способность поглощать и отдавать ток, чтобы обеспечить минимальную ошибку на выходе устройства. То есть, для буферизации входа используется операционный усилитель REF или источник опорного напряжения для REF установки напряжения на выводе, что обеспечивает малую ошибку на выходе, в то время как использование резистивного делителя или LDO приведет к увеличению ошибки на выходе и снижению точности измерения.

Рабочий диапазон инструментального усилителя зависит от синфазного напряжения, коэффициента усиления и REF напряжения на выводе, то есть величина входного синфазного напряжения влияет на характеристики устройства. Эта зависимость называется диаграммой «алмаз» инструментального усилителя. На эту особенность, связанную с влиянием синфазного напряжения, следует обращать особое внимание при использовании инструментального усилителя в однополярном режиме питания.

Рисунок 2 Типовая диаграмма «алмаз» инструментального усилителя при однополярном питании

Как видно из рисунка, при установке большого выходного напряжения инструментального усилителя, работающего от однополярного источника питания, диапазон входного синфазного напряжения будет очень узким, вблизи напряжения питания. В этом случае, для измерения малых сигналов на входе необходимо добавить на REF вывод дополнительное смещение, что позволит расширить диапазон входного синфазного напряжения.

2. Система с общим заземлением, где входное напряжение превышает напряжение питания ( common GND )

Если входное напряжение превышает напряжение питания, то для сбора и обработки сигналов нельзя использовать описанный выше инструментальный усилитель, а необходимо использовать дифференциальный усилитель для работы. Типовая принципиальная схема дифференциального усилителя

Рисунок 3 Дифференциальный усилитель сначала пропорционально уменьшает входное напряжение, а затем внутри устройства устанавливает новую схему усиления, чтобы получить фиксированный коэффициент усиления. Такая электрическая схема позволяет расширить диапазон входных напряжений устройства, превысив напряжение питания. При проектировании внешних резисторов дифференциального усилителя используются тонкопленочные материалы с низким температурным дрейфом, что обеспечивает отличные температурные характеристики и минимизирует влияние изменения температуры на выходную ошибку, обеспечивая высокоточную обработку входных сигналов. Кроме того, благодаря высокому входному сопротивлению дифференциального усилителя, устройство не подвержено влиянию белого шума и пульсаций входного напряжения, поэтому нет необходимости в дополнительных фильтрах и изолирующих цепях, даже без гальванической развязки. Дифференциальный усилитель может заменить изолирующий усилитель, что значительно снижает общую стоимость системы.

Компания Hangjing уже завершила разработку

и HJ133A、HJINA148 дифференциальных усилителей, которые позволяют полностью заменить импортные модели HJ629 дифференциальных усилителей. Данная продукция пользуется большим спросом у клиентов и успешно применяется на практике. INA133、INA148 дифференциальных усилителей, которые позволяют полностью заменить импортные модели AD629 Система без общего заземления, где входное напряжение превышает напряжение питания (

3. galvanic isolation ) )

     Из-за отсутствия общего заземления измеряемый сигнал часто накладывается на сложные синфазные и дифференциальные помехи, а также на синфазные переходные помехи.

Рисунок 4 Типовая принципиальная схема изолирующего усилителя

Изолирующий усилитель представляет собой специальную измерительную схему усиления, в которой между входом, выходом и различными цепями питания отсутствует прямая электрическая связь, то есть в процессе передачи сигнала отсутствует общий заземляющий вывод, между входом и выходом устройства имеется гальваническая развязка. Это интегральная схема, которая может выполнять преобразование, изоляцию, усиление и передачу различных информационных сигналов, что позволяет в сложных электромагнитных условиях измерять слабые входные сигналы и изолированно усиливать выходной сигнал.

Благодаря гальванической развязке внутри изолирующего усилителя, его способность подавлять синфазные переходные процессы, как правило, довольно высока. При внезапных больших изменениях входного сигнала, очень высокая способность подавления синфазных переходных процессов предотвращает влияние этих изменений на выход устройства. То есть, даже если на входном конце произошли разрушительные изменения напряжения, характеристики устройства не пострадают. Благодаря использованию режима работы с гальванической развязкой питания, изолирующий усилитель также может устранить ошибки измерения, вызванные заземляющими контурами. вызываемые ошибки измерения, что повышает точность измерения. То есть, изолирующий усилитель способен с высокой точностью измерять и усиливать слабые сигналы.

и HJ278 и HJ5B40 Разработка и проектирование серии изолирующих усилителей позволяет полностью заменить импортные модели ADI-5B40 изолирующих усилителей. HJ5B40 В серии входное и выходное напряжение изоляции достигает 4242V Данный вид продукции пользуется большим спросом у клиентов и широко применяется на практике.