Comprender el circuito de protección en un amplificador de instrumentación

Tengo un proyecto que hacer pero tengo problemas para entender lo que realmente está sucediendo. En el circuito a continuación, tengo que calcular los valores de resistencia, elegir amplificadores operacionales y explicar cómo funciona todo.

Este es un amplificador interno para EMG y no puedo entender cómo funciona el circuito de protección (U1C, R1, R2). Vi algo similar en el arte de la electrónica, pero el circuito de protección se refería al escudo (lo cual tiene sentido para mí). Sin embargo, aquí la salida del amplificador operacional está conectada a las resistencias de ajuste de ganancia y obtuve de las simulaciones que mejora CMRR, pero no entiendo el principio de operación.

Además, ¿por qué R1 y R2 son 10kΩ, y no 10Ω o 10MΩ? ¿Cómo elijo la tolerancia? Tengo la misma pregunta para las otras resistencias. Acabo de elegir valores de INA128 en amplificador. Por lo que entiendo, no elegimos valores de resistencia pequeños en el amplificador diferencial, porque la falta de coincidencia entre ellos afectará a CMRR más que con resistencias de valor grande, pero los valores grandes son ruidosos y también debemos proporcionar suficiente corriente de polarización, por lo que debemos elija entre 10kΩ-100kΩ. En los buffers de entrada necesitamos resistencias de gran valor para la ganancia de 600-1000, pero las resistencias demasiado grandes crean un error de entrada, son ruidosas, tienen capacitancia parásita, etc., pero no estoy seguro si estoy en lo correcto.

instrumentation-amplifier

— Arquímedes
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+1 para escuchar una explicación exacta de cómo la configuración de U1C ayuda a CMRR.

— MadHatter

No hay razón para construir un amplificador de instrumentación. Obtendrá un rendimiento mucho mejor comprando uno, como el AD622. Puede considerar no molestarse con el circuito de protección: no le comprará mucho en términos de rendimiento.

— Scott Seidman

De hecho, puede generar una protección o una pierna impulsada desde un amplificador utilizando un par de resistencias de precisión en serie para la resistencia de ganancia y amortiguando el punto medio con un amplificador operacional.

— Scott Seidman

Tengo una explicación que dice cómo U1C afecta el CMRR. También hice un archivo PDF con la siguiente explicación y lo cargué en mi disco que se puede encontrar aquí . El archivo PDF es fácil de leer que el siguiente

Explicación:

El circuito neto se puede dividir en dos partes. La primera parte consiste en U1B, U1C y U1D. La segunda parte consiste en U1A (el circuito amplificador diferencial habitual).

Considere la primera parte, la parte que toma la entrada y aumenta el CMRR. En el amplificador operacional U1C, el voltaje en el terminal + Ve y el terminal –Ve son iguales. Entonces ambos son de cero voltaje. Entonces significa que el voltaje V es cero en el siguiente circuito (primera mitad del circuito):

Como la corriente de polarización de entrada es casi cero, el amplificador operacional consume casi 0 corriente. Entonces, según la ley KCL, del circuito anterior, obtenemos:

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

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

Cuando vuelve igual a , obtenemos . Recuerde que estos y son entradas al amplificador diferencial. Entonces, la diferencia de la señal de entrada aumenta y su promedio se vuelve cero cuando vuelve igual a . Y esto sucede con la ayuda del amplificador operacional U1C (recuerde que este amplificador operacional ayuda dibujando corriente cero y haciendo que V = 0). $R_1$ $R_2$ $V_2 = -V_1$ $V_1$ $V_2$ $R_1$ $R_2$

Más explicaciones:

Analicemos el amplificador operacional superior izquierdo U1D. Deje que la salida del amplificador operacional U1C sea voltios. Entonces, el amplificador operacional U1C ha sido modelado como una fuente de voltaje separada como se muestra a continuación: $x$

La salida del amplificador operacional U1D anterior es:

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

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

Esto en realidad es nuestro . Del mismo modo, la salida de U1B es: $V_2$

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

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

Este en realidad es nuestro . $V_1$

Como y (de la figura), obtenemos: ${V_1}\cdot{R_1}={-V_2}\cdot{R_2}$ $R_1=R_2$

X = V_{una} + V_{si}

$x = V_a+V_b$

Entonces

V_{1} = \frac{1 + R_{8}}{R_{10}} \cdot (\frac{V_{una}}{2} - \frac{V_{si}}{2})

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

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

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

Como y , obtenemos: $R_8=R_7$ $R_9=R_{10}$

V_{1} = V_{una} - V_{si}

$V_1=V_a-V_b$

V_{2} = V_{si} - V_{una}

$V_2=V_b-V_a$

Ahora considere el siguiente circuito

Del circuito anterior

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

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

De los valores anteriores obtenemos:

C METRO R R = \frac{2 (V_{una} - V_{si})}{0 0} = \infty

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

CMMR igual infinito es solo teoría, ya que la resistencia no puede ser exactamente igual. Tienen nivel de tolerancia.

Nota: CMRR es el valor para el amplificador diferencial considerando los efectos de U1B, U1C y U1D.

— user3219492
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