Comprendre le circuit de garde dans un amplificateur d'instrumentation

J'ai un projet à réaliser mais j'ai du mal à comprendre ce qui se passe réellement. Dans le circuit ci-dessous, je dois calculer les valeurs de résistance, choisir des amplificateurs opérationnels et expliquer comment tout cela fonctionne.

Il s'agit d'un in-amp pour EMG et je ne comprends pas comment fonctionne le circuit de garde (U1C, R1, R2). J'ai vu une chose similaire dans l'Art de l'électronique, mais le circuit de garde était référencé au bouclier (ce qui est logique pour moi). Cependant, ici, la sortie de l'ampli op est connectée aux résistances de réglage de gain et j'ai obtenu des simulations que cela améliore le CMRR, mais je ne comprends pas le principe de fonctionnement.

Aussi, pourquoi R1 et R2 sont-ils 10kΩ, et non 10Ω ou 10MΩ? Comment choisir la tolérance? J'ai la même question pour les autres résistances. Je viens de choisir des valeurs de INA128 dans l'ampli. D'après ce que je comprends, nous ne choisissons pas de petites valeurs de résistance dans l'amplificateur différentiel, car le décalage entre elles affectera plus le CMRR qu'avec les résistances de grande valeur, mais les grandes valeurs sont bruyantes et nous devons également fournir suffisamment de courant de polarisation, nous devons donc choisissez entre 10kΩ-100kΩ. Dans les tampons d'entrée, nous avons besoin de résistances de grande valeur pour le gain de 600-1000, mais des résistances trop grandes créent une erreur d'entrée, sont bruyantes, ont une capacité parasite, etc., mais je ne sais pas si j'ai raison.

instrumentation-amplifier

— Archimède
source

+1 pour entendre une explication exacte de la façon dont la configuration de U1C aide CMRR.

— MadHatter

Il n'y a aucune raison de construire un ampli d'instrumentation. Vous obtiendrez de bien meilleures performances en ACHETANT un, comme l'AD622. Vous pourriez envisager de ne pas vous soucier du circuit de garde - cela ne vous rapportera pas beaucoup en termes de performances.

— Scott Seidman

Vous pouvez, en fait, générer une garde ou une jambe entraînée à partir d'un inamp en utilisant une paire de résistances de précision en série pour la résistance de gain, et en tamponnant le point médian avec un ampli op.

— Scott Seidman

J'ai une explication qui indique comment U1C affecte le CMRR. J'ai également fait un fichier PDF de l'explication suivante et téléchargé dans mon lecteur qui peut être trouvé ici . Le fichier PDF est plus facile à lire que les suivants

Explication:

Le circuit net peut être divisé en deux parties. La première partie est composée de U1B, U1C et U1D. La deuxième partie est constituée de U1A (le circuit amplificateur différentiel habituel).

Considérez la première partie, la partie qui prend l'entrée et augmente le CMRR. Sur l'ampli op U1C, la tension aux bornes + Ve et –Ve est égale. Les deux sont donc à zéro volatilité. Cela signifie donc que la tension V est nulle dans le circuit suivant (première moitié du circuit):

Comme le courant de polarisation d'entrée est presque nul, l'ampli-op consomme presque 0 courant. Donc, par la loi KCL, à partir du circuit ci-dessus, nous obtenons:

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

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

Lorsque devient égal à , nous obtenons . N'oubliez pas que ces et sont des entrées d'amplificateur différentiel. Ainsi, la différence du signal d'entrée augmente et leur moyenne devient nulle lorsque devient égal à . Et cela se produit avec l'aide de l'ampli op U1C (rappelez-vous que cet ampli op aide en tirant un courant nul et en faisant V = 0). $R_1$ $R_2$ $V_2 = -V_1$ $V_1$ $V_2$ $R_1$ $R_2$

Plus d'explication:

Analysons l'ampli op supérieur gauche U1D. Soit la sortie de l'ampli op U1C volts. Ainsi, l'ampli op U1C a été modélisé comme une source de tension distincte, comme indiqué ci-dessous: $x$

La sortie de l'ampli-op U1D ci-dessus est:

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

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

C'est en fait notre . De même, la sortie de U1B est: $V_2$

V_{1} = \frac{1 + R_{8}}{R_{10}} \cdot (V_{a} - x)

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

C'est en fait notre . $V_1$

Comme et (d'après la figure), nous obtenons: ${V_1}\cdot{R_1}={-V_2}\cdot{R_2}$ $R_1=R_2$

x = V_{a} + V_{b}

$x = V_a+V_b$

Donc

V_{1} = \frac{1 + R_{8}}{R_{10}} \cdot (\frac{V_{a}}{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_{a}}{2})

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

Comme et , nous obtenons: $R_8=R_7$ $R_9=R_{10}$

V_{1} = V_{a} - V_{b}

$V_1=V_a-V_b$

V_{2} = V_{b} - V_{a}

$V_2=V_b-V_a$

Considérons maintenant le circuit suivant

Depuis le circuit ci-dessus

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

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

À partir des valeurs ci-dessus, nous obtenons:

C M R R = \frac{2 (V_{a} - V_{b})}{0} = \infty

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

CMMR égal à l'infini n'est qu'une théorie car la résistance ne peut pas être exactement égale. Ils ont un niveau de tolérance.

Remarque: CMRR est la valeur de l'amplificateur différentiel compte tenu des effets de U1B, U1C et U1D.

— user3219492
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