Entendendo o circuito de proteção em um amplificador de instrumentação

Eu tenho um projeto a fazer, mas tenho problemas para entender o que realmente está acontecendo. No circuito abaixo, eu tenho que calcular os valores do resistor, escolher amplificadores operacionais e explicar como tudo funciona.

Este é um amplificador para EMG e não consigo entender como o circuito de proteção (U1C, R1, R2) funciona. Eu vi uma coisa semelhante na Arte da Eletrônica, mas o circuito de proteção foi referenciado ao escudo (o que faz sentido para mim). No entanto, aqui a saída do amplificador operacional está conectada aos resistores de ajuste de ganho e obtive das simulações que melhora o CMRR, mas não entendo o princípio de operação.

Além disso, por que R1 e R2 são 10kΩ e não 10Ω ou 10MΩ? Como escolho a tolerância? Eu tenho a mesma pergunta para os outros resistores. Acabei de escolher valores do INA128 no amplificador. Pelo que entendi, não escolhemos pequenos valores de resistores no amplificador diferencial, porque a incompatibilidade entre eles afetará o CMRR mais do que com resistores de grande valor, mas valores grandes são barulhentos e também devemos fornecer corrente de polarização suficiente, portanto, devemos escolha entre 10kΩ-100kΩ. Nos buffers de entrada, precisamos de resistores de grande valor para o ganho de 600-1000, mas resistores muito grandes criam erro de entrada, são barulhentos, têm capacitância parasita etc., mas não tenho certeza se estou correto.

instrumentation-amplifier

— Arquimedes
fonte

+1 para ouvir uma explicação exata de como a configuração do U1C ajuda o CMRR.

— 21416 MadHatter

Não há razão para construir um amplificador de instrumentação. Você obterá um desempenho muito melhor comprando um, como o AD622. Você pode considerar não se incomodar com o circuito de proteção - ele não comprará muito em termos de desempenho.

— Scott Seidman 24/03

Na verdade, é possível gerar uma proteção ou uma perna acionada a partir de um inamp usando um par de resistores de precisão em série para o resistor de ganho e protegendo o ponto médio com um amplificador operacional.

— Scott Seidman 24/03

Eu tenho uma explicação que diz como o U1C afeta o CMRR. Também criei um arquivo PDF da seguinte explicação e carreguei em minha unidade, que pode ser encontrada aqui . O arquivo PDF é fácil de ler do que o seguinte

Explicação:

O circuito de rede pode ser dividido em duas partes. A primeira parte consiste em U1B, U1C e U1D. A segunda parte consiste em U1A (o circuito amplificador diferencial usual).

Considere a primeira parte, a parte que recebe a entrada e aumenta o CMRR. No amplificador operacional U1C, a tensão nos terminais + Ve e –Ve são iguais. Então, ambos são zero volatilidade. Portanto, significa que a tensão V é zero no seguinte circuito (primeira metade do circuito):

Como a corrente de polarização de entrada é quase zero, o amplificador operacional consome quase 0 de corrente. Então, pela lei da KCL, do circuito acima, obtemos:

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

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

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

Mais explicações:

$x$

A saída do amplificador operacional acima U1D é:

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_{a} - 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_{a} + V_{b}

$x = V_a+V_b$

assim

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})

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

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

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

$V_1=V_a-V_b$

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

$V_2=V_b-V_a$

Agora considere o seguinte circuito

Do circuito acima

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

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

Dos valores acima, obtemos:

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

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

CMMR igual infinito é apenas teoria, pois a resistência não pode ser exatamente igual. Eles têm nível de tolerância.

Nota: CMRR é o valor do amplificador diferencial considerando os efeitos de U1B, U1C e U1D.

— user3219492
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