Применение измерительных усилителей.

Однокристальные ИУ могут использоваться для тех же целей, что и отдельные операционные усилители. Отличаясь от последних более простой схемой включения, высоким КОСС, симметрией входов, измерительные усилители позволяют получить более высокое качество схем, чем обычные ОУ, при соизмеримой стоимости.

Источник тока, управляемый напряжением.

На измерительном усилителе получается очень изящное решение задачи преобразователя напряжение - ток.

Преобразователь напряжение—ток на измерительном усилителе

 

Принцип действия этой схемы очень прост. Поскольку

Полагая входной ток операционного усилителя равным нулю, получим

Усилитель переменного напряжения.

Симметричный относительно земли вход измерительного усилителя позволяет снизить долю синфазной помехи (от внешних электрических полей) в его выходном напряжении. Это делает привлекательным применение ИУ, в частности, в звукотехнике в качестве предусилителей микрофонов. Фирма Burr-Brown выпускает ИМС измерительного усилителя на трех ОУ INA163, оптимизированную для аудиоприложений. Этот усилитель имеет сверхнизкий уровень шума: 1 нВ/ÖГц, широкий диапазон усиления (1...10⁴), низкую нелинейность переходной характеристики (не более 0.004%), но довольно значительное смещение нуля (0.5 мВ). Поскольку в звукотехнике не требуется усиливать медленно меняющиеся составляющие сигналов, нужно преобразовать ИУ в усилитель напряжения переменного тока. Это можно сделать по схеме, приведенной на рисунке а).

Усилитель напряжения переменного тока на ИУ:

а — схема, б — ЛАЧХ

Отрицательная обратная связь через интегратор подавляет сигналы низких частот. Из предыдущих уравнений следует

ЛАЧХ, соответствующая этой передаточной функции, приведена на б).

 

Прием слабых сигналов.

При приеме слабых сигналов от удаленных датчиков необходимо принимать серьезные меры для снижения влияния внешних помех. Особенно трудноустранимыми являются синфазные помехи промышленной частоты 50 Гц. Подавление этих помех фильтрами приводит к искажениям полезных сигналов. Экранирование проводов с заземлением экрана малоэффективно. Хорошие результаты дает создание на экране потенциала, совпадающего с синфазной составляющей напряжения входного сигнала. Схема соединения приведена на следующем рисунке.

 

 

Подключение экрана к источнику синфазного напряжения

 

Резистор, которым устанавливают коэффициент усиления ИУ, заменяется двумя последовательно включенными резисторами половинного сопротивления, и их общая точка через буферный повторитель соединяется с экраном. Буфер нужен для устранения прохождения сигнала от экрана к ИУ. Резистор R ₁ сопротивлением несколько сот Ом включают, чтобы уменьшить емкостную составляющую нагрузки буфера. Эта схема широко применяется в тензометрии и электрокардиографии.