Выбор принципиальной схемы инструментального усилителя и подавителя синфазной помехи

В соответствии с функциональной схемой (рисунок 3) выбираем трехусилительную схему инструментального усилителя, ибо эта схема имеет вспомогательный выход синфазного напряжения. Электрическая схема проектируемого инструментального усилителя показана на рисунке 5. Здесь предусмотрено включение конденсаторов С1 и С2 в цепях отрицательной обратной связи (ООС) усилителей DA1 и DA2 для формирования верхнечастотного спада амплитудочастотной характеристики (АЧХ).

Нагрузка подключается через разделительный конденсатор С3 предназначенный для формирования низкочастотного спада АЧХ. Во входных цепях DA1 и DA2 учтены паразитные емкости соединительных кабелей С_каб. Источники тока (для компенсации помехи) выполняются на каскадах с общим эмиттером и отрицательной обратной связью типа Z. Эти источники тока реализуются на транзисторах VT1, VT2 (источник тока №1) и VT3, VT4 (источник тока №2). Усилитель №4, показанный на рисунке 3, реализуется на транзисторах VT10, VT11 и транзисторах источников тока. Для термостабилизации транзисторных преобразователей предусмотрена термокомпенсация с помощью токовых зеркал на транзисторах VT5…VT9 и VT12.

Работа проектируемого усилителя с подавителем синфазной помехи во входной цепи происходит следующим образом. Усилители DA1 и DA2 усиливают полезный сигнал в раз, а сигнал синфазной помехи передают с единичным коэффициентом передачи. Сопротивления резисторов R12 и R13 выбираются равными друг другу. Поэтому напряжение на эмиттерах VT10, VT11 пропорционально напряжению синфазной помехи. Транзисторы VT10, VT11 работают в схеме с общей базой и передают входной ток (пропорциональный напряжению синфазной помехи) без усиления на резисторы R7 и R8, где формируются усиленные напряжения, пропорциональные синфазной помехе. Напряжения с резисторов R7 и R8 управляют коллекторными токами транзисторов VT1…VT4. Удвоенные приращения коллекторных токов каждой пары VT1, VT2 и VT3, VT4 создают на сопротивлениях R_ист компенсирующие падения напряжения, которые уменьшают амплитуду синфазной помехи на входах усилителей DA1 и DA2. Дифференциальный усилитель DA3 усиливает полезный сигнал с выходов DA1 и DA2 в раз и ослабляет остаточную синфазную помеху. В результате таких преобразований на резисторе нагрузки R_н формируется усиленный в заданное число раз полезный сигнал, а синфазная помеха на выходе DA3 пренебрежимо мала.

Рисунок 5 - Предварительная электрическая схема инструментального усилителя с подавителем синфазной помехи во входной цепи.