Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Jak sobie radzić z tłumieniem, czyli o parametrach PSRR i CMRR - część I

ghost666 23 Sty 2014 18:14 2661 0
  • Inżynierowie elektronicy są niemalże za pan brat z tłumieniem i wprost je kochają. Od Tłumienia sygnału współbieżnego (CMRR) poprzez tłumienie wpływu zasilania (PSRR) na tłumieniu zakłóceń elektromagnetycznych kończąc. Im więcej rzeczy tłumią wykorzystywane przez nas układy scalone tym lepiej!

    Jeśli pochylimy się teraz bardziej szczegółowo nad wzmacniaczami instrumentalnymi (zwanymi także wzmacniaczami pomiarowymi) okazuje się że dosyć łatwo tutaj o pomyłkę, na przykład gdy wyliczamy przesunięcie napięcia offsetu, spowodowane zmianami napięcia zasilania lub sygnałem współbieżnym na wejściu układu. Przyczyną tego zjawiska są wykresy, na przykład takie jak zaprezentowany poniżej:

    Jak sobie radzić z tłumieniem, czyli o parametrach PSRR i CMRR - część I


    Powyższy wykres prezentuje zależność tłumienia wpływu zasilania na pracę układu (PSRR) w funkcji częstotliwości dla przykładowego wzmacniacza instrumentalny. Z wykresu tego wynika iż PSRR jest tym większy im większe jest wzmocnienie które ustawiliśmy na naszym wzmacniaczu pomiarowym. Kuszącym jest myślenie iż w przypadku bardzo dużych wzmocnień wymagana jest jakaś nadzwyczajnie duża zmiana napięcia zasilania aby spowodować zmianę napięcia wyjściowego... oczywiście tak nie jest, a wynika to z faktu iż parametry takie jak PSRR czy CMRR liczone są względem wejścia układu. Opisują to poniższe wzory:

    Jak sobie radzić z tłumieniem, czyli o parametrach PSRR i CMRR - część I (1)


    PSRR i CMRR zdefiniowane są jako zmiana w napięciu offsetu wejściowego - ΔVOS(IN) - podzielona przez zmianę, odpowiednio, napięcia zasilania ΔVS lub napięcia współbieżnego ΔVCM.

    Aby zrozumieć jak wzmocnienie wpływa na te wartości rozważmy prosty wzmacniacz pomiarowy. Układ taki składa się z dwóch stopni wzmacniających - stopnia wejściowego, zaznaczonego na poniższym schemacie jako G1 i stopnia wyjściowego oznaczonego na tym schemacie jako G2. Zmiana napięcia zasilania czy też napięcia współbieżnego powodować będzie zmianę offsetu napięciowego na każdym z tych stopni niezależnie, co opisane jest użyciem dwóch wartości na zmianę offsetu - ΔVOS1 i ΔVOS2 - odpowiednio dla stopnia G1 i G2.





    Jak sobie radzić z tłumieniem, czyli o parametrach PSRR i CMRR - część I


    Jeśli odnosimy wartość offsetu do napięcia wejściowego to offset ΔVOS2 należy podzielić przez wzmocnienie stopnia pierwszego. Jako że polaryzacja tych napięć nie jest zdeterminowana mogą się one albo dodawać albo odejmować. Daje to zależność napięcia offsetu od wzmocnienia taką, jak pokazana na poniższym równaniu:

    Jak sobie radzić z tłumieniem, czyli o parametrach PSRR i CMRR - część I (2)


    Ten charakter zmiany napięcia offsetu widoczny jest przy bliższej analizie w kartach katalogowych wzmacniaczy pomiarowych, gdzie zmiany napięcia offsetu spowodowane rozmaitymi czynnikami, takimi jak temperatura, napięcie zasilania czy napięcie współbieżne zapisywane są tak, jak pokazano to na poniższym wycinku z karty katalogowej układu INA118 produkcji Texas Instruments.

    Jak sobie radzić z tłumieniem, czyli o parametrach PSRR i CMRR - część I


    Jeśli teraz podstawimy równanie drugie do równania pierwszego jasnym będzie jak wzmocnienie wpływa na parametry PSRR i CMRR. W rezultacie otrzymamy równania przedstawionej poniżej:

    Jak sobie radzić z tłumieniem, czyli o parametrach PSRR i CMRR - część I (3)


    Jak łatwo zauważyć parametry te poprawiają się wraz z wzrostem wzmocnienia ponieważ offset drugiego stopnia, dzielony jest przez wzmocnienie pierwszego stopnia układu.

    Póki co skupiliśmy się na zmianach offsetu wejściowego, a co dzieje się w tym czasie na wyjściu? Generalnie wyjście z układu jest najbardziej interesującym nas jego fragmentem w naszym urządzeniu. Intuicyjnie mnożymy napięcie sumarycznego offsetu ΔVOS(IN) przez całkowite wzmocnienie układu, aby wyznaczyć napięcie offsetu na wyjściu ΔVOS(OUT), otrzymujemy:

    Jak sobie radzić z tłumieniem, czyli o parametrach PSRR i CMRR - część I (4)


    Duża część z wzmacniaczy instrumentalnych pracuje z wzmocnieniem stopnia wyjściowego układu skonfigurowanym na jeden. Oznacza to że całkowite wzmocnienie układu determinowane jest przez stopień wejściowy. Pozwala to na uproszczenie równania czwartego do postaci:

    Jak sobie radzić z tłumieniem, czyli o parametrach PSRR i CMRR - część I (5)


    Parametry tłumienia sygnału współbieżnego (CMRR) i wpływu zasilania (PSRR) poprawiają się przy dużych wartościach wzmocnienia ponieważ dla takich parametrów pracy stopień wejściowy staje się dominującym źródłem offsetu napięciowego. W powyższych równaniach widoczny jest jeszcze jedno zjawisko. Wprawne oko po spojrzeniu na zaprezentowane powyżej zależności z pewnością zauważy iż offset stopnia wyjściowego jest znacznie gorszy niż ten pojawiający się na stopniu wejściowym. Dlaczego tak jest dowiemy się z kolejnej części tego artykułu.
    Źródła:
    http://e2e.ti.com/blogs_/b/precisiondesignshu...-instrumentation-amplifier-psrr-and-cmrr.aspx


    Fajne! Ranking DIY
  Szukaj w 5mln produktów